第27卷第4期腐蝕與防護Vol 27 No. 42006 年4月CORROSION & PROTECTIONApril 2006濱海電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)中的電偶腐蝕與防護孟超，曲政(鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所，青島266071)摘要: 電偶腐蝕是濱海電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)中-種重要的腐蝕形式,結(jié)合深圳某濱海電廠5#機組海水循環(huán)水系統(tǒng)中發(fā)生的腐蝕情況,具體分析了腐蝕原因、影響因素及采取的保護措施和保護效果。關(guān)鍵詞:濱海電廠;循環(huán)水;電偶腐蝕中圖分類號: TG174. 41文獻標(biāo)識碼: B文章編號: 1005-748X(2006)04-0187-04GALVANIC CORROSION AND ITS PROTECTION OF THE RECYCLING WATER .SYSTEM IN A SEASHORE POWER PLANTMENG Chao, QU Zheng(Central Iron & Steel Research Institute Qingdao Research Institute for Marine Corrosion, Qingdao 266071, China)Abstract: Galvanic corrosion is an important corrosion mode. The corrosion causes and influencing factors of therecycling water system of Unit 5 in a seawater power plant in Shenzhen were analyzed. Impressed current cathodicprotection method was adopted and the protection effect was analyzed.Key words: Seashore power plant; Recycling water; Galvanic corrosion隨著經(jīng)濟發(fā)展對電力的需求增加，自80年代以補償器 4個,主要材質(zhì)為不銹鋼;凝汽器水室襯膠，來,在我國東部沿海地區(qū)新建了許多電廠。為了節(jié)冷凝管為鈦管,管板為鈦鋼復(fù)合板。另外二次濾網(wǎng)約淡水資源,濱海電廠均采用海水作為循環(huán)冷卻水，排污管道為2條426X 11(mm)鋼管。由于海水腐蝕性較強,而循環(huán)水系統(tǒng)是由多種材料、開式水部分包括$820X7(mm)鋼管66m,材質(zhì)多種規(guī)格的管道及設(shè)備組成的復(fù)雜系統(tǒng)，由于不同為Q235A;電動濾水器2臺,整體材質(zhì)為316L不銹材料間腐蝕電位的差異、材料的極化行為差異以及鋼;p630X 7(mm)鋼管7m,材質(zhì)為Q235A;$529X7海水流動等因素的影響,使電偶腐蝕成為循環(huán)水系(mm)鋼管 6m,材質(zhì)為10CrMoAl;閉式循環(huán)熱交換統(tǒng)中一種重要的腐蝕形式,造成材料、設(shè)備的腐蝕破器2個,材質(zhì)為鈦。4377X6(mm) 鋼管75m,材質(zhì)壞和失效。為10CrMoAl;電動蝶閥9個;90° DN800熱壓彎頭本文結(jié)合深圳某濱海電廠5# 機組海水循環(huán)水6個,DN600熱壓彎頭4個,DN500熱壓彎頭2個;系統(tǒng)中發(fā)生的腐蝕情況,具體分析了腐蝕原因、影響DN800X 500(mm)大小頭2個, DN600 X 500(mm)因素及采取的保護措施。大小頭8個，DN500X 350(mm)大小頭4個;p325X6(mm)鋼管45m;$219X6(mm)鋼管48m。各種閥1循環(huán)水 系統(tǒng)的組成以門8個;電動濾水器1臺;冷油器2臺;另有彎頭、大該電廠發(fā)電機組為300MW,循環(huán)水為天然海小頭等。