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发电厂海水用立式长轴循环水泵耐腐蚀探讨
发布时间：2024/9/9
发电厂海水用立式长轴循环水泵耐腐蚀探讨
湖南长沙水泵厂湖南立佳机械制造有限公司
摘 要：湖南长沙水泵厂湖南立佳机械有限公司针对湛江发电厂立式长轴循环水泵的泵轴、轴头和导叶体腐蚀较严重的情况，从理论上较详细地分析了出现腐蚀现象的原因，认为电屏蔽和保护电流不足使外加电流阴极保护系统起不到保护作用、相邻部件因材质不同而出现电偶腐蚀、海水及夹带泥砂引起的冲刷腐蚀等因素是造成泵轴、轴头和导叶体腐蚀较严重的主要原因，同时介绍了湛江发电厂所采取的相应的腐蚀防护综合治理办法。
关键词：循环水泵；立式长轴循环水泵;长沙水泵厂；电厂水泵节能；海水腐蚀；防腐方法
关键词：循环水泵；立式长轴循环水泵;长沙水泵厂；电厂水泵节能；海水腐蚀；防腐方法
海水是较强的腐蚀介质，对钢铁材料有很强的腐蚀性，由于设计或制造时忽视了海水腐蚀的影响，使得以海水作循环冷却水的海滨发电厂的立式长轴循环水泵腐蚀问题日益突出。
目前，许多沿海发电厂立式长轴循环水泵采用了涂料及外加电流阴极保护的措施，使腐蚀得到了一定程度的控制。本文主要介绍湛江发电厂所采取的防腐措施。
1腐蚀概况
湛江发电厂目前的装机容量为4×300 MW，以海水作循环冷却水，8台循环水泵均为长沙水泵厂生产的72LKSA-21型立式斜流泵，泵轴材质为45号钢，轴套材质为1Cr18Ni9Ti，叶轮材质为ZG0Cr18Ni12Mo2，泵壳外接管和导叶体材质均为HT200Ni2Cr。1号、2号循环水泵1994年投运，3号、4号循环水泵1995年投运，5号、6号循环水泵1998年安装，7号、8号循环水泵1999年底投运。出水段泵壳内壁采用外加电流阴极保护技术和防腐涂料进行防腐，进水段泵壳、泵壳外壁采用防腐锌板和防腐涂料进行防腐，泵轴套内通入淡水作橡胶导轴承润滑水。循环水泵的腐蚀问题主要有：
a) 泵壳内壁涂层基本完好，保护效果较为理想，但泵轴整体却锈迹斑斑，伴有大面积蚀坑；
b) 叶轮与轴的联接部位哈呋锁环处轴头部位腐蚀尤为严重，轴头露出部位处于海水中，该部位基本被腐蚀完。1999年之前安装和检修的循环水泵，均存在这个问题，每次大修都需要更换下主轴；
c) 导叶体下部腐蚀较重，已碳化。
2原因分析
海水是较强的腐蚀性电解质溶液，具有较高的含盐量和较强的导电性、生物活性，因此，金属在海水中受到较强的腐蚀。实验结果表明：铸铁和碳钢在海水中的平均腐蚀速度为0.1～0.2 mm/a，穿孔速度为平均腐蚀速度的5～7倍。
实践证明，对循环水泵来说，采用外加电流阴极保护系统进行防腐，泵壳内壁得到了较为有效的保护，但由于自身结构的原因，还存在一些腐蚀因素。
2.1电屏蔽使得保护电流无法到达
按照设计要求，循环水泵工作时，轴套内充以淡水，由于淡水腐蚀性弱，该情况下泵轴通常不会遭受严重腐蚀。但实际生产中，由于下轴承座的橡胶导轴承与泵轴套之间有0.6 mm的间隙，叶轮出口海水从该间隙进入轴套内，这样泵轴处于海水介质中必然会遭受严重的海水腐蚀。同时，由于内接管的电屏蔽作用，使得外加电流阴极保护系统的保护电流不能到达泵轴，即外加电流阴极保护系统对泵轴不能起到保护作用。
2.2不同部件因材质不同而存在电偶腐蚀
叶轮、轴套是不锈钢材质，与碳钢材质的泵轴(尤其是相连接的哈呋锁环部位)在海水中相连接必然存在电位差。碳钢在海水中的自然电位为－0.66～－0.59 V，而不锈钢的自然电位为－0.2～0.5 V，其间存在高达400 mV的电位差，因此存在着严重的电偶腐蚀，导致轴头快速腐蚀。
