华能海门电厂循环水泵材料的选用

第21卷第12期广东电力Vol 21 No 1220k年12月GUANGDONG ELECTRIC POWERDec.2008文章编号:1007-290X(2008)12-0073-04华能海门电厂循环水泵材料的选用朱德勇',姜华伟2,髙建强2(1.华能国际电力股份有限公司广东分公司,广东汕头515071;2.华北电力大学动力系,河北保定071003)摘要:华能海门电厂规划建设的超趯临界燃煤发电机缊采用以海水为抽谜介质的循环水泵。针对海水对金属设备所具有的强腐蚀性,为保障水泵的可靠性和使用寿命,对海水的腐蚀特点以及各种耐海水腐蚀树料的特性进行了深入的研究、分析,认为海门电厂新建机组中与海水接触部位的循环水泵零件应采用双相不锈钢材料,并推荐采用0Cr2NiMo3N双相不锈钢,该材料的抗点蚀性能因数为36,抗间隙腐蚀性能因数为4,能够满足海门电厂循环水泵对耐海水腐蚀性能的要求关键词:循环水泵;材料;海水;腐蚀;双相不锈钢中图分类号:TK265文献标志码: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华能海门电厂位于汕头市潮阳区海门镇东南角合理选择耐海水腐蚀的材料,是循环水泵设计的首洪洞村,厂址位于塘边湾西侧海岸,电厂总规划建要关键点。要做到这点,就必须对海水的腐蚀特点设6×1036MW国产超超临界燃煤发电机组,一以及各种耐海水腐蚀材料的特性进行深人的研究分期工程先建设1号、2号机组,安装2×1036MW析,并结合实际的使用经验,才能取得比较良好的国产超超临界燃煤发电机组,循环冷却水系统采用结果单元制直流供水系统从环保的需要出发,华能海门电厂循环水泵抽1海水腐蚀的机理与特点送的介质为原海水。由于海水是含盐量很高的强电海水腐蚀一般有以下几种:点蚀、间隙腐蚀、解质溶液,对金属设备具有严重的腐蚀性,因此,应力腐蚀、疲劳腐蚀、晶间腐蚀和磨损腐蚀。这些如何针对华能海门电厂循环水泵的实际使用情况,腐蚀各有自己的腐蚀机理和特点,同时又相互影响。点蚀又称坑蚀和小孔腐蚀。点蚀主要发生在表收稿日期:2008-0708广东电力第21卷面有钝化膜或保护膜的金属上。由于在金属材料中劣按照31.3℃考虑,氯离子质量分数为2.13×存在缺陷、杂质和溶质的不均一性,海水中的活性10-2,可以简单将介质情况归结为低温和氯离子质阴离子(主要是Cl)首先被吸附在金属表面某些点量分数高的环境,对金属具有强烈的腐蚀性,需考上,从而使金属表面钝化膜受到破坏。一旦这层钝虑材料的防腐问题。结合上面各种腐蚀的机理和特化膜被破坏又缺乏自钝化能力时,金属表面就发生点,在材料选用时首先将点蚀和间隙腐蚀作为优先腐蚀。这是因为在金属表面缺陷处易露出机体金和主要考虑的对象,因为这两种腐蚀的发生主要由属,使其呈活化状态,而钝化膜处仍为钝态,这样使用环境决定,而其它的腐蚀可以在材料的选择、就形成了活性-钝性腐蚀电池,由于阳极面积比阴制作、加工过程中给予改善和控制。另外,考虑到极面积小得多,阳极电流密度很大,所以腐蚀往深循环水泵的运转特性,对特殊的零部件(如叶轮、处发展,金属表面很快就被腐蚀成小孔。点蚀会使叶轮外壳、导叶体等过流部件),还需要考虑磨损晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等加剧,在很多情腐蚀。况下点蚀是这些类型腐蚀的起源。另外,介质的流2.1材料的耐腐性能参数动不畅容易形成活性阴离子的积聚和浓缩,促使点在不锈钢材料的耐腐蚀性能方面,目前比较普蚀生成。粗糙的表面比光滑的表面更容易发生点蚀。遍和通用的做法是考察材料的抗点蚀性能因数a門pH值降低、温度升高都会使点蚀有增加的倾向。和抗间隙腐蚀性能因数ad。这两个参数都是以间隙腐蚀是在腐蚀介质中,金属与金属或金属Cr、Mo(W)、N的质量分数来计算。计算公式与非金属表面之间构成狭窄的缝隙,缝隙内有关物如下:质的移动受到了阻滞,形成浓差电池,从而产生局a=[w(Cr)+3.3w(Mo)+16w(N)]×100;部腐蚀,这种腐蚀被称为缝隙腐蚀。缝隙腐蚀常发ac=[w(Cr)+4.1w(Mo)+27w(N)]×10生在设备中法兰的连接处,以及垫圈、衬板、缠绕一般认为,a和ac这两个值越大,材料的耐带与金属重叠处,它可以在不同的金属及不同的腐海水腐蚀性能越好。