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                                  電廠(chǎng)循環(huán)水冷系統用不銹鋼管的腐蝕與防護-成都不銹鋼管

                                  發(fā)布時(shí)間:2021-03-04 瀏覽次數:726 來(lái)自: 成都正上不銹鋼有限公司

                                  成都不銹鋼管

                                  循環(huán)冷卻水系統是電廠(chǎng)的主要組成部分,包括取水部分設備、不銹鋼管道、凝汽器設備等。不銹鋼管是該水冷系統中常用的金屬材料,在工況條件下的腐蝕原因較多。本文從點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、微生物腐蝕等幾個(gè)方面人手,分析了腐蝕機制及防護措掩,以及水冷系統防腐工作的相關(guān)注意事項。

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                                    隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟持續快速發(fā)展,各系統對電力的需求越來(lái)越多。不銹鋼管是電廠(chǎng)水冷系統中常用的金屬材料,主要用于電廠(chǎng)的取水部分設備、管道、凝汽器設備簪循環(huán)冷卻水系統,但是不銹鋼管的耐腐蝕性能不是的,而是有條件的,相對的。引起腐蝕的原因是多方面的,如不銹鋼管的晶間腐蝕是由于碳化物在晶界析出造成的。一般認為.金屬和合金在高溫高壓水環(huán)境中的腐蝕本質(zhì)上是電化學(xué)過(guò)程。不銹鋼管能抗腐蝕是由于其表面能形成一層具有保護性的鈍化膜,一旦這層鈍化膜遭到破壞,而又缺乏自鈍化的條件或能力,不銹鋼管就會(huì )發(fā)生腐蝕,在服役時(shí)常常會(huì )發(fā)生局部腐蝕護如應力腐蝕.晶間腐蝕和點(diǎn)蝕等。在進(jìn)行防腐蝕設計時(shí),必須針對不同部分的實(shí)際情況,選用恰當的防腐蝕對鑲,否則將嚴重影響到電廠(chǎng)的安全生產(chǎn)。世界各國對電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水系統的腐蝕與防護做了大量的工作,報道了高溫高壓水中材料表面氧化膜的組成和結構的研究?jì)热?,包括選材、防腐蝕設計及防腐蝕新技術(shù)等多方面,把腐蝕電化學(xué)行為與材料性能有機聯(lián)系起來(lái)。我國在這方面的研究及應用相對較晚,也圍繞電化學(xué)機制開(kāi)展了一系列工作,從局部腐蝕的裂紋起始和擴展等方面取得了進(jìn)展,但在技術(shù)應用方面還有很多問(wèn)題有待解決,宏盛特鋼主要針對電廠(chǎng)用不銹鋼管腐蝕行為及防護措施進(jìn)行討論。

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                                  一、循環(huán)冷卻水系統常見(jiàn)的腐蝕類(lèi)型


                                      常用的冷卻用水系統用水主要分為間接冷卻水和直接冷卻水,也可分為敞開(kāi)循環(huán)式,密閉循環(huán)式,直流水等。直接冷卻水是冷卻水直接與物料接艟進(jìn)行冷卻作用,應用較少。而電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水系統主要間接冷卻水是冷卻水通過(guò)換熱設備間接進(jìn)行交換,冷卻工藝介質(zhì),其中不銹鋼管作為該系統中換熱器、管路常用金屬材料,其腐蝕行為在水冷系統具有的代表性。金屬在冷卻水中的腐蝕又是一個(gè)電化學(xué)反應過(guò)程,即金屬材料在電介質(zhì)(由冷卻水及其中離子構成)中發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生破壞,發(fā)生腐蝕和局部腐蝕,或者兼而有之。金屬在循環(huán)冷卻水中的腐蝕按腐蝕形態(tài)分類(lèi)較多,其中常見(jiàn)的幾種腐蝕類(lèi)型及防護手段如下:

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                                  1.  點(diǎn)蝕


                                    點(diǎn)蝕是發(fā)生在金屬表面相對地集中在一個(gè)很小部位(點(diǎn)狀或孔狀)的局部腐蝕。點(diǎn)蝕發(fā)生前,不銹鋼管表面保護性的氧化層中先形成直徑幾個(gè)微米、呈亞穩定狀態(tài)的微型凹陷,由于金屬表面亞穩定狀態(tài)的微孔迅速增生,點(diǎn)狀腐蝕的迅速出現,在不銹鋼管表面產(chǎn)生微小“銹孔”,并數量迅猛增加.造成不銹鋼管受到大規模腐蝕。其不銹鋼管表面點(diǎn)蝕微觀(guān)形貌如圖所示。


