第21卷第12期廣東電力Vol 21 No 1220k年12月GUANGDONG ELECTRIC POWERDec.2008文章編號(hào):1007-290X(2008)12-0073-04華能海門(mén)電廠循環(huán)水泵材料的選用朱德勇',姜華偉2,髙建強(qiáng)2(1.華能?chē)?guó)際電力股份有限公司廣東分公司,廣東汕頭515071;2.華北電力大學(xué)動(dòng)力系,河北保定071003)摘要:華能海門(mén)電廠規(guī)劃建設(shè)的超趯臨界燃煤發(fā)電機(jī)缊采用以海水為抽謎介質(zhì)的循環(huán)水泵。針對(duì)海水對(duì)金屬設(shè)備所具有的強(qiáng)腐蝕性,為保障水泵的可靠性和使用壽命,對(duì)海水的腐蝕特點(diǎn)以及各種耐海水腐蝕樹(shù)料的特性進(jìn)行了深入的研究、分析,認(rèn)為海門(mén)電廠新建機(jī)組中與海水接觸部位的循環(huán)水泵零件應(yīng)采用雙相不銹鋼材料,并推薦采用0Cr2NiMo3N雙相不銹鋼,該材料的抗點(diǎn)蝕性能因數(shù)為36,抗間隙腐蝕性能因數(shù)為4,能夠滿足海門(mén)電廠循環(huán)水泵對(duì)耐海水腐蝕性能的要求關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;材料;海水;腐蝕;雙相不銹鋼中圖分類(lèi)號(hào):TK265文獻(xiàn)標(biāo)志碼:BSelection of Circulating Water Pump Materials inHuaneng Haimen Power PlantZHU De-yong, JIANG Hua-wei, GAO Jian-qiang(1. Huaneng Power International, Inc. Guangdong Branch, Shantou, Guangdong 515071, China; 2. Dept. of Power,North China Electric Power Uning, Hebei 071003, China)Abstract: Several ultra-supercritical coal-fired power generating units are to be built in Huaneng Haimen Power Plant. Thecirculating water pumps use seawater as the medium. Because of the high corrosion of seawater to metal equipments, inorder to ensure the reliability and service life of the circulating water pumps, a deep research into the corrosion characteristicof seawater and the seawater corrosion resistance of materials is done in this paper. After the research, duplex stainless steelsare considered to be used as the materials of circulating water pump parts which are contacted with seawater. The use ofIMCr22NisMo3N duplex stainless steel is recommended, whose pitting resistance factor is 36 and the gap corrosion resistancefactor is 42, meeting the demand of seawater corrosion resistance of circulating water pumps in Huaneng Haimen PowerPlantKey words: circulating water pump; material; seawater; corrosion; duplex stainless steel華能海門(mén)電廠位于汕頭市潮陽(yáng)區(qū)海門(mén)鎮(zhèn)東南角合理選擇耐海水腐蝕的材料,是循環(huán)水泵設(shè)計(jì)的首洪洞村,廠址位于塘邊灣西側(cè)海岸,電廠總規(guī)劃建要關(guān)鍵點(diǎn)。