第18卷第4期全面腐蝕控制Vol.18 No.42004年8月TOTAL CORROSION CONTROLAug.2004電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)外加電流陰極保護(hù)曲政龐其偉孟超(鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所，青島266071)摘要:根據(jù)外加電流陰極保護(hù)技術(shù)在某電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，結(jié)合理論及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了海水循環(huán)水系統(tǒng)外加電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意的一些問(wèn)題，希望能使該技術(shù)更多地被應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。關(guān)鍵詞:電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)外加電流陰極保護(hù)Impressed Current Cathodic Protection Used in Seawater CirculatingSystem of Power PlantQu Zheng Pang Qiwei Meng Chao( Qingdao Research Institute for Marine Corrosion,CISRL,Qingdao.266071)Abstract; according to the applications of impressed current cathodic protection(ICCP) system used in seawater circulatingsystem of power plant, combining the theory and practice experience, the author put forward and discussed some questions aboutdesign and construction, and hope this technology can be used in practice more and more .Keywords: power plant;seawater circulating system; impressed current; cathodic protection1前言比電極作為系統(tǒng)控制和檢測(cè)電極。陰極保護(hù)技術(shù)包括犧牲陽(yáng)極和外加電流兩種方2.1主廠房?jī)?nèi)循環(huán)及開(kāi)式循環(huán)水管道系統(tǒng)組成法，兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于電廠海水循環(huán)水系廠房?jī)?nèi)循環(huán)水系統(tǒng)包括中1820 x 16鋼管32m,統(tǒng)，具體選擇哪- -種方法，往往要根據(jù)所需保護(hù)電流材質(zhì)為Q235A; 4個(gè)90° φ 1820彎頭; DN1800蝶閥及的大小，可否獲得方便的輸入電源，是否會(huì)引發(fā)危險(xiǎn)伸縮器4個(gè); DN1800二次濾網(wǎng)2個(gè)，材質(zhì)為316L;性以及設(shè)備結(jié)構(gòu)空間大小等因素決定。-般對(duì)小口徑DNI800收球網(wǎng)2個(gè)，殼體為碳鋼襯膠，其它材質(zhì)主管道,海水流速及介質(zhì)組成變化較大，需提供較大保要是317LN不銹鋼; DN1800 波紋補(bǔ)償器4個(gè)，主要護(hù)電流情況，較適宜采用外加電流陰極保護(hù)。近年材質(zhì)為不銹鋼;凝汽器水室襯膠,冷凝管為鈦管,管來(lái),電廠機(jī)務(wù)部分海水循環(huán)水系統(tǒng)越來(lái)越多地采用外板為鈦鋼復(fù)合板。加電流陰極保護(hù)。機(jī)務(wù)部分循環(huán)水系統(tǒng)通常由管道開(kāi)式水系統(tǒng)包括φ 820x 7鋼管66米，材質(zhì)為(直管、彎頭及大小頭等)、設(shè)備(如凝汽器、換熱器、Q235A;電動(dòng)濾水器2臺(tái)，整體材質(zhì)為316L不銹鋼;濾網(wǎng)、蝶閥等)組成，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、多種材質(zhì)連φ 630x 7鋼管7米，材質(zhì)為Q235A; φ 529 x 7鋼接，這些都使管道及設(shè)備系統(tǒng)陰極保護(hù)變得復(fù)雜，要管6米,材質(zhì)為10CrMoAl,閉式循環(huán)熱交換器2個(gè),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面地保護(hù),必須進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和材質(zhì)為鈦。