1Cr18Ni9Ti海水循环水泵阴极保护参数

第25卷第11期腐蚀与防护Vol.25 No. 112004年11 月CORROSION & PROTECTIONNovember 20048应用技术1Cr18Ni9Ti海水循环水泵阴极保护参数孟超，曲政,庞其伟(钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所,青岛266071)摘要:介绍了适合在海水中应用的不锈钢钢种,重点分析了1Cr18Ni9Ti钢在海水中的腐蚀特点和耐腐蚀性能，探讨了对1Cr18Ni9Ti 循环水泵进行阴极保护的保护参数及具体技术措施。关键词:不锈钢; 1Cr18Ni9Ti; 阴极保护中图分类号: TG174. 4文献标识码: B文章编号: 1005-748X(2004)11-0473-02PARAMETERS FOR CATHODIC PROTECTION OF 1Cr18Ni9TiCYCLING PUMP IN POWER PLANTMENG CHAO, QU ZHENG, PANG Qi-wei(Central lron & Steel Research Institute Qingdao Research Institute for Marine Corrosion, Qingdao 266071, China)Abstract: The corrosion resistance of stainless steels in seawater are introduced. Especially the corrosion resistanceand corrosion features of 1Cr18NI9Ti stainless steel are analyzed. The parameters and construction technology ofcathodic protection for 1Crl8Ni9Ti cycling pumps are discussed.Key words: Stainless steel; 1Cr18Ni9Ti; Cathodic protection本工作的研究对象是四台大型立式斜流泵,材隙腐蚀较为严重。海生物的附着能引起局部腐蚀，质为1Crl8Ni9Ti,此设备的工作介质为天然海水，这种腐蚀多发生在死亡的海生物(如牡蛎、藤壶)下地处广东深圳地区,年平均气温较高,年平均盐度约或发生在与设备表面缝隙处的海生物下。在海水中23%o,海洋生物(主要有藤壶、牡蛎等)生长也很1Cr18Ni9Ti 不是理想的不锈钢钢种,因为该钢耐点茂盛。蚀和缝隙腐蚀性能较弱。大量实验证明,提高不锈钢耐点蚀和缝隙腐蚀性能最有效的元素是铬、钼和11Cr18Ni9Ti 的耐腐蚀性能及分析氮,其次是镍、锰、铜、铼、硅及矾。随着海洋工程开1Cr18Ni9Ti属于奥氏体不锈钢，是较常用的一发 、海水利用及石油化工的发展需要,目前国内外已种,它的化学成分(%)为C≤0.12、Mn≤2.00、Sis <研制出一 批较为成熟的耐点蚀和缝隙腐蚀的奥氏体1. 0、P≤O.035、S≤0.030、Ni8~11、Cr17~19，不锈钢 如Cr-Ni-Mo型钢、C-Ni-Mo-N及Cr-Mm在海水环境中的腐蚀数据凹见表1。Ni-Mo-N型钢以及性能更优良的双相不锈钢[2}。表11Crl8Ni9Ti 海水腐蚀数据2保护方案设计时间,年平均腐蚀速度最大点蚀深度 最大缝隙腐蚀um/amm深度,mm2.1保护方案B.01.45鉴于1Cr18Ni9Ti钢的腐蚀特点,我们对循环13穿孔孔水泵内、外壁均采用涂层与阴极保护的联合保护。7. 