要做到這點(diǎn),就必須對(duì)海水的腐蝕特點(diǎn)設(shè)6×1036MW國(guó)產(chǎn)超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組,一以及各種耐海水腐蝕材料的特性進(jìn)行深人的研究分期工程先建設(shè)1號(hào)、2號(hào)機(jī)組,安裝2×1036MW析,并結(jié)合實(shí)際的使用經(jīng)驗(yàn),才能取得比較良好的國(guó)產(chǎn)超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用結(jié)果單元制直流供水系統(tǒng)從環(huán)保的需要出發(fā),華能海門(mén)電廠循環(huán)水泵抽1海水腐蝕的機(jī)理與特點(diǎn)送的介質(zhì)為原海水。由于海水是含鹽量很高的強(qiáng)電海水腐蝕一般有以下幾種:點(diǎn)蝕、間隙腐蝕、解質(zhì)溶液,對(duì)金屬設(shè)備具有嚴(yán)重的腐蝕性,因此,應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕、晶間腐蝕和磨損腐蝕。這些如何針對(duì)華能海門(mén)電廠循環(huán)水泵的實(shí)際使用情況,腐蝕各有自己的腐蝕機(jī)理和特點(diǎn),同時(shí)又相互影響。點(diǎn)蝕又稱(chēng)坑蝕和小孔腐蝕。點(diǎn)蝕主要發(fā)生在表收稿日期:2008-0708廣東電力第21卷面有鈍化膜或保護(hù)膜的金屬上。由于在金屬材料中劣按照31.3℃考慮,氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.13×存在缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)的不均一性,海水中的活性10-2,可以簡(jiǎn)單將介質(zhì)情況歸結(jié)為低溫和氯離子質(zhì)陰離子(主要是Cl)首先被吸附在金屬表面某些點(diǎn)量分?jǐn)?shù)高的環(huán)境,對(duì)金屬具有強(qiáng)烈的腐蝕性,需考上,從而使金屬表面鈍化膜受到破壞。一旦這層鈍慮材料的防腐問(wèn)題。結(jié)合上面各種腐蝕的機(jī)理和特化膜被破壞又缺乏自鈍化能力時(shí),金屬表面就發(fā)生點(diǎn),在材料選用時(shí)首先將點(diǎn)蝕和間隙腐蝕作為優(yōu)先腐蝕。這是因?yàn)樵诮饘俦砻嫒毕萏幰茁冻鰴C(jī)體金和主要考慮的對(duì)象,因?yàn)檫@兩種腐蝕的發(fā)生主要由屬,使其呈活化狀態(tài),而鈍化膜處仍為鈍態(tài),這樣使用環(huán)境決定,而其它的腐蝕可以在材料的選擇、就形成了活性-鈍性腐蝕電池,由于陽(yáng)極面積比陰制作、加工過(guò)程中給予改善和控制。另外,考慮到極面積小得多,陽(yáng)極電流密度很大,所以腐蝕往深循環(huán)水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)特性,對(duì)特殊的零部件(如葉輪、處發(fā)展,金屬表面很快就被腐蝕成小孔。點(diǎn)蝕會(huì)使葉輪外殼、導(dǎo)葉體等過(guò)流部件),還需要考慮磨損晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等加劇,在很多情腐蝕。況下點(diǎn)蝕是這些類(lèi)型腐蝕的起源。另外,介質(zhì)的流2.1材料的耐腐性能參數(shù)動(dòng)不暢容易形成活性陰離子的積聚和濃縮,促使點(diǎn)在不銹鋼材料的耐腐蝕性能方面,目前比較普蝕生成。粗糙的表面比光滑的表面更容易發(fā)生點(diǎn)蝕。