φ 377 x 6鋼管75米,材質(zhì)為10CrMoAl;電動(dòng)蝶閥9個(gè); 90'DN800熱壓彎頭6個(gè)，DN600 熱良好的防腐施工。2海水管道系統(tǒng)外加電流陰極保護(hù)應(yīng)用壓彎頭4個(gè)，DN500熱壓彎頭2個(gè); DN800 x 500大小頭2個(gè), DN600 x 500大小頭8個(gè), φ DN500 x 350濱海某電廠, 300MW發(fā)電機(jī)組,循環(huán)水為天然大小頭4個(gè)，φ 325 x 6鋼管45米; φ 219x 6鋼管海水,其主廠房?jī)?nèi)循環(huán)及開(kāi)式循環(huán)水鋼質(zhì)管道系統(tǒng)全48米。各種閥門(mén)8個(gè);電動(dòng)濾水器1臺(tái):冷油器2臺(tái);部采用外加電流陰極保護(hù),保護(hù)系統(tǒng)由輔助陽(yáng)極、參另有比電極、恒電位儀、陽(yáng)極屏及連接電纜等附件組成。中國(guó)煤化工:該陰極保護(hù)系統(tǒng)選用了鉑鈮和混合金屬氧化物MHCNMH道系統(tǒng)由各種口徑(MMO)兩類(lèi)輔助陽(yáng)極，以Ag/AgCl和高純鋅復(fù)合參的管道，包括彎頭、大小頭等，同時(shí)管道又與多個(gè)設(shè)-14-全面腐蝕控制曲政等電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)外加電流陰極保護(hù)2004年第18卷第4期備相連，系統(tǒng)中所用到的材質(zhì)有Q235A.鎳鉻合金、HFCF-1-1型參比電極，分別布置在進(jìn)水管路的蝶閥10CrMoAl、316L及317LN不銹鋼、鈦等，根據(jù)以下后和管道與凝汽器連接部分,回水管路的蝶閥前和管原則進(jìn)行了外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì):道與凝汽器連接部分。為了保證陰極匯流線和測(cè)量線(1)考慮全局,重點(diǎn)保護(hù),如在考慮管道達(dá)到保護(hù)的連接，設(shè)置了5個(gè)匯流基座。的前提下，重點(diǎn)考慮管道與設(shè)備相連部分，因?yàn)樵O(shè)備(2)閉式循環(huán)熱交換器部分與管道材質(zhì)的差異，易引發(fā)嚴(yán)重的電偶腐蝕問(wèn)題;設(shè)計(jì)選用了36支HFLF-1型MMO輔助陽(yáng)極,能(2)應(yīng)充分考慮海水流速、水溫等對(duì)腐蝕速率的夠保證系統(tǒng)中的每一部分均能得到保護(hù)。為控制和檢影響;測(cè)，設(shè)計(jì)安裝4支HFCF-1-2型復(fù)合參比電極，分別(3)應(yīng)保證鈦材不因過(guò)保護(hù)而吸氫，在電位布置在閉式循環(huán)熱交換器進(jìn)、出口管道上各一支,濾<- 0.75V(SCE)時(shí)，鈦材可能吸氫，引起氫脆腐蝕;水器進(jìn)水口管道- -支及φ820直管段上一支。系統(tǒng)中(4)輔助陽(yáng)極數(shù)量及設(shè)置應(yīng)充分考慮到系統(tǒng)的設(shè)置了5個(gè)匯流基座。整體性,并盡可能避免電流屏蔽,同時(shí)要求可檢測(cè)所(3)冷卻油器部分有輔助陽(yáng)極的工作狀態(tài)，以便于檢修;設(shè)計(jì)安裝51支HFLF-2型MMO輔助陽(yáng)極，均勻(5)參比電極設(shè)置在有代表性的位置,以保證外布置保證系統(tǒng)保護(hù)各部分的平衡。選用5支HFCF-1-加電流保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。2型復(fù)合參比電極對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制及對(duì)保護(hù)效果進(jìn)行根據(jù)以上原則以及所保護(hù)對(duì)象的具體情況，H檢測(cè)，設(shè)置9個(gè)匯流基座。定將整個(gè)管道系統(tǒng)分為三個(gè)部分,采用三套各自獨(dú)立以上三個(gè)系統(tǒng)的電源及控制檢測(cè)儀器均為SF200的外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)。這三個(gè)部分為凝汽器部型恒電位儀(24V/40A)。分，閉式循環(huán)熱交換器部分及冷油器部分。2.3保護(hù)效果檢測(cè)各部分的設(shè)計(jì)結(jié)果如下:在整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)通水后，檢查系統(tǒng)連線，確認(rèn)(1)凝汽器部分無(wú)誤后,按所確定的電流分別對(duì)三個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始極設(shè)計(jì)安裝40支HFF-4型鉑鈮輔助陽(yáng)極，4支化，表1~3列出了系統(tǒng)運(yùn)行8天后的檢測(cè)結(jié)果。