浅谈海水循环水系统材料选用及防腐设计

2014年7月.建材与装饰规划与设计浅谈海水循环水系统材料选用及防腐设计林国敦(福建永福工程顾问有限公司)摘要:火电厂 采用海水直流循环,对于循环水系统材料的选用、防腐及防污工艺的处理对确保电厂安全运行、延长使用寿命和降低工程造价有着至关重要的作用,本文针对该循环水系统各部分的特点进行不同的材料选用、防腐和防污工.艺处理。关键词:海水循环水系统;金属腐蚀;电化学腐蚀;阴极保护;阳极保护中图分类号:TG174文献标识码:B文章编号:1673-0038( 2014 )30-0001-021引言电位差，形成无数个微小阳极和微小阴极组织的微电池,腐蚀电以海水作为凝汽器等辅机冷却水源的电厂,盐雾腐蚀、海水池的存在促使金属不断受到腐蚀。设计中,可以根据上述几种腐腐蚀、土壤腐蚀等对电厂的海水循环水系统的设备、管道造成不蚀机理 .分析设备工作的环境因素，设计不同的防护措施，或者利影响,严重的会危及到电厂的运行安全和使用寿命。海边电厂综合运用各种防腐措施。厂区地下水水位高，含盐量高,对混凝士有中等结晶分解复合类|3海水循环系统的防腐方法腐蚀，对钢材也会有不同程度的腐蚀。为节省投资、占地少和美3.1 阴极保护原理观，电厂供水系统大部分管道和沟道都敷设在地下，以往的埋地取水头部进水格栅、循环水泵泵壳及本体大部分、拦污栅、旋管道管材大多为普通碳钢。由于海水或盐碱地的腐蚀，埋地焊接|转 滤网、系统内的阀门和管道均长期在海水中工作，而海水含盐管道往往在短时间的几年内就会腐蚀穿孔。海水循环水泵房内量 是形成腐蚀性的天然电解质溶液。因此,应合理的选用耐海水循环水泵拦污栅、旋转滤网设备，至主厂房的循环水管及主厂|腐蚀材质和阴极保护联合防腐措施。房的循环水管道等接触海水的钢结构,在海水的作用下,会产生阴极保护就是对被保护的金属材质施加一-定的阴极电流,使严重的腐蚀，同时高速流动的海水中所携带的泥沙等固体颗粒|被保护金属的电极电位负于某一电位值，使其上的阳极反应电物，又会加速腐蚀。流得到抑制。阴极保护使防止金属材料在海水、淡水、土壤等自2金属在海水中的腐蚀机理然环境中发生腐蚀最方便、最有效的方法之一。 根据电流供给源金属受到周围介质的化学作用、电化学作用物理融解而产|的 不同,阴极保护分为外加电流保护措施和牺牲阳极保护措施。生破坏，称为金属腐蚀。按机理可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和外加电流保护措施:利用直流电源,通过辅助阴极被保护的物理腐蚀。电化学腐蚀是造成各种金属结构物腐蚀的主要原因，金 属以恒定电流，使之阴极化，以减轻和防止腐蚀。其腐蚀造成的破坏要远比化学、物理腐蚀强烈的多。土壤及水中牺牲阳极保护措施:在被保护的金属上连接- -种电位更 负的的有关金属结构物的腐蚀主要是由于电化学腐蚀造成的，即腐金属或合金作为阳极,把选择的金属或合金做成一-定形状，连接蚀电池工作的结果。腐蚀电池包括互相接触的三个部分:电极电在 被保护金属上，由于两者之间有一定的电位差，电位较负的金位较负的阳极(发生金属氧化反应)、电极电位较正的阴极(在阴属不断失去电子，产生电流流入被保护体，使被保护金属变成阴极_上进行着溶液中某种物质的还原反应)和电介质溶液组成。极而极化,从而得到保护。