                                     腐蝕物濃度或溫度的微小變化,就能濕著(zhù)加快腐蝕速度。點(diǎn)蝕是冷卻水系統中破壞性和隱患的腐蝕種類(lèi)之一,具有隱蔽性,常常突然出現設備穿孔導致泄漏,使人措手不及。

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                                  2.  晶間腐蝕


                                     不銹鋼管在腐蝕介質(zhì)作用下,在品粒之間產(chǎn)生的一種腐蝕現象稱(chēng)為品間腐蝕。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區、焊縫或熔合線(xiàn)上(刀線(xiàn)腐蝕)。產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼管,當受到應力作用時(shí),即會(huì )沿晶界斷裂、強度幾乎完全消失,也是不銹鋼管的一種危險的破壞形式。不銹鋼管具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質(zhì)量分數必須大于10%~12%。當溫度升高時(shí),碳在不銹鋼管晶粒內部的擴散速度大于鉻的擴散速度。因為室溫時(shí)碳在奧氏體中的溶解度很小,約為0.02%~0.03%.而一般不銹鋼管中的含碳量均超過(guò)此值,故多余的碳就不斷地向奧氏體品粒邊界擴散,并和鉻化合,在晶間形成碳化鉻的化合物.數據表明,鉻沿晶界擴散的活化能力162 ~252 kVmol.而鉻由晶粒內擴散活化能約,即鉻由晶粒內擴散速度比鉻沿品界擴散速度小,內部的鉻來(lái)不及向晶界擴散,所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來(lái)自?shī)W氏體晶粒內部,而是來(lái)自晶界附近,結果就使晶界附近的含鉻盈大為減少,當品界的鉻的質(zhì)量分數低到小于12%時(shí),形成貧鉻區。在腐蝕介質(zhì)作用下,貧鉻區就會(huì )失去耐腐蝕能力,而產(chǎn)生品間腐蝕。


                                  3. 微生物腐蝕


                                      微生物腐蝕是一種由細菌、真菌,還有藻類(lèi)及原生物等微生物共同作用而引起腐蝕,一般不單獨存在,往往和電化學(xué)腐蝕同時(shí)發(fā)生。微生物腐蝕主要由于細菌的繁殖、分泌、代謝形成的粘泥沉積在金屬表I躉,形成氧的濃差電池,由于電化學(xué)的作用形成垢下儲蝕,危害也相當嚴重。此外,在金屬表面和沉積物之間缺乏氧,因此一些厭氧得以繁殖,當水溫為20~50℃下繁殖更快。如鹽還原菌分解水中的鹽,引起設備腐蝕。

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                                    循環(huán)冷卻水系統中微生物的大鬣生長(cháng)會(huì )直接或間接地引起不銹鋼管設備以及部件的腐蝕,從而造成設備的腐蝕穿孔、強度降低、工藝介質(zhì)或冷卻水的泄漏、冷卻效果降低。同時(shí),微生物產(chǎn)生的粘泥和腐蝕產(chǎn)物疆盞在換熱器的表面會(huì )堵塞換熱器中冷卻水的通道,阻止緩蝕荊和阻垢劑到達金屬表面,發(fā)揮其緩蝕和阻垢作用,粘泥中和牯泥下的微生物,形成差異腐蝕電池而引起金屬設備的腐蝕。

                                     

                                    循環(huán)冷卻水系統還有一些腐蝕類(lèi)型,如縫隙腐蝕、應力腐蝕,溶解氧腐蝕等。其中,溶解氯腐蝕是開(kāi)式冷卻水系統中常見(jiàn)的腐蝕類(lèi)型。由于系統與大氣相通,空氣中的氧充分溶解冷卻水中,冷卻水中的溶解氧是飽和的。在當換熱器與溶有氧氣的冷卻水接觸,由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導電性,在金屬表面會(huì )形成許多腐蝕微電池,引起的電化學(xué)腐蝕,由于溶解氧的不斷溶人,促使馓電池中的陽(yáng)極金屬不斷溶解。對其他腐蝕類(lèi)型,在本文中不加以闡述。

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                                  二、循環(huán)冷卻水系統腐蝕防護措施