表1A系統(tǒng)電位檢測(cè)結(jié)果編號(hào)及結(jié)果.2輸出電壓輸出 電流電極種類(lèi)(mV)(V)(A)Ag / AgCl-705-408-611-9214.719. 0高純鋅387596415130表2B系統(tǒng)電位檢測(cè)結(jié)果編號(hào)及結(jié)果-947-572-692-11284.014.213437229278表3C系統(tǒng)電位檢測(cè)結(jié)果3A)Ag/ AgCl-769-792-933-8194.432.0215266129244從以上結(jié)果可以看出，系統(tǒng)運(yùn)行基本達(dá)到了預(yù)1030mV左右，考慮到實(shí)際使用的環(huán)境條件，可以說(shuō)期的效果，可為今后類(lèi)似的設(shè)計(jì)提供參考。同時(shí),從復(fù)合中國(guó)煤化工.另外,系統(tǒng)中多所測(cè)結(jié)果可以看出如下問(wèn)題:個(gè)參比HCNMH(式與每個(gè)參比電(1)從前面的測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，Ag/AgCl和高極就近毗單獨(dú)的則重殘，所側(cè)電儀結(jié)果稍有差異,但純鋅參比電極的差值基本在000mV左右,大部分在對(duì)于工程應(yīng)用來(lái)講,這種連接方式已能滿足需要,且-15-全面腐蝕控制曲政等電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)外加電流陰極保護(hù)2004年第18卷第4期可避免線路太多帶來(lái)的不便。(3)根據(jù)系統(tǒng)中的不同情況，設(shè)置多個(gè)參比電極(2)三系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果均可看出,直管段或者說(shuō)單是非常必要的,它可以為我們提供各種情況下的保護(hù)純管道部分的外加電流保護(hù)相對(duì)容易,所測(cè)結(jié)果也可電位值,以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,以得到最理想的保護(hù)以達(dá)到常規(guī)的要求,但當(dāng)管道與其它設(shè)備相連時(shí),而效果。如果只設(shè)幾個(gè)參比電極,則我們無(wú)法知道系統(tǒng)設(shè)備材質(zhì)與管道不同時(shí),保護(hù)效果并不是很理想。這的真實(shí)保護(hù)情況。是因?yàn)楫?dāng)碳鋼與不銹鋼或鈦材相連時(shí),其所需保護(hù)電根據(jù)前面的運(yùn)行結(jié)果，我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了部分流要比單純碳鋼大得多。如A2. 3號(hào)參比所測(cè)結(jié)果均調(diào)整,運(yùn)行- -年半后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果較正，這兩個(gè)參比所處位置正是管道與鈦管凝汽器、見(jiàn)表4~6。二次濾網(wǎng)(材質(zhì)316L)等設(shè)備的相連部位。表4A系統(tǒng)電位檢測(cè)結(jié)果. 編號(hào)及結(jié)果2輸出電壓.輸出電流電極種類(lèi)(mV)(V)_(A)Ag / AgC1-786- 408- 61-9214.719.0表5B系統(tǒng)電位檢測(cè)結(jié)果.編號(hào)及結(jié)果輸出電壓Ag L AgC- 947.572- 692-11284.014.2表6C系統(tǒng)電位檢測(cè)結(jié)果編號(hào)及結(jié)果4(V)Ag / AgCl-792. 933-81932.03外加電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)有兩種基本的控制方式,隨著人們對(duì)腐蝕問(wèn)題的重視，采用外加電流陰即恒電位控制和恒電流控制，對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單純極保護(hù)技術(shù)對(duì)海水管道系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的應(yīng)用越來(lái)越管道,我們可以進(jìn)行恒電位控制，因?yàn)樵谶@樣的情況多，已取得了不少成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),但還有不少問(wèn)題下，外加電流保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)電位均衡性易于實(shí)現(xiàn)，有待研究,以便進(jìn)-步完善鋼質(zhì)海水管道系統(tǒng)的外加輔助陽(yáng)極及參比電極定位相對(duì)容易，但對(duì)一個(gè)復(fù)雜電流保護(hù)技術(shù)。