5乳外壁采用涂层+铁阳极,内壁采用涂层+外加电流4.1阴极保护从表1看,1Cr18Ni9Ti在海水环境中全面腐蚀中国煤化工是-种经济可行的速度很低,具有较好的耐全面腐蚀性能,但点蚀和缝腐蚀MYHCNMHG金属表面,单用阴极保护可以起到保护作用,但因耗电巨大而不经济,收稿日期:2004-03-29;修订日期:2004-04-16甚至不可行,而单用涂层不用阴极保护也是不可行孟超等:1Cr18Ni9Ti海水循环水泵阴极保护参数的,一是涂层的寿命较短,二是理想状态的涂层难以(2)涂层施工:选用环氧类不锈钢专用涂料,按实现,一旦涂层有针孔或破损,就会形成大阴极(涂照涂层施工标准及涂料说明书涂刷两道(一底层覆盖部分)小阳极(针孔或破损部分)的腐蚀电池，- -面)。使腐蚀集中在针孔或破损的局部，这-作用的结果(3)铁阳极安装:采用螺栓固定,螺栓是在水泵比不用涂层更为严重,会加速设备的点蚀,造成设备生产时预留的。因局部破坏而报废。涂层与阴极保护的联合保护，(4)外加电流阴保系统安装:将辅助阳极、参比大大减少了金属裸露的面积,使得阴极保护的电流电极用螺栓固定在预留孔上,将电缆从保护套管中密度大幅降低,极大地扩大了保护范围,使阴极保护引至地面,连接到恒电位仪各相应接线柱。变得经济和可行。4保护参数2.2铁阳极选 用碳钢在海水中,铁阳极有较负的腐蚀电位,初始电位(1)极化曲线测量:为了更接近现场的实际情在-0.68~-0.72V(SCE),稳定电位在-0.64 ~况,将1Cr18Ni9Ti试样经打磨处理后放置在空气-0. 71V(SCE),并且在海水中的腐蚀电位稳定,波中暴露一段时间,测其在海水中的极化曲线(见图动较小，比铜及铜合金、不锈钢的腐蚀电位负1),从极化曲线看自腐蚀电位为-320mV,当扫描450mV以上,对不锈钢有较高的驱动电位，接近或电位达到- 600mV时极化曲线开始变得比较缓和。大于铝阳极对碳钢的驱动电位。目前国内对铁基牺200-100-牲阳极的利用较少,但也有一些实际应用证明，铁阳极保护能有效防止不锈钢的腐蚀。用碳钢做阳极在ε -100- 200海水中保护不锈钢可达8年以上,并且铁阳极除具当-300:备牺牲阳极应必备的条件外,还具有成本低、材料来400-- 500-源广等优点,在保护电位较正的材料时值得采- 600-用53.4。10n 100nμ一 10μ 100u2.3外加电流阴极保护系统的组成电流/A结合循环水泵的结构特点及我所多年来在水泵图11Cr18Ni9Ti 下在海水中的极化曲线阴极保护方面的经验,辅助阳极选用具有体积小、排(2)现场实测自腐蚀电位:现场将四台循环水流量大、击穿电位高、使用寿命长、工作稳定可靠等泵在静态和运行两种状态下的自腐蚀电位进行测优点的铂铌阳极,性能如下:工作电流密度范围:500量,测量数据见表2。~ 1000A/m2 ,最大可到3000A/m2 ;消耗率:0.01g/A. a(工作电流密度1000A/m2 );临界击穿电位(海表2实测自 腐蚀电位(mV ,Ag/AgCl/海水)水):40~60V1[5]。参比电极在海水中常用的有银/项目5A5B循泵编号6.B卤化银及锌参比电极,这些参比电极各有优缺点,为了提高外加电流系统监控的可靠性,避免过保护,我静态-449;-428 -453;-430 -324;-305 -347;-383动态-236;-217 - -262;-206二105;-100 -118;-187所研制了复合参比电极,这种复合参比电极同时具有银/卤化银和高纯锌两种参比电极的优点,还可进(3)不锈钢种类繁多,耐腐蚀性能差别很大,在行自身校准。海水中的自然腐蚀电位差别也很大,大约都在2.4轴接地装置-0.45~ +0.50V(相对于Ag/AgCl/海水)之间,腐由于轴套对泵轴的屏蔽效应,采用轴接地装置蚀电位较负的如2Cr13,为-0.44V,而一些双相不使泵轴与泵壳实现电连接,确保阴极保护对泵轴的锈钢HRS-2、HRS-3都在+0.40V以上[6]。