洋浦电厂海水循环系统阴极保护应用简议

刘中宇+++丁秀峰

中图分类号：TM13 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2017）02-000-01

摘 要 以洋浦电厂海水循环系统存在的腐蚀为基本对象进行研究评议，提出了防腐技术的改造方案，并取得了良好的保护效果。

关键词 阴极保护 海水循环 应用

洋浦电厂机组总装机容量为440MW，凝汽器为分双流程表面式单壳体，主要钢材为钛管和钛板。钛管数量为97706根，冷却水量为18000t/h，冷却面积为6460m2。

洋浦电厂采用海水作为循环冷却水，海水具有较强的腐蚀性，对系统中的金属结构产生严重的腐蚀，不仅影响电厂的安全生产，也加大了维护费用。阴极保护系统中的钢质管道，一般均采用防腐蚀涂层和铝、锌牺牲阳极的联合保护，实际应用效果较为理想。洋浦电厂二期主厂房凝汽器进出水管道内壁实施了外加电流阴极保护，投产后发现效果达不到设计要求，发生海水管道有腐蚀现象，特别在凝汽器相连的出水部位，腐蚀问题更加严重。

一、阴极保护概要

不同的金属浸在海水中具有不同的电位值，不同金属联在一起浸在海水中，则电位较负的金属作为阳极以一定的速度不断腐蚀下去；而电位较正的金属作为阴极仅起到传递电子的作用，金属本身不发生变化，即作为阴极的金属得到了保护。阴极保护即是向被保护金属施加一定量的阴极极化电流，使被保护的金属结构电位降至稳定区使之得到保护。依据所提供电流的方法不同，可分为外加电流阴极保护法和牺牲阳极保护法。

二、腐蚀原因分析

经过调查与现场测试，海水循环系统发生腐蚀的主要原因如下。

阴极保护系统施工时，未能按设计图纸要求进行安装。辅助阳极电缆选择了参比电极用的信号线（信号线断面积很小，缺负载电流，而辅助阳极设计电缆为1×4mm2电力电缆，是要负载电流的），在使用过程中辅助阳极电缆出现烧毁断路，导致辅助阳极数量减少，无法满足设计要求。必须对断路的辅助阳极进行更换。但检查发现有8支电极所在的钢管在混凝土中，该管段的辅助阳极与电缆随同打在混凝土中，无法对电缆进行更换。

由于设计与施工存在问题，与凝汽器相连的出水管道水位一般不满，经常出现海水飞溅情况，而且出水温度比进水温度高，阴极保护起不到应有的作用，以致于出现出口管道过早腐蚀渗漏。同时该管段设备用材较为复杂，凝汽器为金属钛，管道为碳钢，电动阀门为不锈钢，三种材料存在较大的电位差，当管道内有海水时，必然发生电偶腐蚀的倾向。碳钢管道采用了防腐涂层，但焊缝处的凹凸不平和砂眼等缺陷使该处的防腐涂层出现针孔而使基体暴露在海水中成为阳极。阳极面积非常小，而作为阴极的凝汽器面积很大，这样的“大阴极-小阳极”使焊缝的腐蚀速度非常快，直至局部穿孔。由于洋浦电厂机组经常参与调峰，停机时阴极保护电源同时也关闭，有些位置较低的水平管道仍残留海水，也会发生电化学腐蚀。实践表明，经常参与调峰机组的腐蚀程度要比连续运行机组严重。

三、改进实施方案

鉴于引起电偶腐蚀的因素难以消除，所以必须从腐蚀控制入手实施防腐。一方面加强对阴极保护系统的管理，定期對系统进行检查维护，并尽量减少阴极保护停电时间。另一方面，提出在靠近混凝土侧，增加相应数量的HFLF-1型钌钛辅助阳极（为保险起见，在埋入混凝土段的￠1220管段内共焊接AE-4型铝牺牲阳极4块），使得焊缝处在外加电流阴极保护系统停止工作的情况下仍能达到保护电位。通过这些补救措施可使阴极保护系统达到设计要求。在凝汽器两条进水管二次滤网两端的钢管各增补一条跨接线（共两条跨接线），采用独立的恒电位仪进行控制，使之成为一个单独的系统。在特征的连接部位设置参比电极方便检测，避免过保护可能引起的危害。此外，在机组检修时对该部分管道实施了特种树脂内衬，取得了良好的保护效果。

海水循环系统对电厂安全生产至关重要，为充分保证外加电流保护的有效性，近几年来辅以FRP（纤维增强复合塑料）衬里涂层处理，已经被广泛使用。经过充分考虑，洋浦电厂实施了凝汽器海水管道FRP内衬防腐方案。通过表面处理、除锈、内衬施工等措施，已达到了设计要求。

四、防腐效果评价

实施改造后投入阴极保护，经过三年运行，对凝汽器及海水管道进行清洗、维护、更换铝锌牺牲阳极块片。受保护管道表面均较平整、光滑、无明显腐蚀坑点。未受保护铝牺牲阳极块片表面都比较粗糙，有明显的腐蚀现象。从铝牺牲阳极块片重量变化数据可以看出，铝牺牲阳极块片平均腐蚀速率为1000g/a。凝汽器出口管道焊缝处安装的4块铝阳极，在外加电流不工作的情况下，焊缝处附近的电位为-0.87V，达到了保护电位。在阴极保护安装过程中，为加强对管板的保护，曾对凝汽器水室及管板涂刷防腐涂料进行防腐处理，维护检查发现，所涂保护层仍然完好。

通过三年时间的运行，整个阴极保护装置运行正常，电位恒定，系统可靠性高，维护量小，简便易行。

五、结语

因洋浦电厂海水循环系统每停机堵漏一次，每次损失几万元。通过对海水循环系统采用防腐蚀涂层和铝、锌牺牲阳极的联合保护，已达到了较好的防腐保护目的。抑制凝汽器钛管端部因化学腐蚀造成的非正常穿孔事件，延长了钛管的使用寿命，也避免因凝汽器海水管道泄漏停机堵漏所造成的损失，阴极保护对海水循环系统是一种较为理想的保护设施。新提出的改造方案投产后也均达到了设计要求，运行状况正常。通过实践证明，该项技术改造方案是成功的。

参考文献：

[1]孟超.阴极保护技术在滨海电厂凝汽器防腐上的应用[M].沈阳：腐蚀科学与防护技术，2001.