的體系,定位就相當(dāng)困難了,由前面的應(yīng)用實(shí)例可以外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)由控制電源、輔助陽(yáng)極、看出,無(wú)論是采用哪種參比電極,不同位置的檢測(cè)電參比電極、陽(yáng)極屏及相應(yīng)的電纜等組成。對(duì)于電廠海位值都相差很大，到底哪個(gè)參比電極可以作為系統(tǒng)水循環(huán)水系統(tǒng),由于各種管道及設(shè)備較多,且管道與.恒電位的控制電極呢?這種情況下,我們認(rèn)為可以根設(shè)備材質(zhì)- -般不同 ,這都給外加電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)帶據(jù)各部分的極化情況,以極化不足位置的參比電極作來(lái)了一定的困難。為恒電位控制電極，同時(shí)根據(jù)其它參比電極的數(shù)值，輔助陽(yáng)極是外加電流陰極保護(hù)的重要部件，目對(duì)控制電位進(jìn)行調(diào)整,以保證系統(tǒng)保護(hù)的整體性,實(shí)前在海水循環(huán)水系統(tǒng)中常用的有鉑鈮陽(yáng)極和混合金屬現(xiàn)這種控制的一個(gè)重要前提是保證系統(tǒng)中各部分的輔氧化物陽(yáng)極，具體選用何種輔助陽(yáng)極,可根據(jù)情況加助陽(yáng)極布置合理,否則將出現(xiàn)顧此失彼的現(xiàn)象。另外以考慮。參比電極是用于系統(tǒng)檢測(cè)和控制的，它可以在實(shí)際的工程應(yīng)用中,經(jīng)常有各種原因?qū)е聟⒈入姌O告訴我們系統(tǒng)保護(hù)的情況，并可以提供數(shù)據(jù)給恒電位失效的現(xiàn)象,因此在復(fù)雜的管路系統(tǒng)中,外加電流陰儀,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。目前常用的參比電極有極保中國(guó)煤化工固體粉壓式或網(wǎng)狀A(yù)g / AgCI參比、高純鋅參比以及MHCNMH(電流陰極保護(hù)，由兼有兩者的復(fù)合參比等,復(fù)合參比由于同時(shí)具有兩者于系統(tǒng)下安師且的H儀奴里牧多,考慮到施工的的性能，近年來(lái)應(yīng)用較多。方便，對(duì)于輔助陽(yáng)極連線，有人設(shè)計(jì)采用一根或幾-16-全面腐蝕控制曲政等電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)外加電流陰極保護(hù)2004年第18卷第4期根陽(yáng)極主電纜將所有陽(yáng)極連接起來(lái),這種連接方式對(duì)護(hù)材料及設(shè)備,這些是陰極保護(hù)成功的前提,但最終于保護(hù)沒(méi)太大影響，但對(duì)于檢修，就帶來(lái)很大的問(wèn)的實(shí)現(xiàn)則通過(guò)施工來(lái)完成。外加電流陰極保護(hù)施工應(yīng)題,因?yàn)闊o(wú)法在不停機(jī)狀態(tài)確定陽(yáng)極的工作情況。較注意以下問(wèn)題:好的陽(yáng)極連線建議采用每根陽(yáng)極都為獨(dú)立的電纜,在(1)施工前對(duì)所有電極進(jìn)行檢查,主要是外觀檢適當(dāng)位置設(shè)置分線箱,分線箱內(nèi)可以多個(gè)陽(yáng)極再與主查,表面不得沾有油污等其它雜物，電極體表面是否電纜連接,這樣可以通過(guò)分線箱很方便地對(duì)每支陽(yáng)極破損等;另外對(duì)連接及絕緣電阻進(jìn)行檢查,以保證連的工作情況進(jìn)行檢測(cè)。接或絕緣良好。在外加電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于管道與設(shè)備的(2)施工時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行施工，輔助陽(yáng)極連接部位應(yīng)重點(diǎn)考慮，特別是管道與二次濾網(wǎng)、收球及參比電極均要求連接良好,且對(duì)相應(yīng)的電纜均要做網(wǎng)、凝汽器相連的部位,從實(shí)際情況來(lái)看,這些部位也好標(biāo)記，以備將來(lái)檢修使用。是腐蝕最嚴(yán)重的部位,應(yīng)該重點(diǎn)保護(hù)。在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)(3)在有條件的情況下，所有陽(yáng)極周?chē)鶓?yīng)做陽(yáng)時(shí)，對(duì)于該部分，建議采用獨(dú)立的恒電位儀進(jìn)行控制，極屏,以使電流分布盡可能均勻。在管道內(nèi)壁有涂層使之成為一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng),同時(shí)在特征的連接部位設(shè)置保護(hù)的情況下，可以防腐涂層為陽(yáng)極屏,對(duì)于無(wú)涂層參比電極進(jìn)行檢測(cè)，以避免過(guò)保護(hù)可能引起的危害。