遍和通用的做法是考察材料的抗點(diǎn)蝕性能因數(shù)a門(mén)pH值降低、溫度升高都會(huì)使點(diǎn)蝕有增加的傾向。和抗間隙腐蝕性能因數(shù)ad。這兩個(gè)參數(shù)都是以間隙腐蝕是在腐蝕介質(zhì)中,金屬與金屬或金屬Cr、Mo(W)、N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)算。計(jì)算公式與非金屬表面之間構(gòu)成狹窄的縫隙,縫隙內(nèi)有關(guān)物如下:質(zhì)的移動(dòng)受到了阻滯,形成濃差電池,從而產(chǎn)生局a=[w(Cr)+3.3w(Mo)+16w(N)]×100;部腐蝕,這種腐蝕被稱(chēng)為縫隙腐蝕?？p隙腐蝕常發(fā)ac=[w(Cr)+4.1w(Mo)+27w(N)]×10生在設(shè)備中法蘭的連接處,以及墊圈、襯板、纏繞一般認(rèn)為,a和ac這兩個(gè)值越大,材料的耐帶與金屬重疊處,它可以在不同的金屬及不同的腐海水腐蝕性能越好。查找國(guó)內(nèi)外對(duì)不銹鋼耐海水腐蝕介質(zhì)中出現(xiàn)。蝕方面的研究成果,點(diǎn)蝕和間隙腐蝕的發(fā)生溫度分材料在特定的腐蝕介質(zhì)中和在靜拉伸應(yīng)力(包別與材料的a和ac存在一定的關(guān)系,如圖1、圖括外加載荷、熱應(yīng)力、冷加工、熱加工、焊接等所2所示。引起的殘余應(yīng)力,以及裂縫銹蝕產(chǎn)物的楔入應(yīng)力等)下,所出現(xiàn)的低于強(qiáng)度極限的脆性開(kāi)裂現(xiàn)象,NSSC270●稱(chēng)為應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂疲勞腐蝕是在腐蝕介質(zhì)與循環(huán)應(yīng)力的聯(lián)合作用§發(fā)生熱s3y下產(chǎn)生的。晶間腐蝕是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中,沿oNUs3SUs31不發(fā)生點(diǎn)蝕著材料的晶粒間界受到腐蝕,使晶粒之間喪失結(jié)合力的一種局部腐蝕破壞現(xiàn)象。由磨損和腐蝕聯(lián)合作用而產(chǎn)生的材料破壞過(guò)程點(diǎn)蝕發(fā)生溫度與a叫的關(guān)系叫磨損腐蝕。磨損腐蝕可發(fā)生在髙速流動(dòng)的流體管道及載有懸浮摩擦顆粒流體的泵、管道等處。在這些部位,腐蝕介質(zhì)的相對(duì)流動(dòng)速度很高,使鈍化型°NSSC270●耐蝕金屬材料表面的鈍化膜,因受到過(guò)分的機(jī)械沖30發(fā)生間隙腐蝕SUS 329J4LESUS 329JL刷作用而不易恢復(fù),腐蝕率會(huì)明顯加劇,如果腐蝕SUS316LAsUS3兀L介質(zhì)中存在著固相顆粒,會(huì)大大加劇磨損腐蝕。10F SUS 30不發(fā)生間隙腐蝕2循環(huán)水泵材料的選用本項(xiàng)目中的循環(huán)水泵所抽送的海水,溫度最?lèi)簣D2間隙腐蝕發(fā)生溫度與ao的關(guān)系第12期朱德勇等:華能海門(mén)電廠循環(huán)水泵材料的選用2.2材料的選擇g)冷加工時(shí),比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬海門(mén)電廠循環(huán)水的最高水溫為31.3℃,根據(jù)圖化效應(yīng)大,在管、板承受變形初期,需施加較大應(yīng)1,如果要防止點(diǎn)蝕的發(fā)生,材料的am必須大于33;力才能變形。根據(jù)圖2,要防止間隙腐蝕的發(fā)生,材料的a必須目前,雙相不銹鋼已有很多規(guī)格和牌號(hào),按照大于41。從圖1和圖2可以很明顯地看出,日目前國(guó)上面的分析和比較,經(jīng)過(guò)反復(fù)篩選,本文推薦采用內(nèi)電廠抽送海水的循環(huán)水泵普遍選用SUS316L不銹00Cr22N5Mo3N雙相不銹鋼。該材料的a值為鋼,該材料不能滿足本項(xiàng)目的防腐性能要求。要達(dá)36,a值為42,可以滿足本項(xiàng)目循環(huán)水泵耐腐蝕到防腐要求,材料的防腐性能必須高于SUS329JL性能的要求。