水,主廠房內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)包括$1820X 16(mm)鋼管2陰極保護情況32m,材質(zhì)為Q235A;4 個90° 1820mm彎頭;DN1800蝶閥及伸縮器4個;DN1800二次濾網(wǎng)2中國煤化工冰管道及設(shè)備全個,材質(zhì)為316L;DN1800收球網(wǎng)2個，殼體為碳鋼部采用MHcNMHG統(tǒng)選用鉑鈮和混襯膠,其它材質(zhì)主要是317LN不銹鋼;DN1800波紋合金屬氧化物(MMO)兩類輔助陽極,設(shè)計時考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性,在腐蝕嚴(yán)重部分輔助陽極安裝密收稿日期:2005 06-28;修訂日期:2005-08-28度較大,并在12處有代表性的地方安裝了Ag/孟超等:濱海電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)中的電偶腐蝕與防護AgCl/海水參比電極來監(jiān)控系統(tǒng)控制及提供一些數(shù)濱海電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)中常發(fā)生電偶腐蝕的據(jù)。陰極保護系統(tǒng)分為3個子系統(tǒng),由3臺恒電位區(qū)域有:循環(huán)水進、出水管道與凝氣器的連接處;二儀(24V/40A)分別控制,運行4周極化穩(wěn)定后控制次濾網(wǎng)、收球網(wǎng)與管道的連接處;蝶閥、電動濾水器參數(shù)見表1。從表中的數(shù)據(jù)可以明顯看出:在這樣及冷油器與管道的連接處,連接法蘭、金屬波紋補償?shù)南到y(tǒng)中只采用單純的外加電流陰極保護,存在均器(伸縮節(jié))也常會發(fā)生電偶腐蝕。電偶腐蝕中陽極衡性問題,很難取得- -致的保護效果,往往在異種金金屬的腐蝕電流分布是不均勻的，在連接處由電偶屬連接處存在欠保護現(xiàn)象。效應(yīng)所引起的加速腐蝕較大,距離結(jié)合部位越遠,腐蝕也越小,并且介質(zhì)的電導(dǎo)率也會影響電偶腐蝕率，表1陰極保護 系統(tǒng)控制參數(shù)系統(tǒng)電極參比輸出電導(dǎo)性較高的海水,會使活潑金屬的受侵蝕面相對編號電位,一-mV電壓,V電流,A擴大,電流的有效距離可達幾十厘米。通常在上述702區(qū)域發(fā)生電偶腐蝕時都是大陰極小陽極,這是最危2408險的,短時間內(nèi)會造成設(shè)備的腐蝕穿孔。該電廠5#A4.719. 6機組自2002年9月運行(陰極保護系統(tǒng)同時運行),926運行半年時間上述區(qū)域多次出現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象，5065682004年1月利用檢修時間取得了一些現(xiàn)場資料，圖B15. 26891~4是幾處比較有代表性的腐蝕情況。112597624電偶腐蝕的影響因素168C4.532.4.1金屬材 料的起始電位差1170966兩金屬在海水中的電位差是電偶腐蝕的必要條參比電極安裝位置說明:‘1'位于41820出水管與凝氣器連接處;*2'位于凝氣器與二次濾網(wǎng)之間的短直管上;‘3'位于中1820進水管與二次濾網(wǎng)連接處;'5'、‘6'分別位于閉式循環(huán)熱交換器的進、出水管道上;'7'位于電動濾水器進水管上;‘10’、11'分別位于冷油器進、出水管道上;其余參比電極均在直管道上。3系統(tǒng)中電偶腐蝕的狀況20011電偶腐蝕，又稱為雙金屬腐蝕或接觸腐蝕(]。濱海電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)的管道及設(shè)備有以下圖1冷凝器與出水管道連接法蘭特點:材質(zhì)多樣化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、管徑不均- -及連接點多,這樣的系統(tǒng)組成是電偶腐蝕的多發(fā)之地。