查找国内外对不锈钢耐海水腐蚀介质中出现。蚀方面的研究成果,点蚀和间隙腐蚀的发生温度分材料在特定的腐蚀介质中和在静拉伸应力(包别与材料的a和ac存在一定的关系,如图1、图括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等所2所示。引起的残余应力,以及裂缝锈蚀产物的楔入应力等)下,所出现的低于强度极限的脆性开裂现象,NSSC270●称为应力腐蚀开裂疲劳腐蚀是在腐蚀介质与循环应力的联合作用§发生热s3y下产生的。晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中,沿oNUs3SUs31不发生点蚀着材料的晶粒间界受到腐蚀,使晶粒之间丧失结合力的一种局部腐蚀破坏现象。由磨损和腐蚀联合作用而产生的材料破坏过程点蚀发生温度与a叫的关系叫磨损腐蚀。磨损腐蚀可发生在髙速流动的流体管道及载有悬浮摩擦颗粒流体的泵、管道等处。在这些部位,腐蚀介质的相对流动速度很高,使钝化型°NSSC270●耐蚀金属材料表面的钝化膜,因受到过分的机械冲30发生间隙腐蚀SUS 329J4LESUS 329JL刷作用而不易恢复,腐蚀率会明显加剧,如果腐蚀SUS316LAsUS3兀L介质中存在着固相颗粒,会大大加剧磨损腐蚀。10F SUS 30不发生间隙腐蚀2循环水泵材料的选用本项目中的循环水泵所抽送的海水,温度最恶图2间隙腐蚀发生温度与ao的关系第12期朱德勇等:华能海门电厂循环水泵材料的选用2.2材料的选择g)冷加工时,比18-8型奥氏体不锈钢加工硬海门电厂循环水的最高水温为31.3℃,根据图化效应大,在管、板承受变形初期,需施加较大应1,如果要防止点蚀的发生,材料的am必须大于33;力才能变形。根据图2,要防止间隙腐蚀的发生,材料的a必须目前,双相不锈钢已有很多规格和牌号,按照大于41。从图1和图2可以很明显地看出,日目前国上面的分析和比较,经过反复筛选,本文推荐采用内电厂抽送海水的循环水泵普遍选用SUS316L不锈00Cr22N5Mo3N双相不锈钢。该材料的a值为钢,该材料不能满足本项目的防腐性能要求。要达36,a值为42,可以满足本项目循环水泵耐腐蚀到防腐要求,材料的防腐性能必须高于SUS329JL性能的要求。00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的化学不锈钢,SUS329JL不锈钢为双相不锈钢。成分见表1双相不锈钢是指不锈钢中既有奥氏体又有铁素体组织结构的钢种,而且此二相组织要独立存在,表100022N5M3N双相不锈钢的化学成分%含量都较大。根据两相组织的特点,通过正确地控(C)w(Mn)w(S) w(P)制化学成分和热处理工艺,使双相不锈钢兼有铁素≤0.03≤2.00≤0.02≤0.03体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点,它将奥氏体不锈w(Cr)W(ND)w(N)钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具210-2304.50-6.502.50-3.5008-0.20有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在起,也正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料得到了广泛使用和迅速发展,20世对循环泵特殊的零部件(如叶轮、叶轮外壳纪80年代以来,已成为与马氏体型、奥氏体型和导叶体等零件)还需要考虑磨损腐蚀,但考虑到材铁素体型不锈钢并列的一种钢类料采购以及加工制作等方面的因素,全部材料采用双相不锈钢有以下性能特点同一种不锈钢材料比较好,这样既可保证材料采购的进度,也可以最大限度地降低材料的采购成本,a)含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯并减小材料加工、制作过程中的损耗,从而达到降化物应力腐蚀性能。b)含钼双相不锈钢有良好的耐点蚀性能。对低设备价格的目的。