电位较高的金属M1(如不锈钢叶轮)在偶合前，其微阴极和微阳极的极化曲线相交于H点上，对应于腐蚀电位V1和自腐蚀电流I1；电位较低的金属M2(如碳钢泵轴)具有自腐蚀电位V2和自腐蚀电流I2。M1与M2在海水中接触组成宏观电偶时M2为阳极，它的腐蚀溶解提供了使M1进一步阴极极化的电流，得电偶电位Vg和电偶电流Ig(FK为总的阳极极化曲线)。此时，M1的腐蚀电流由I1减至I1′，M2的腐蚀电流由I2增至I2′，最终结果导致M2的腐蚀加剧，同时M1得到保护。
2.3海水及夹带泥砂引起的冲刷腐蚀
泵轴在海水中以371 r/min的速度旋转，海水从轴头表面高速(约3 m/s)通过，海水带砂，存在冲刷腐蚀。当高流速海水中存在第二相(如泥砂或气泡)时，会造成严重的局部(轴头、导叶体)腐蚀，这是因为腐蚀电化学因素和流体力学因素协同作用加速该部位的腐蚀。
2.4局部保护电流不足
导叶体位置处于泵体的下半部，远离外加电流阴极的安装位置，使得外加电流不能很好地到达，同时此处的展开面积较大，而且靠近不锈钢叶轮，也受到较强的电偶腐蚀，因此电流消耗很大，而设计时保护电流按均匀分布考虑，使得保护不足。
3对策
针对这些腐蚀问题，1999年以后，我们在完善原有的外加电流阴极保护系统的同时，在每次大修时，逐步对循环水泵进行了一些改良，对不同部位采取了相应的对策。
3.1轴头部位
在泵的下部即吸入喇叭口管处增加2支辅助阳极，以从底部对导叶体和轴头提供保护电流；为防止轴头处受到海水夹杂泥砂的冲刷腐蚀，在轴头加装尼龙保护罩并在罩内注满黄油。
3.2导叶体
在导叶体的每个叶片上安装牺牲阳极。实践证明三元合金的牺牲阳极在海水中的防腐效果良好。
通过吸入喇叭口处增加的2支辅助阳极对导叶体提供更多的阴极保护电流。为了使导叶体内腔得到保护电流，加装1支特制的内置式辅助阳极。
为了减少外加电流系统和牺牲阳极的无谓消耗，对于泵壳内臂和导叶体等内部结构，均喷砂除锈加涂装耐海水腐蚀的BW系列涂料，与阴极保护配套使用。
3.3泵轴
加装轴接地装置使泵轴和泵壳电连接良好，并在近10 m长轴套上开936个直径为32 mm的孔，开孔面积占轴套表面积的8%，以减少泵轴电屏蔽作用，便于外加电流到达轴体，使泵轴得到保护，同时取消橡胶导轴承润滑淡水。
泵轴表面喷砂除锈加涂装耐海水的BW系列涂料，与阴极保护配套使用。
4治理效果
1999年以后安装和检修的循环水泵均采取了上述综合防腐治理措施，2001年底及2002年初，3号、4号、7号、8号循环水泵大修时检查轴头仍完好并保持原有金属光泽，再未出现因轴头腐蚀而更换下主轴的情况，泵轴、泵壳及导叶体等部件的腐蚀程度明显减轻，同时每台泵每年节约淡水43 200t。
5结束语
在立式长轴循环水泵的防腐问题上，湛江发电厂经过几年不断的研究和反复的探索，腐蚀较严重的泵壳、导叶体、泵轴和轴头等部件的防腐处理是有成效的，对其它海滨电厂海水立式长轴循环水泵防腐治理工作具有很大的参考价值。
参考文献
［1］朱相荣. 金属材料的海洋腐蚀与防护［M］. 北京：国防工业出版社，1999.
［2］ 胡士信. 阴极保护工程手册［M］. 北京：化学工业出版社，1999.
［3］ 窦照英. 电力工业的腐蚀与防护［M］. 北京：化学工业出版社，1995.(end)
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