00Cr22Ni5Mo3N雙相不銹鋼的化學(xué)不銹鋼,SUS329JL不銹鋼為雙相不銹鋼。成分見(jiàn)表1雙相不銹鋼是指不銹鋼中既有奧氏體又有鐵素體組織結(jié)構(gòu)的鋼種,而且此二相組織要獨(dú)立存在,表100022N5M3N雙相不銹鋼的化學(xué)成分%含量都較大。根據(jù)兩相組織的特點(diǎn),通過(guò)正確地控(C)w(Mn)w(S) w(P)制化學(xué)成分和熱處理工藝,使雙相不銹鋼兼有鐵素≤0.03≤2.00≤0.02≤0.03體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn),它將奧氏體不銹w(Cr)W(ND)w(N)鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具210-2304.50-6.502.50-3.5008-0.20有的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在起,也正是這些優(yōu)越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結(jié)構(gòu)材料得到了廣泛使用和迅速發(fā)展,20世對(duì)循環(huán)泵特殊的零部件(如葉輪、葉輪外殼紀(jì)80年代以來(lái),已成為與馬氏體型、奧氏體型和導(dǎo)葉體等零件)還需要考慮磨損腐蝕,但考慮到材鐵素體型不銹鋼并列的一種鋼類(lèi)料采購(gòu)以及加工制作等方面的因素,全部材料采用雙相不銹鋼有以下性能特點(diǎn)同一種不銹鋼材料比較好,這樣既可保證材料采購(gòu)的進(jìn)度,也可以最大限度地降低材料的采購(gòu)成本,a)含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下有良好的耐氯并減小材料加工、制作過(guò)程中的損耗,從而達(dá)到降化物應(yīng)力腐蝕性能。b)含鉬雙相不銹鋼有良好的耐點(diǎn)蝕性能。對(duì)低設(shè)備價(jià)格的目的。對(duì)于這些零件,可以在使用壽于高鉻(w(Cr)≥25%)雙相不銹鋼,尤其是含氮的命上給予適當(dāng)?shù)目紤]。通過(guò)咨詢(xún)國(guó)內(nèi)水泵生產(chǎn)廠高鉻雙相不銹鋼,其耐點(diǎn)蝕和耐間隙腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)家,并按照上述方案選材后,可得到水泵的各主要超過(guò)了SUS316L不銹鋼零件的使用壽命(見(jiàn)表2)c)具有良好的耐腐蝕疲勞和耐磨損腐蝕性能。表2循環(huán)水泵各主要零件使用壽命在某些腐蝕介質(zhì)的條件下,適用于制作泵、閥等動(dòng)力設(shè)備主要部件名稱(chēng)材質(zhì)預(yù)計(jì)使用壽命/ad)綜合力學(xué)性能好。有較高的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)進(jìn)水喇叭口ZG( Cr22Ni5Mo3N度,屈服強(qiáng)度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固葉輪ZGOOCr22Ni5Mo3N葉輪外殼ZGIMICr22Ni5Mo3N溶態(tài)的延伸率達(dá)到25%,沖擊韌性(V形槽口)在葉輪螺母ZGOOCr22Ni5Mo3N100J以上。導(dǎo)葉體ZG00Cr22NiSMo3Ne)可焊性良好,熱裂傾向小,一般焊前不需泵軸外護(hù)管00Cr22NI5Mo3N預(yù)熱,焊后不需熱處理,可與18-8型奧氏體不銹泵軸鋼或碳鋼等異種鋼焊接。中間軸承支架f)低鉻(w(Cr)≤18%)的雙相不銹鋼熱加工軸套OOCr22Ni5Mo3N溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼寬,抗力小,可中間聯(lián)軸器及附件00c22N5Ma3N不經(jīng)過(guò)鍛造,直接軋制開(kāi)坯生產(chǎn)鋼板。