对于这些零件,可以在使用寿于高铬(w(Cr)≥25%)双相不锈钢,尤其是含氮的命上给予适当的考虑。通过咨询国内水泵生产厂高铬双相不锈钢,其耐点蚀和耐间隙腐蚀性能远远家,并按照上述方案选材后,可得到水泵的各主要超过了SUS316L不锈钢零件的使用寿命(见表2)c)具有良好的耐腐蚀疲劳和耐磨损腐蚀性能。表2循环水泵各主要零件使用寿命在某些腐蚀介质的条件下,适用于制作泵、阀等动力设备主要部件名称材质预计使用寿命/ad)综合力学性能好。有较高的强度和疲劳强进水喇叭口ZG( Cr22Ni5Mo3N度,屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的2倍。固叶轮ZGOOCr22Ni5Mo3N叶轮外壳ZGIMICr22Ni5Mo3N溶态的延伸率达到25%,冲击韧性(V形槽口)在叶轮螺母ZGOOCr22Ni5Mo3N100J以上。导叶体ZG00Cr22NiSMo3Ne)可焊性良好,热裂倾向小,一般焊前不需泵轴外护管00Cr22NI5Mo3N预热,焊后不需热处理,可与18-8型奥氏体不锈泵轴钢或碳钢等异种钢焊接。中间轴承支架f)低铬(w(Cr)≤18%)的双相不锈钢热加工轴套OOCr22Ni5Mo3N温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽,抗力小,可中间联轴器及附件00c22N5Ma3N不经过锻造,直接轧制开坯生产钢板。高铬双相不接管DOCr22Ni5Mo3N锈钢热加工比奥氏体不锈钢略显困难,可以生产出水弯管DO Cr22Ni5Mo3N板、管和丝等产品。泵盖OCr22NE广东电力第21卷3结论使用的效果来看,该材料的各种性能,特别是耐海水腐蚀性能还是非常理想的。双相不锈钢是一种耐海水腐蚀的优秀不锈钢材针对海门电厂循环水泵的具体情况,经过认真料,很早就应用于各种高腐蚀环境中,但是由于价研究和比较,本文认为对与海水接触部位的水泵零格等原因在20世纪90年代以前应用得还不是很广件采取双相不锈钢材料是合适的。泛。在21世纪,随着工艺的不断成熟,价格也得到大幅度的下降,双相不锈钢的应用得到了飞速的作者简介:朱德勇(1965-),男,安徽砀山人。热能动力高级工发展,特别是在电厂的海水设备中,最近几年得到穫师,工学学士,长期从事电厂检修及设备管理工作,Emil广泛应用。虽然使用的时问还不是很长,但从实际cdrfhai@21cn.com亚洲地区大型际电力电工装各展)292004南国际电力电工装备电力展及电气自动化展览会2009年6月3-5日地点:广州锦汉展览中心2008年展览面积:15000m2。2008年展商数目:超过250家来自10多个国家及地区的公司参展。2008年参展国家:来自中国、瑞典、美国、土耳其、日本、马来西亚、印度、波兰、台湾、香港等国家和2008年参现观众:2008年有27145名参观观众来自中国、美国、加拿大、沙特、阿联酋、新加坡、俄罗巴基斯坦、印度尼西亚、秦国、韩国、英国、塞浦路斯、土耳其、波兰、马来西亚、印度、澳门、伊朗、孟加拉、台湾和香港等国家和地区2009年展览展望2009年华南电力展是目前华南地区最大的电力电工行业展览会,预计展览面积将超过20000m2,参展企业将超过350家,参观观众来自40个国家和地区,预计将达到35000人。主办单位:BSE广州市佰胜展览服务有限公司协办单位:c广东省电气商会海外组织单位:印度电力与电子协会韩国电气工业协同组合英国电子与电力协会部分支持媒体:百方网·百方商情中国能源网赛尔资讯中国电力物资网电气产业网《中国电力电气》中国电气自动化网机电商情网《电力系统自动化》新能量电力商务网全球电力网《广东电力》北极星电力技术网西部电力网《低压电器》电力自动化产品信息网中国电气网《电力自动化设备》《电力电容器与无功补偿》中国项目总网BE广州市佰胜展览服务有限公司地址:广洲市天河区中山大道中38号加悦大厦306室(51060)联系人:钟云桂先生电话:0086-20-62994886298948传直:0086-20-62989480邮箱:nocbaishengexpocomoverseasebaishengexpocom同址:httpd//www.baishengexpo.com