保護(hù)的情況，陽(yáng)極周?chē)鷳?yīng)做陽(yáng)極屏,陽(yáng)極屏材料可選外加電流陰極保護(hù)- -般與防腐涂層聯(lián)合使用,對(duì)用重防腐涂料、環(huán)氧樹(shù)脂等材料。于較小的管道無(wú)法涂刷防腐涂層,設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)海水流(4)陰極保護(hù)安裝完成后，系統(tǒng)在通電之前應(yīng)仔速及裸鋼，選取合適的保護(hù)電流密度;同時(shí)，由于在細(xì)檢查，檢查連線是否正確,看是否有短路現(xiàn)象，以小管道中輔助陽(yáng)極的電流傳輸距離較短,在小管道保確保- - -次性調(diào)試成功。護(hù)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)管道大小并考慮到管道走向等,合(5)陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行后，應(yīng)根據(jù)各參比電極的理計(jì)算輔助陽(yáng)極的數(shù)量，并在管道系統(tǒng)中合理布置。反饋數(shù)值,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,以使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳我們知道,管道中海水的流速不同，其對(duì)金屬材保護(hù)狀態(tài)。料的腐蝕速率也不同。對(duì)-般碳鋼來(lái)說(shuō),流速高,腐陰極保護(hù)施工中應(yīng)注意的問(wèn)題還有不少，在此蝕較重,而流速小,則腐蝕較輕。這是因?yàn)樘间撛诤２灰? -羅列?？傊?，只有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)，科學(xué)施工，水中的腐蝕速度受溶解氧的擴(kuò)散速度控制，流速越才能保證外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)有效地進(jìn)行工作。大，擴(kuò)散層厚度越小，氧的極限擴(kuò)散電流密度就越5結(jié)論大，相應(yīng)地腐蝕速度也越大。在實(shí)際中常選10CrMoAI鋼作為小管道材料,這種材料的腐蝕速度根據(jù)外加電流陰極保護(hù)技術(shù)在某電廠海水循環(huán)隨流速開(kāi)始是緩慢增加,然后增長(zhǎng)越來(lái)越快。而對(duì)于水系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，可以看出,該技術(shù)對(duì)于海水循1Crl8Ni9Ti 和TC4,在高流速情況下,氧的供應(yīng)快速環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕防護(hù)是相當(dāng)有效的,是- -項(xiàng)值得推廣而充分，有利于表面膜的成長(zhǎng)與修復(fù),使材料處于鈍的、經(jīng)濟(jì)有效的防腐蝕技術(shù),同時(shí)我們也應(yīng)認(rèn)識(shí)到只化狀態(tài),故流速變化對(duì)腐蝕速度影響不大,且這種情有在全面了解情況的前提下,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的況下還不易發(fā)生點(diǎn)蝕。在陰極保護(hù)情況下,海水流速設(shè)計(jì)及施工，才能達(dá)到預(yù)期的保護(hù)效果。不同,所需保護(hù)電流密度也不同,這是由于流速影響參考文獻(xiàn)了金屬材料的電極電位,要維持最小保護(hù)電位所需外[1)朱相榮等，金屬材料的海洋腐蝕與防護(hù)，北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1999加電流值將隨流速增大而增加。通常海水流速增加，[2]周本省，工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中金屬的腐蝕與防護(hù)，北京:化學(xué)工金屬材料的腐蝕電位向正方向移動(dòng),而在異金屬接觸業(yè)出版社，1993 .腐蝕情況下，海水流速增加，可使偶對(duì)中陽(yáng)極材料的[3]胡士信等，陰極保護(hù)保護(hù)工程手冊(cè)，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1999腐蝕加劇。所有這些,我們?cè)谶M(jìn)行海水管道系統(tǒng)外加[4]曲政。廬其偉等.淀海電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕與防護(hù)，管電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)都必須加以考慮。中國(guó)煤化工4外加電流陰極保護(hù)施工應(yīng)注意的問(wèn)題YHCNMHG科學(xué)合理的陰極保護(hù)設(shè)計(jì)，質(zhì)量合格的陰極保-17-