高鉻雙相不接管DOCr22Ni5Mo3N銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難,可以生產(chǎn)出水彎管DO Cr22Ni5Mo3N板、管和絲等產(chǎn)品。泵蓋OCr22NE廣東電力第21卷3結(jié)論使用的效果來(lái)看,該材料的各種性能,特別是耐海水腐蝕性能還是非常理想的。雙相不銹鋼是一種耐海水腐蝕的優(yōu)秀不銹鋼材針對(duì)海門(mén)電廠循環(huán)水泵的具體情況,經(jīng)過(guò)認(rèn)真料,很早就應(yīng)用于各種高腐蝕環(huán)境中,但是由于價(jià)研究和比較,本文認(rèn)為對(duì)與海水接觸部位的水泵零格等原因在20世紀(jì)90年代以前應(yīng)用得還不是很廣件采取雙相不銹鋼材料是合適的。泛。在21世紀(jì),隨著工藝的不斷成熟,價(jià)格也得到大幅度的下降,雙相不銹鋼的應(yīng)用得到了飛速的作者簡(jiǎn)介:朱德勇(1965-),男,安徽碭山人。熱能動(dòng)力高級(jí)工發(fā)展,特別是在電廠的海水設(shè)備中,最近幾年得到穫師,工學(xué)學(xué)士,長(zhǎng)期從事電廠檢修及設(shè)備管理工作,Emil廣泛應(yīng)用。雖然使用的時(shí)問(wèn)還不是很長(zhǎng),但從實(shí)際cdrfhai@21cn.com亞洲地區(qū)大型際電力電工裝各展)292004南國(guó)際電力電工裝備電力展及電氣自動(dòng)化展覽會(huì)2009年6月3-5日地點(diǎn):廣州錦漢展覽中心2008年展覽面積:15000m2。2008年展商數(shù)目:超過(guò)250家來(lái)自10多個(gè)國(guó)家及地區(qū)的公司參展。2008年參展國(guó)家:來(lái)自中國(guó)、瑞典、美國(guó)、土耳其、日本、馬來(lái)西亞、印度、波蘭、臺(tái)灣、香港等國(guó)家和2008年參現(xiàn)觀眾:2008年有27145名參觀觀眾來(lái)自中國(guó)、美國(guó)、加拿大、沙特、阿聯(lián)酋、新加坡、俄羅巴基斯坦、印度尼西亞、秦國(guó)、韓國(guó)、英國(guó)、塞浦路斯、土耳其、波蘭、馬來(lái)西亞、印度、澳門(mén)、伊朗、孟加拉、臺(tái)灣和香港等國(guó)家和地區(qū)2009年展覽展望2009年華南電力展是目前華南地區(qū)最大的電力電工行業(yè)展覽會(huì),預(yù)計(jì)展覽面積將超過(guò)20000m2,參展企業(yè)將超過(guò)350家,參觀觀眾來(lái)自40個(gè)國(guó)家和地區(qū),預(yù)計(jì)將達(dá)到35000人。主辦單位:BSE廣州市佰勝展覽服務(wù)有限公司協(xié)辦單位:c廣東省電氣商會(huì)海外組織單位:印度電力與電子協(xié)會(huì)韓國(guó)電氣工業(yè)協(xié)同組合英國(guó)電子與電力協(xié)會(huì)部分支持媒體:百方網(wǎng)·百方商情中國(guó)能源網(wǎng)賽爾資訊中國(guó)電力物資網(wǎng)電氣產(chǎn)業(yè)網(wǎng)《中國(guó)電力電氣》中國(guó)電氣自動(dòng)化網(wǎng)機(jī)電商情網(wǎng)《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》新能量電力商務(wù)網(wǎng)全球電力網(wǎng)《廣東電力》北極星電力技術(shù)網(wǎng)西部電力網(wǎng)《低壓電器》電力自動(dòng)化產(chǎn)品信息網(wǎng)中國(guó)電氣網(wǎng)《電力自動(dòng)化設(shè)備》《電力電容器與無(wú)功補(bǔ)償》中國(guó)項(xiàng)目總網(wǎng)BE廣州市佰勝展覽服務(wù)有限公司地址:廣洲市天河區(qū)中山大道中38號(hào)加悅大廈306室(51060)聯(lián)系人:鐘云桂先生電話:0086-20-62994886298948傳直:0086-20-62989480郵箱:nocbaishengexpocomoverseasebaishengexpocom同址:httpd//www.baishengexpo.com