虽然电保护作用。化学保护可以防I不锈钢的局部腐蚀,但目前为止中国煤化工兖报道很少,对于不锈3防护工艺(1)表面清理:除去循环水泵内、外壁的泥砂,HCNMHG明确的统一准则，国外一些国家的标准也不尽相同,英国、前苏联的标准用清洗剂进行擦洗以除掉表面油污等污物。(下转第488页)●474●孙伟等:哈萨克斯坦原油储罐的腐蚀与防护16.2年,大于15年;⑦牺牲阳极块均匀分布于罐底表3现场挂片结果和其上50cm范围内罐壁。项目空白片保护片.油中涂片气中涂片(2)对整个罐内壁采用涂料防护,涂刷SY01边角被试片完涂层完环氧改性涂料底漆两道，面漆三道，干膜厚度大于表面状态腐蚀掉整发黑整光洁如整、发乌新120mm。(3)施工工艺:内部清理(清除杂物)→喷砂除腐蚀速率0.640. 083mm/a锈(Sa2.5级)- +阳极块焊接(手工电弧焊)→导电性检查(用万用表测接触电阻≤0. 005Q)- +焊口清理5结果与讨论(至表面平整光洁)→刷底漆→涂层检验(表观和厚(1)对哈油储罐内壁采用涂层与牺牲阳极联合度)→刷面漆-工程终检+养护>交付使用。保护效果良好。4.2实施效果(2)在30C左右范围运行的哈油储罐应使用铝为了监测防腐蚀方案的实施效果,在原油罐中合金阳极作为牺牲阳极材料。做了一个现场挂片试验,试验样品为:标准碳钢试片(3)联合保护的涂层材料应选择耐酸性水气效和涂有SY01的试片。把一组空白试样置于罐底污果较好的导静电涂料。水中、一组试样与罐底连接使其处于阴极保护状态下,一组涂料试片置于油相中、一组置于顶部呼吸参考文献:阀,运行18个月后,取出观察、称重，结果证明保护[1]王春生,等.管道内壁阴极保护技术的研究[J].腐蚀效果良好，见表3。与防护,2003,24(8) :345.两年后进人罐内观察,内部涂层完好,表面光.[2]魏宝明主编.金属腐蚀理论及应用[M](第一版).北洁,牺牲阳极块表面发黑,出现腐蚀麻点。.京:化学工业出版社,1995.149.(上接第474页)-320mV左右,在海水中利用不是理想的不锈钢中,不锈钢和普通碳钢的保护电位一致,德国标准钢种。DIN30676中不锈钢的保护电位为负于一0.30V。(2)对于1Cr18Ni9Ti材质的设备,采用阴极保另外一比较经济的保护准则,适用于各种金属,就是护可有效地防止点蚀和縫隙腐蚀,保护电位控制在- 100~ - 200mV的极化电位差。在这次循环水泵比自腐蚀电位负移200mV,即-500~-600mV阴极保护上我们根据这一准则确定保护电位:比自之间。腐蚀电位负移200mV,即- -600mV 左右。(3)循环水泵自2002年8月运行以来,到2004保护系统采用恒电位控制,每台循环水泵安装年1月检修时涂层完好,未发现腐蚀痕迹。两支参比电极,其中参比1向仪器提供控制信号。控制参数见表3(电位相对于Ag/ AgCl/海水)。[1] 朱相荣,等.金属材料的海洋腐蚀与防护[M]. 北京:表3阴极保护控制参数国防工业出版社,199.循泵编号[2]徐增华. 金属耐蚀材料[J].腐蚀与防护,2001 ,22(6):6AB5A5B277.控制电位，- - 5505一550-62[3]罗兆红,王海江,龙 萍,等.铁基材料的牺牲阳极性能nV[J].腐蚀与防护1999,20(1):23.输出电压/ 2. 6/6.43. 8/5. 84. 0/5.24. 6/6.5电流,V/A[4]邓永生. 铁阳极在海水介质中的性能及研究[A].第保护电位，-550;-620 -550;-660 -553;-616 - 627;-510四届全国腐蚀大会论文集[C],2003._mV中国煤化工[M].北京:化学工业出CNMHG5结论[6]H员在价.亚偶仕得小十的阀蚀电位研究[J].腐蚀与防护,2000,21(1):10.(1) 1Cr18Ni9Ti 钢在海水中的自腐蚀电位在●488.