成都不銹鋼管

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

  隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，各系統(tǒng)對電力的需求越來越多。不銹鋼管是電廠水冷系統(tǒng)中常用的金屬材料，主要用于電廠的取水部分設(shè)備、管道、凝汽器設(shè)備簪循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，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(rèn)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)過程。不銹鋼管能抗腐蝕是由于其表面能形成一層具有保護(hù)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，不銹鋼管就會發(fā)生腐蝕，在服役時常常會發(fā)生局部腐蝕護(hù)如應(yīng)力腐蝕．晶間腐蝕和點蝕等。在進(jìn)行防腐蝕設(shè)計時，必須針對不同部分的實際情況，選用恰當(dāng)?shù)姆栏g對鑲，否則將嚴(yán)重影響到電廠的安全生產(chǎn)。世界各國對電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕與防護(hù)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(jié)構(gòu)的研究內(nèi)容，包括選材、防腐蝕設(shè)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。我國在這方面的研究及應(yīng)用相對較晚，也圍繞電化學(xué)機制開展了一系列工作，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(yīng)用方面還有很多問題有待解決，宏盛特鋼主要針對電廠用不銹鋼管腐蝕行為及防護(hù)措施進(jìn)行討論。

一、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常見的腐蝕類型

    常用的冷卻用水系統(tǒng)用水主要分為間接冷卻水和直接冷卻水，也可分為敞開循環(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(yīng)用較少。而電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要間接冷卻水是冷卻水通過換熱設(shè)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(tǒng)中換熱器、管路常用金屬材料，其腐蝕行為在水冷系統(tǒng)具有定的代表性。金屬在冷卻水中的腐蝕又是一個電化學(xué)反應(yīng)過程，即金屬材料在電介質(zhì)（由冷卻水及其中離子構(gòu)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)分類較多，其中常見的幾種腐蝕類型及防護(hù)手段如下：

1.  點蝕

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

   腐蝕物濃度或溫度的微小變化，就能濕著加快腐蝕速度。點蝕是冷卻水系統(tǒng)中破壞性和隱患大的腐蝕種類之一，具有隱蔽性，常常突然出現(xiàn)設(shè)備穿孔導(dǎo)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(xiàn)象稱為品間腐蝕。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū)、焊縫或熔合線上（刀線腐蝕）。產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼管，當(dāng)受到應(yīng)力作用時，即會沿晶界斷裂、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?jǐn)?shù)必須大于10%～12%。當(dāng)溫度升高時，碳在不銹鋼管晶粒內(nèi)部的擴散速度大于鉻的擴散速度。因為室溫時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．?dāng)?shù)據(jù)表明，鉻沿晶界擴散的活化能力162 ～252 kVmol．而鉻由晶粒內(nèi)擴散活化能約，即鉻由晶粒內(nèi)擴散速度比鉻沿品界擴散速度小，內(nèi)部的鉻來不及向晶界擴散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內(nèi)部，而是來自晶界附近，結(jié)果就使晶界附近的含鉻盈大為減少，當(dāng)品界的鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低到小于12%時，形成貧鉻區(qū)。在腐蝕介質(zhì)作用下，貧鉻區(qū)就會失去耐腐蝕能力，而產(chǎn)生品間腐蝕。

3. 微生物腐蝕

    微生物腐蝕是一種由細(xì)菌、真菌，還有藻類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)腐蝕同時發(fā)生。微生物腐蝕主要由于細(xì)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(dāng)嚴(yán)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(dāng)水溫為20～50℃下繁殖更快。如鹽還原菌分解水中的鹽，引起設(shè)備腐蝕。

  循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中微生物的大鬣生長會直接或間接地引起不銹鋼管設(shè)備以及部件的腐蝕，從而造成設(shè)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，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堵塞換熱器中冷卻水的通道，阻止緩蝕荊和阻垢劑到達(dá)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(shè)備的腐蝕。

  循環(huán)冷卻水系統(tǒng)還有一些腐蝕類型，如縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕，溶解氧腐蝕等。其中，溶解氯腐蝕是開式冷卻水系統(tǒng)中常見的腐蝕類型。由于系統(tǒng)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(dāng)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(dǎo)電性，在金屬表面會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，促使馓電池中的陽極金屬不斷溶解。對其他腐蝕類型，在本文中不加以闡述。

二、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)腐蝕防護(hù)措施

   目前循環(huán)冷水系統(tǒng)的主要研究任務(wù)是建立適合于現(xiàn)代產(chǎn)品的腐蝕評價技術(shù)，探索在環(huán)境體系的腐蝕規(guī)律與機制，從提高抗蝕性的角度加強合金設(shè)計與腐蝕防護(hù)工作。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)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(tǒng)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(tǒng)中流速、溫度以及水中的微生物等都對系統(tǒng)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(tǒng)進(jìn)行牖蝕控制時，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(tǒng)腐蝕控翩中當(dāng)pH值在4.3～9.0的范圍內(nèi)，其腐蝕速度無明顯變化，當(dāng)pH值<4.0時，腐蝕速度呈直線上升的趨勢；當(dāng)pH值>9.5時，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(nèi)運行時，雖然腐蝕速度仍顯偏高，同時，當(dāng)pH值增大，冷卻水中CaCO,的沉積結(jié)垢傾向加大，容易結(jié)垢和引起垢下腐蝕。

  2. 化學(xué)處理

    循環(huán)冷卻水系統(tǒng)腐蝕控制過程中應(yīng)合理選用水處理藥劑，如增加緩蝕劑于阻垢劑的用量，同時投加化學(xué)藥劑（如殺菌劑）抑制微生物生長。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(jié)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(jié)垢和防止垢下腐蝕，使循環(huán)水系統(tǒng)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(shù)點蝕都與冷卻水中的氯離子有關(guān)，通常氯離子含量越高，點蝕越嚴(yán)重。溫度對點蝕的影響也很大．溫度越高，點蝕程度也越嚴(yán)重。系統(tǒng)采取了不同的氯離子含量控制，同時考慮了溫度限制條件。

  4. 加入穩(wěn)定化元索

   發(fā)生晶問腐蝕的電化學(xué)條件主要是由于晶粒和晶界區(qū)的組織不同，因而電化學(xué)性質(zhì)存在顯著差異，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(qū)，沿著晶界發(fā)展，即晶界區(qū)溶解速度遠(yuǎn)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(wěn)定化元素或者減少所用鋼中的含碳量，調(diào)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(yīng)該控制在危險溫度區(qū)的停留時間，防止過熱，抑制碳化物析出。

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

    循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕原因是多方面，對其進(jìn)行腐蝕防護(hù)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同部分的實際情況，有針對性地制定科學(xué)的防腐方案，并嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范，生產(chǎn)中建立水處理崗位，配備化驗室，專人負(fù)責(zé)日常監(jiān)測管理，定期維護(hù)，才能取得理想的保護(hù)效果，延長系統(tǒng)壽命，從而保證機組的安全運行。