從螺栓腐蝕沒了陰極保護(表1)的數(shù)據(jù)中可以看出:直管段或者單純管道部分的外加電流保護相對容易,要達到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中一0.8~-1.0V(相對于Ag/ AgCl/海水參比電極)的保護電位,實際所需的電流與理論計算的差不多,但當(dāng)管道與其它設(shè)備相連且設(shè)備材質(zhì)與管道不同時,保護效果很不理想，參比電位會比較正,甚中國煤化工連接至?xí)忍间撛诤Ｋ械淖愿g電位還正,這是因為CNMHG2004- 22當(dāng)碳鋼與不銹鋼、鈦材或其它電位較正的金屬相連時,實際上所測得的電位是兩種金屬偶接后,體系總的混合電位,即電偶電位。圖2冷凝器中部的連接螺栓'方數(shù)據(jù)孟超等:濱海電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)中的電偶腐蝕與防護Mg .常用作銹牲陽極材料AI-'8Q235 ■10CrMoAl■1Cr18Ni9Ti■銅T2白銅BI06B三次濾網(wǎng)伸縮白銅B30TA5rC4316L圖3二次濾網(wǎng)處伸縮節(jié)317LN鈦TA2HRS-3雙相不銹鋼HRS-25 -15-10-08-06-04-02 δ 020.4電位/V(Vs.Ag/AgCI)圖5金屬材料在海水 中的腐蝕電偶序表2在不同流速海水中電偶對的電偶電流值(μA/cm2 )5電偶對海水流速,m/s(10C ,24h)(面積比1:1) 0 2.1 2.5 5.4 6.3 8.8 10.4 10.5 11.1鋼/黃銅28.7 一315.8 一284.3 一381.4- 389.3圖4與二次濾網(wǎng)連接的管道鋼/1Cr18N9 27.8141.5 - 132.9 - 178.5 - 255.8 -件和推動力，一-般在工程設(shè)計中,異種金屬接觸電位鋼/TC425.3113.5 - 136.9 - 194.9 - 256.2 -差大于0.25V就不宜匹配使用,但這并不是絕對的,也有低電位差(45~60mV)的異金屬發(fā)生電偶腐蝕速率之間并沒有簡單的線形關(guān)系(問1。腐蝕現(xiàn)象的實例，如海水中艦船鋼(902鋼、921鋼)此外,極化作用、電偶對所處的介質(zhì)條件對電偶發(fā)生的電位電偶腐蝕。圖5列出了濱海電廠海水循腐蝕均有一定的影響。環(huán)水系統(tǒng)中常用材料的電偶序[2~41。5防止電偶 腐蝕的措施4.2海水流速對 電偶腐蝕的影響通常,海水流速增加,金屬材料的腐蝕電位向正要有效地防止電偶腐蝕的發(fā)生，首先要明確產(chǎn)方向移動，而在電偶腐蝕情況下,海水流速增加,會生電偶腐蝕的必要因素:即發(fā)生電偶腐蝕必須存在使偶對中陽極材料的腐蝕加劇,從靜止海水增加到腐蝕電解質(zhì),必須與電位較高的金屬或非金屬間有流速2m/s左右,電偶電流值會有數(shù)量級的增大,而電接觸。因此,只要設(shè)法使其中-一個條件不存在,就濱海電廠海水循環(huán)水的流速-般都在2~4m/s之不會發(fā)生電偶腐蝕。 根據(jù)以上原則防止措施如間,因此海水的流速會急劇增加循環(huán)水系統(tǒng)中存在下2:電偶腐蝕區(qū)域的腐蝕速度。表2為低合金鋼與幾種(1)設(shè)計方面應(yīng)注意的問題。由不同金屬組成金屬材料在不同流速海水中電偶對的電偶電流值。構(gòu)件時應(yīng)盡可能選用電位相當(dāng)?shù)慕饘?，?yīng)避免選用4.3其它方 面的影響大陰中國煤化主明，大陽極小陰極陰陽極面積比的影響:面積比增大可加快陽極時，電TYHCN M H用極大陰極時電腐蝕的速率，而減緩陰極腐蝕的速率。當(dāng)陰陽極面位差應(yīng)x麗任10mv以下且越小越好。陽極部件積比由1: 1增大到1 :5時腐蝕速率會明顯增大，要設(shè)計成易更換、易維修的結(jié)構(gòu)和價廉的材料?？梢娒娣e效應(yīng)對電偶腐蝕的影響很大,但面積比與(2)組裝構(gòu)件安裝方面。焊接時焊接材料的電.孟超等:濱海電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)中的電偶腐蝕與防護位要比基體金屬的電位高,-般為+5mV 以上。極的聯(lián)合保護,具體工藝如下:(3)阻止兩種金屬的電連接,在相互接觸的金(1)表面處理人工打磨表面的尖銳突起部.