洋浦電廠海水循環系統陰極保護應用簡議

馬傳慶　盧璇

【摘 要】以洋浦電廠海水循環系統存在的腐蝕為基本對象進行研究評議，提出了防腐技術的改造方案，并取得了良好的保護效果。

【關鍵詞】陰極保護；海水循環；應用

0 引言

洋浦電廠機組總裝機容量為440MW，凝汽器為分雙流程表面式單殼體，主要鋼材為鈦管和鈦板。鈦管數量為97706根，冷卻水量為18000t/h，冷卻面積為6460m2。

洋浦電廠采用海水作為循環冷卻水，海水具有較強的腐蝕性，對系統中的金屬結構產生嚴重的腐蝕，不僅影響電廠的安全生產，也加大了維護費用。陰極保護系統中的鋼質管道，一般均采用防腐蝕涂層和鋁、鋅犧牲陽極的聯合保護，實際應用效果較為理想。洋浦電廠二期主廠房凝汽器進出水管道內壁實施了外加電流陰極保護，投產后發現效果達不到設計要求，發生海水管道有腐蝕現象，特別在凝汽器相連的出水部位，腐蝕問題更加嚴重。

1 陰極保護概要

不同的金屬浸在海水中具有不同的電位值，不同金屬聯在一起浸在海水中，則電位較負的金屬作為陽極以一定的速度不斷腐蝕下去；而電位較正的金屬作為陰極僅起到傳遞電子的作用，金屬本身不發生變化，即作為陰極的金屬得到了保護[1]。陰極保護即是向被保護金屬施加一定量的陰極極化電流，使被保護的金屬結構電位降至穩定區使之得到保護。依據所提供電流的方法不同，可分為外加電流陰極保護法和犧牲陽極保護法。

2 腐蝕原因分析

經過調查與現場測試，海水循環系統發生腐蝕的主要原因如下。

陰極保護系統施工時，未能按設計圖紙要求進行安裝。輔助陽極電纜選擇了參比電極用的信號線（信號線斷面積很小，缺負載電流，而輔助陽極設計電纜為1×4mm2電力電纜，是要負載電流的），在使用過程中輔助陽極電纜出現燒毀斷路，導致輔助陽極數量減少，無法滿足設計要求。必須對斷路的輔助陽極進行更換。但檢查發現有8支電極所在的鋼管在混凝土中，該管段的輔助陽極與電纜隨同打在混凝土中，無法對電纜進行更換。

由于設計與施工存在問題， 與凝汽器相連的出水管道水位一般不滿，經常出現海水飛濺情況，而且出水溫度比進水溫度高，陰極保護起不到應有的作用，以致于出現出口管道過早腐蝕滲漏。同時該管段設備用材較為復雜，凝汽器為金屬鈦，管道為碳鋼，電動閥門為不銹鋼，三種材料存在較大的電位差，當管道內有海水時，必然發生電偶腐蝕的傾向。碳鋼管道采用了防腐涂層，但焊縫處的凹凸不平和砂眼等缺陷使該處的防腐涂層出現針孔而使基體暴露在海水中成為陽極。陽極面積非常小，而作為陰極的凝汽器面積很大，這樣的“大陰極-小陽極”使焊縫的腐蝕速度非常快，直至局部穿孔[2]。由于洋浦電廠機組經常參與調峰，停機時陰極保護電源同時也關閉，有些位置較低的水平管道仍殘留海水，也會發生電化學腐蝕。實踐表明，經常參與調峰機組的腐蝕程度要比連續運行機組嚴重。

3 改進實施方案

鑒于引起電偶腐蝕的因素難以消除，所以必須從腐蝕控制入手實施防腐。一方面加強對陰極保護系統的管理，定期對系統進行檢查維護，并盡量減少陰極保護停電時間。另一方面，提出在靠近混凝土側，增加相應數量的HFLF-1型釕鈦輔助陽極（為保險起見，在埋入混凝土段的￠1220管段內共焊接AE-4型鋁犧牲陽極4塊），使得焊縫處在外加電流陰極保護系統停止工作的情況下仍能達到保護電位。通過這些補救措施可使陰極保護系統達到設計要求。在凝汽器兩條進水管二次濾網兩端的鋼管各增補一條跨接線（共兩條跨接線），采用獨立的恒電位儀進行控制，使之成為一個單獨的系統。在特征的連接部位設置參比電極方便檢測，避免過保護可能引起的危害。此外，在機組檢修時對該部分管道實施了特種樹脂內襯，取得了良好的保護效果[3]。

海水循環系統對電廠安全生產至關重要，為充分保證外加電流保護的有效性，近幾年來輔以FRP（纖維增強復合塑料）襯里涂層處理，已經被廣泛使用。經過充分考慮，洋浦電廠實施了凝汽器海水管道FRP內襯防腐方案。通過表面處理、除銹、內襯施工等措施，已達到了設計要求。

4 防腐效果評價

實施改造后投入陰極保護，經過三年運行，對凝汽器及海水管道進行清洗、維護、更換鋁鋅犧牲陽極塊片。受保護管道表面均較平整、光滑、無明顯腐蝕坑點。未受保護鋁犧牲陽極塊片表面都比較粗糙，有明顯的腐蝕現象。從鋁犧牲陽極塊片重量變化數據可以看出，鋁犧牲陽極塊片平均腐蝕速率為1000g/a。凝汽器出口管道焊縫處安裝的4塊鋁陽極，在外加電流不工作的情況下，焊縫處附近的電位為-0.87V，達到了保護電位。在陰極保護安裝過程中，為加強對管板的保護，曾對凝汽器水室及管板涂刷防腐涂料進行防腐處理，維護檢查發現，所涂保護層仍然完好。

通過三年時間的運行，整個陰極保護裝置運行正常，電位恒定，系統可靠性高，維護量小，簡便易行。

5 結論

因洋浦電廠海水循環系統每停機堵漏一次，每次損失幾萬元。通過對海水循環系統采用防腐蝕涂層和鋁、鋅犧牲陽極的聯合保護，已達到了較好的防腐保護目的。抑制凝汽器鈦管端部因化學腐蝕造成的非正常穿孔事件，延長了鈦管的使用壽命，也避免因凝汽器海水管道泄漏停機堵漏所造成的損失，陰極保護對海水循環系統是一種較為理想的保護設施。新提出的改造方案投產后也均達到了設計要求，運行狀況正常。通過實踐證明，該項技術改造方案是成功的。

【參考文獻】

[1]孟超.陰極保護技術在濱海電廠凝汽器防腐上的應用[J].沈陽：腐蝕科學與防護技術，2001.

[2]陳強，陳偉.海濱電廠循環水泵泵軸陰極保護技術研究[J].西安：熱力發電，2003.

[3]張俊喜.電廠熱力設備用黃銅的陰極保護研究[J].沈陽：腐蝕科學與防護技術，2005.

[責任編輯：李書培]