电位较负的金属产生的电流称为保护金属腐蚀反应机理如下:电流,由于电位较负的金属不断产生电流而融解,并逐渐的消耗阳极过程:金属融解为金属离子并失去电子,正离子进入溶掉， 被称为牺牲阳极。液。反应式为:(Me)--Men++ne,此时若不发生其他电极过程,阳无论是由于外部电源引入的保护电流还是由电流内部产生极过程会很快停止。的电流，都必须大到足够克服和抵消离开金属阳极区的腐蚀电阴极过程:在电解质中能吸收电子的氧化物质，即反应式中流, 即能把腐蚀电流抵消等于零，金属腐蚀就停止了。的(D),接受阳极释放出的电子,反应式为:D+ne-→De]。 在阴极| 3.2 阴极保护和涂层联合应用区能和阳极区释放出的电子结合的物质是(D)是很多的，大多数防腐涂料的主要作用是防止化学介质和水分子等介质接触情况是水溶液中的H离子和O,分子。设备、管道外壁而与之发生化学反应或电化学反应，起到阻止腐电流的流动:在金属中靠电子从阳极流向阴极,在溶液中靠离蚀的发生。 涂层在涂覆过程中不可避免地存在着毛细孔或裸处，子的迁移，即阳离子从阳极区移向阴极区和阴离子从阴极区移向而 且在安装和使用过程中也会破损，腐蚀易集中发生在这些部阳极区，这样就使整个系统中的电路构成回路,腐蚀就发生了。位，采用阴极保护，弥补了涂料的不足,阴极保护和涂层联合保金属电化学腐蚀的机理可归纳为腐蚀电池作用，用肉眼看不护是最经济,同时也是保护效果最好的方法。见电极构成的腐蚀原电池称为微电池。在腐蚀电池中,绝大多数4海水循环水系统设备、管道的选材及防腐设计的金属腐蚀属于腐蚀微电池作用，构成微电池的原因主要是整每个火电厂中国煤化工文气象条件的不同个金属表面的物理和化学性质不均匀，使金属表面建立起电极而不同,并有其|YHCN MH位、海水盐度等资规划与设计建材⑤装饰2014年7月料，是该系统选材及防腐设计的前提条件。座完成后，对焊接破坏的涂层进行修补。海水循环水系统包括取水头部、重力式自流引水暗沟、循环4.5 其它设备、管道的材料选用和防腐水泵房、循环水压力管道.凝汽器、虹吸井、排水沟道和排水口建水泵出口钢管和液控蝶阀:管道采用喷砂除锈和厚浆型环氧(构)物及设施等。煤沥青漆涂料三道+铝牺牲阳极的保护方法,牺牲阳极直接焊接海水循环水系统基本流程为:取水头部- ,重力式自流引水暗|在钢管内壁 上:阀门采用耐海水材质。沟→泵房前池一钢闸门→栏污栅及清污机→侧面进水旋转滤海边电厂埋地管道的防腐采用阴极保护(在钢管内壁上焊接网一,循环水泵出口液控蝶阀-→循环水压力进水管-→凝汽器及|牺牲阳极块) 及涂层保护外，管道选材上采用耐海水腐蚀的材质闭式循环冷却:器- -循环水压力回水管- >排水井- +虹吸井- >循环或在设计上采取- -定 的方法，减少管道与土壤的接触。对于工业水排水沟- >海水脱硫曝气池-◆循环水排水沟- -排水口-一大海。水-水热交换器的海水冷却管材可选用塑料管、孔网钢塑管或玻4.1取水头部、钢闸门、拦污栅及移动式清污机、旋转|璃钢管等耐腐蚀的管材。孔网钢塑管是以氩弧对接焊成型的多滤网孔薄壁钢管为增强体，外层和内层双面复合热塑性塑料的一种取水头部进水口格栅采用FcuZn37Sn耐蚀防污铜合金拦污|新型复合管道。 由于多孔增强体完全包覆在塑料之中,这种复合栅，在海水中的使用寿命大于50年。