屬間用電絕緣材料使之隔離。位,噴砂除銹達到Sa2. 5級;(4)采用電化學(xué)保護,即用外加電流陰極保護(2)表面修補樹脂 與填料混合均勻,用刮涂法使兩種金屬都變?yōu)殛帢O,或安裝電極電位比兩種方式對表面凹陷處進行填補;金屬更低的犧牲陽極進行保護。(3)內(nèi)襯施工表面涂 刷樹脂,鋪放-層450g/m2的無堿玻璃纖維氈,再涂刷樹脂,用輥子趕走氣6保護方案討論泡并使其浸潤。待固化干燥4~6h后,同樣方法再從該電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)運行半年的腐蝕情況施工-層纖維氈。待固化干燥4~6h后,同樣方法來看,局部地方的腐蝕非常嚴(yán)重，甚至有多處穿孔，.施工一層玻璃纖維表面氈。分析認(rèn)為都是由于電偶腐蝕引起的，鑒于這種情況，(4)表面著色用樹脂填加- -定量的環(huán)氧云鐵我們重新研究制定了以下兩種保護方案。漆(或鐵紅粉)攪和均勻涂刷表面,使表面呈鐵紅色。6.1電偶腐 蝕區(qū)域陰極保護(5)陽極安裝根據(jù)設(shè)計壽 命等參數(shù)設(shè)計犧牲電偶腐蝕速度與電偶電流成正比，而電偶電流陽極的用量及型號。采用焊接方式安裝到設(shè)計位與偶合金屬的電位差、極化率、歐姆電阻及陰陽極面置,并對焊接處進行內(nèi)襯修補。積比有關(guān)，影響因素多且復(fù)雜導(dǎo)致很難取得電偶電8結(jié)束語流的確定值,因此陰極保護設(shè)計中的保護電流也無法確定,若電偶腐蝕區(qū)域與其它管道設(shè)備用同一陰(1)濱海電廠海水循環(huán)水及開式冷卻水系統(tǒng)極保護系統(tǒng)進行控制,兩部分存在均衡性問題,不能中,由于管道及設(shè)備材質(zhì)的多樣性,有多處存在電偶取得- -致的保護效果。從表1的數(shù)據(jù)中也可以看腐蝕,嚴(yán)重區(qū)域4個月內(nèi)可造成管道穿孔。出,要使電偶腐蝕區(qū)域達到保護,其它管道設(shè)備就可(2)電偶腐蝕區(qū)域與其它管道設(shè)備用同一陰極能過保護,反之,其它管道設(shè)備達到保護,電偶腐蝕保護系統(tǒng)進行控制,兩部分存在均衡性問題,不能取區(qū)域就會欠保護。得一致的保護效果,往往電偶腐蝕區(qū)域得不到有效電偶腐蝕區(qū)域必須采取獨立的陰極保護系統(tǒng),的保護。用恒電位方式進行控制,使保護電位達到理想值。(3)采用內(nèi)襯與犧牲陽極的聯(lián)合保護,可取得6.2內(nèi)襯 與犧牲陽極聯(lián)合保護良好的保護效果。對該電廠循環(huán)水及開式冷卻水系采用玻璃鋼手糊工藝在電偶腐蝕區(qū)域的管道及統(tǒng)中發(fā)生電偶腐蝕的區(qū)域采用此保護方案后,18個設(shè)備內(nèi)襯玻璃鋼(厚度約2~4mm) ,通過玻璃鋼來月來效果很好。阻止海水到達管道或設(shè)備表面,從根本上解決電偶參考文獻:腐蝕問題，并安裝鋁犧牲陽極,這種內(nèi)襯與犧牲陽極[1] 曲政,龐其偉,孟超,等.鋼質(zhì)海水管道系統(tǒng)外加電流的聯(lián)合保護,可取得較好的保護效果。陰極保護的應(yīng)用與探討[J].腐蝕與防護, 2004,(4):6.3兩方案比較159.電偶腐蝕區(qū)域陰極保護需要獨立的控制儀器，[2]朱相榮,等.金屬材料的海洋腐蝕與防護[M].北京:造價較高并且施工難度大,運行維護也較困難;內(nèi)襯國防工業(yè)出版社,1999.與犧牲陽極聯(lián)合保護相對造價低,施工也較容易,設(shè)[3]朱相榮,黃桂橋.金屬材料在海水中的接觸腐蝕研究計周期內(nèi)免維護,并可取得良好的保護效果,最終決[J].海洋科學(xué),1994,(6)55~59.定采用該保護方案。[4]鄧舜揚. 海洋防污與防腐蝕[M].北京:海洋出版社，7防護工藝[5]黃桂橋， 郁春娟,李蘭生.海水中鋼的電偶腐蝕研究對于電偶腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域,采用內(nèi)襯與犧牲陽中國煤化工1,(2);46~52.MYHCNMHGxem歡迎來稿歡迎訂閱歡迎刊登廣告"翔方數(shù)據(jù)