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。

  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絕的，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一進(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。

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定的代表性。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)生全腐蝕和局部腐蝕，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：

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大的腐蝕種類(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。

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。

  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。

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)，通常是要做全的分析，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，可以大改善耐蝕性能，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。

  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。