                                     目前循環(huán)冷水系統的主要研究任務(wù)是建立適合于現代產(chǎn)品的腐蝕評價(jià)技術(shù),探索在環(huán)境體系的腐蝕規律與機制,從提高抗蝕性的角度加強合金設計與腐蝕防護工作。在循環(huán)冷卻水系統的設計、運行和管理中,需要綜合考慮產(chǎn)生腐蝕等各種因素。循環(huán)水冷系統的腐蝕跟水質(zhì)、微生物因素和其運行條件密切相關(guān)。其中,水質(zhì)的影響主要包括pH值、水的硬度、離子、溶解氣體、懸浮固體等。循環(huán)冷卻水系統中流速、溫度以及水中的微生物等都對系統腐蝕有較大影響。這些影響兇索并不是孤立存在的,而是相互關(guān)聯(lián)、相互制約的。在對循環(huán)冷卻水系統進(jìn)行牖蝕控制時(shí),通常是要做的分析,找到其根本因素,并進(jìn)行綜合考慮,方可制定出合適的解決辦法。常采用的方法如下:


                                   1. 提高pH值


                                    資料表明,在循環(huán)冷卻水系統腐蝕控翩中當pH值在4.3~9.0的范圍內,其腐蝕速度無(wú)明顯變化,當pH值<4.0時(shí),腐蝕速度呈直線(xiàn)上升的趨勢;當pH值>9.5時(shí),水中的OFI-離子增加,增加了抗腐蝕性能,從而降低了腐蝕速度。但是,pH值控制在8.0~9.5范圍內運行時(shí),雖然腐蝕速度仍顯偏高,同時(shí),當pH值增大,冷卻水中CaCO,的沉積結垢傾向加大,容易結垢和引起垢下腐蝕。


                                    2. 化學(xué)處理


                                      循環(huán)冷卻水系統腐蝕控制過(guò)程中應合理選用水處理藥劑,如增加緩蝕劑于阻垢劑的用量,同時(shí)投加化學(xué)藥劑(如殺菌劑)抑制微生物生長(cháng)。選用合適的緩蝕劑(如聚磷酸鹽等)、阻垢劑、殺菌劑,可以提高防腐蝕的效果。如果結合采用合適的pH值,可以改善耐蝕性能,降低腐蝕的速率,降低結垢和防止垢下腐蝕,使循環(huán)水系統可以在較惡劣條件下正常運行。

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                                    3. 控制氯離子含量和溫度


                                     大多數點(diǎn)蝕都與冷卻水中的氯離子有關(guān),通常氯離子含量越高,點(diǎn)蝕越嚴重。溫度對點(diǎn)蝕的影響也很大.溫度越高,點(diǎn)蝕程度也越嚴重。系統采取了不同的氯離子含量控制,同時(shí)考慮了溫度限制條件。


                                    4. 加入穩定化元索


                                     發(fā)生晶問(wèn)腐蝕的電化學(xué)條件主要是由于晶粒和晶界區的組織不同,因而電化學(xué)性質(zhì)存在顯著(zhù)差異,從而在某些介質(zhì)環(huán)境下,腐蝕豐要發(fā)生在金屬材料的品粒間界區,沿著(zhù)晶界發(fā)展,即晶界區溶解速度遠大于品粒溶解速度,晶界發(fā)生首先腐蝕。通常情況下,可以加入穩定化元素或者減少所用鋼中的含碳量,調整材料的化學(xué)成份,減少形成碳化鉻的可能性,如加入鈦或鈮等,降低形成晶界腐蝕的傾向,防止產(chǎn)生晶界腐蝕。另一方面,也應該控制在危險溫度區的停留時(shí)間,防止過(guò)熱,抑制碳化物析出。


                                     此外,生產(chǎn)實(shí)踐中還必須減少冷卻水中的懸浮物和微生物的養料,以控制循環(huán)冷卻水系統中的微生物生長(cháng)條件,減少因其引起的金屬腐蝕和污泥產(chǎn)生。例如,油類(lèi)是微生物的養料,應及時(shí)采用機械除油和化學(xué)手段清除污人冷卻水系統中的油。


                                      循環(huán)冷卻水系統的腐蝕原因是多方面,對其進(jìn)行腐蝕防護設計時(shí),應根據不同部分的實(shí)際情況,有針對性地制定科學(xué)的防腐方案,并嚴格按技術(shù)規范,生產(chǎn)中建立水處理崗位,配備化驗室,專(zhuān)人負責日常監測管理,定期維護,才能取得理想的保護效果,延長(cháng)系統壽命,從而保證機組的安全運行。


                                   

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