管克服了钢管和塑料管各自的缺点，又保持了钢管和塑料管各每台水泵流道入口设有钢闸板门,供检修栏污栅、旋转滤网|自的优点。 孔网钢塑管道系统采用电热熔管件连接，利用塑料热和循环水泵时使用。钢闸门平时在陆地，使用较少,阀门本体材|加工原理 ,通过管件内部发热体将管件与管材熔融，把管道或管质为Q235,只采用涂料防腐即可，导槽材质为HT200Ni2Cr。道与配件可靠地连接在- -起， -次完成永不渗漏。孔网钢塑管采每台水泵流道设1个栏污栅，浸泡在海水中和干湿交界中的用法兰连接方式与钢管连接,连接件的材料采用316L,以防盐碱栏污栅采用牺牲阳极块和涂料联合保护防腐，主要材料选用|地的侵蚀。1Cr18Ni9Ti, 整套设备防腐涂料采用H54-S4漆膜。4.6循环水系统防污措施每套栏污栅后设1台旋转滤网。采用全框架结构，主要部件防污措施设计原则:拦挡截留,加次氯酸钠杀灭,抑制生长，材质: 1Cr18Ni9Ti,并涂刷防腐漆。及时清除。4.2循环水泵(1)在循环水流道.上设置拦污栅、旋转滤网层层拦截,避免海循环水泵采用单基础转子可抽式、立轴导叶式斜流泵,泵下|生物 和污物进入流道和设备。出水结构。(2)在栅、网上分别设有清污机和水冲洗装置,将拦截下的海主要部件材质: .生物和污物及时清除。外接管、导叶体和吸入喇叭口: HT200Ni2Cr(3) 在取水口加次氯酸钠,并随水进入流道和设备,抑制海生叶轮: ZGOCr18Ni12Mo2Ti物的生长繁殖。主轴: 0Cr17Ni12Mo25结论轴套及与海水接触的坚固件: 1Cr18Ni9Ti火电厂采用海水直流循环，对于循环水系统材料的选用、防对循环水泵外壳防腐采用涂层和铝牺牲阳极的阴极保护方|腐及防污工艺的处理对确保电厂安全运行、延长使用寿命和降法，将牺牲阳极块用安装螺栓均匀固定在泵壳上;泵壳内壁，叶|低工程造价有着至关重要的作用。轮及轴保护管采用涂层和外加电流阴极保护。外加电流阴极保护系统由辅助阳极，参比电极,恒电位仪及相应的电缆组成。参考文献辅助阳极:在外加电流保护系统中与直流电源正极连接的外| 1)西北电力设计院 电力工程水务设计手册北京:中国建筑工业出版社，设电极,其作用是使电流从电极经介质到被保护体表面。199 3参比电极:在外加电流保护系统中,用于测量被保护体的电|12)华东建筑设计研究院有限公司主编.给水排水设计手册(第二版)第4位，并向控制系统传递信号,以便调节保护电流的大小，使结构|册.工业给 水处理北京:中国建筑工业出版社,2002.的电位处于给定范围。恒电位仪:在外加电流保护系统中提供电源。收稿日期:2014-7-124.3厂外循环水管道作者简介:林国敦(1980-),男,给排水工程师，大学本科,主要从目前海滨新建电厂如采用钢管已大多采用普通焊接钢管,以事火力发电厂内给排水工程的设计工作。降低I程造价,但必须做好阴极保护和涂料联合保护措施。钢管内外壁均考虑采用牺牲阳极块和涂料联合保护防腐。4.4主厂房内设备、管道循环水采用海水,凝汽器冷却水管材质选用钛管。对厂房内的凝汽器进水出口循环水管道和凝汽器至排水井的循环水管道及设备的防腐采用涂层(内壁:喷砂除锈+厚浆型环氧煤沥青漆涂料三道)和外加电流阴极保护方法。根据设计计中国煤化工算在管道指定位置开孔，将电极基座焊接安装到开孔位置上,基MHCNMH G.2.