发电厂循环水泵冷却水管道腐蚀原因分析与处理措施

发电厂循环水泵冷却水管道腐蚀原因分析

与处理措施

电厂1号机组于2006年6月投产，除机组停机外，1号循环水泵保持运行，管内保持水流通过，循环水杀菌灭藻剂由厂内自备次氯酸钠电解装置制备。机组运行至今发现1号循环水泵冷却水管出现腐蚀穿孔现象，冷却水管大部分管段材质为碳钢管，部分为镀锌钢管，二种管材在不同部位均发生了腐蚀。

1.腐蚀情况调查

1.1腐蚀情况调查

现场调查，发生腐蚀渗漏的部位有以下3处：

（1）生水石灰澄清处理系统软水池出口连接至循环水泵冷却水管处。

（2）1号循环水泵出口母管取水至循环水泵冷却水管。

（3）1号循环水泵出口母管出现焊缝腐蚀。

从电厂反馈和割管管样腐蚀表面检查情况，有以下特征：

（1）管道内表面出现严重腐蚀，腐蚀产物形状为明显凸起，呈瘤状，表面颜色为黄色，用刀片剖开腐蚀瘤，发现腐蚀瘤核心有黑色颗粒。

（2）腐蚀瘤沿管道内壁均匀分布，腐蚀瘤个体直径约为10mm。

（3）管样用酸浸泡处理后发现内表面分布有大量直径不一的腐蚀坑，腐蚀坑深度约为0.5～2mm，如图1所示。

管内壁的大量大小不均的腐蚀坑

图1.经清洗后表面的腐蚀情况

1.2 取样分析

从腐蚀现象来看，管道的腐蚀产物均匀分布在管道内壁上且结合牢固，管样

用酸浸泡处理后其内表面分布有大量直径不一的腐蚀坑，如上图1所示。对管道内循环水（2008.12.2水样）的分析结果如下表1所示。

表1 循环水水质分析结果

表2 腐蚀瘤成分分析结果

2.腐蚀穿孔可能存在的原因分析

2.1 水质情况

（1） Cl-的影响

由表1、表2实验室化验数据可知，水中Cl-含量不高，腐蚀瘤成分以铁为主，灼烧减量较大。据了解，2008年7月前，循环水杀菌灭藻剂使用NaCl电解制取的次氯酸，7月后换用河间市鑫隆达化工有限公司生产的型号为XLD-606氧化性杀生剂。调查运行记录后发现在使用次氯酸钠杀菌灭藻期间，循环水中的Cl-含量经常达到200mg/L左右。

电解产物中存在大量的Cl-，特别是储存时间过长的电解液，投加至循环水后会显著提高水中Cl-浓度，在循环水浓缩的情况下更加严重。

（2）Fe3+影响

根据电厂运行特点，该厂的生水石灰软化处理系统投加的混凝剂为聚合硫酸铁，使用聚合硫酸铁会提高水中Fe3+的浓度，如表1所示，在澄清池出口处的含铁量为入口的3.75倍，而Fe3+是碳钢电化学腐蚀的去极化剂，可加快碳钢的腐蚀。

2.2 水中氧化还原电位-pH的影响

电厂循环水系统为敞开式，水中氧含量丰富，同时水呈弱碱性，氧化还

原电位高可形成氧化膜，但这种情况下形成的氧化膜机械强度较低，在水中杂质含量较高、流速较快时易形成冲刷腐蚀，钢材表面保护膜不完整，易为侵蚀性阴离子（如Cl-）所吸附，为形成点蚀提供了条件。关于Cl-引起的点蚀，也有观点认为在完整的保护膜下，当pH为9或者碱性更弱时，Cl-仍可以向阳极迁移，形成点蚀。

2.3 水体中微生物的影响

一般来说，普通钢管表面产生腐蚀瘤与水中含有的微生物有关，水中含有的微生物附着在管道内壁，使表面变得粗糙或在管道安装前内表面有较多腐蚀产物，使无机悬浮颗粒物发生沉降，大量繁殖的微生物逐渐包围颗粒物, 并在微生物颗粒物界面形成缺氧环境, 促进硫酸盐还原菌等厌氧菌活动，硫酸盐还原细菌在代谢过程中还可充当去极化剂，加速管材的腐蚀，腐蚀瘤进一步促进垢下氧浓差腐蚀，形成了基体表面凸凹不平的腐蚀坑，在腐蚀瘤中发现的黑色颗粒即是还原性硫酸盐细菌对管道表面腐蚀作用的产物之一FeS，灼烧减量即为微生物体。

在腐蚀瘤不断向外突出的过程中，管道断面减小, 无机悬浮颗粒物沉降量下降, 最终由微生物形成的腐蚀产物封住顶部，腐蚀瘤生长停止。

2.4 焊接的影响

1号循环水泵出口母管出现焊缝腐蚀，一般来说高碳钢由于含碳量高，焊接性能很差。高碳钢导热性差，焊接区和未加热部分之间易产生显著的温差，当熔池急剧冷却在焊缝中会引起内应力，形成裂纹。高碳钢对淬火十分敏感，近缝区易形成马氏体组织，由于组织应力的作用，使近缝区产生冷裂纹。在焊接高温条件下，晶粒长大快，碳化物容易在晶界上积聚、长大，使焊缝脆弱，焊接接头强度降低，晶界积聚的碳化物容易成为阴极形成微观腐蚀电池，加速基体的腐蚀。

3.循环水管道腐蚀渗漏过程分析

从现场割取管样上看，管样表面附着有大量的腐蚀瘤，酸洗后发现大量大小不均的腐蚀坑，坑深0.5～2mm，根据可能存在的原因分析和现场调查情况来看，循环水泵冷却水管道腐蚀及穿孔的主要过程分析如下：

电厂循环水系统水质为弱碱性，水中氧含量较高，可在钢材表面形成脆弱的氧化膜，由于循环水中含有杂质，易形成冲刷腐蚀，使氧化膜破损，电厂已往使用的杀菌灭藻剂会引入大量的Cl-吸附在氧化膜破损处，蚀孔形成核并发展成点

蚀，由Cl-形成的点蚀在阳极，即钢材表面，尺寸很小，但会向钢材纵深发展形成穿孔，同时生水石灰软化系统使用的混凝剂为聚合铁，使得水中Fe3+含量高，而Fe3+是重要的去极化剂，在钢材表面的氧化膜不完整时会加速钢材表面腐蚀。因此，循环水泵冷却水管道的穿孔泄漏应该是Cl-形成的点蚀以及水中的Fe3+去极化作用所致。

钢管内表面附着的腐蚀瘤应为管道表面粗糙，水中沉积物附着，为铁细菌或还原性硫细菌的繁殖和生长提供了场所，具体过程如2.3所述，形成的腐蚀瘤覆盖在钢管表面，在水中含氧高的条件下，形成氧浓差腐蚀电池，在附着物下形成大小不一的腐蚀坑。

4.措施

（1）加强石灰软化系统机械搅拌澄清池的运行管理。在保证工业补充水水质和后续系统安全的前提下，合理调整混凝剂（聚合硫酸铁）与助凝剂（聚丙烯酰胺）的搭配比例，减小水中的含铁量。

（2）循环水杀菌灭藻处理配合使用氧化性和非氧化性杀生剂，以提高杀菌灭藻效果，减小微生物滋生。使用NaClO杀生剂时，控制好每次投药量。在使用前启动电解系统制药，每次制药量根据当次投加量生产，不宜大量制药储备。

（3）加强江边澄清处理系统的运行管理，严格按运行规程控制好聚合铝投加量，以免过量的Cl-向后续系统迁移。