沿海电站用不锈钢材料及设备的腐蚀问题分析

沿海电站用不锈钢材料及设备的腐蚀问题分析

陈麦存

山东电力建设第三工程有限公司，山东青岛， 266100

Corrosion analysis of stainless steel materials and equipment for coastal power stations

Chen Maicun

摘要：沿海电站的设计要求及施工安装只是对碳钢、低合金钢的防腐提出了具体要求，默认不锈钢材质本身满足耐蚀要求而无需额外防腐措施，但在电站建设或者运行过程中发现室外不锈钢的材料及设备也经常出现锈蚀情况。所以不锈钢的耐腐蚀性能并不是绝对的，沿海电站不锈钢设备、管道常出现表面腐蚀现象是一种非常常见并广泛存在的现象，我们从沿海电站的EPCO整个链条中去采取一定措施来解决这个问题，避免腐蚀对不锈钢设备及材料的破坏，从而降低对整个电站的运行风险

关键词：不锈钢、腐蚀、电厂、防腐、滨海

Abstract: The design requirements and construction and installation of coastal power stations only put forward specific requirements for the corrosion protection of carbon steel and low-alloy steel. By default, the stainless steel material itself meets the corrosion resistance requirements without additional anti-corrosion measures. However, during the construction or operation of the power station, it is found that the outdoor stainless steel materials and equipment are often corroded. Therefore, the corrosion resistance of stainless steel is not absolute. The surface corrosion of stainless steel equipment and pipes in coastal power stations is a very common and widespread phenomenon. We take certain measures from the whole EPCO chain of coastal power stations to solve this problem, avoid the damage of corrosion to stainless steel equipment and materials, and reduce the operation risk of the whole power station.

Key words: stainless steel, corrosion, power plant, anticorrosion, coastal

一、不锈钢设备及材料腐蚀的原因、种类及因素

1.沿海电站不锈钢设备及材料的腐蚀产生三大因素

1.1.1 材质的选择。

例如，304型不锈钢的优点在于成型容易，外表美观，但耐海水腐蚀能力较差，如果使用在滨海环境或含卤素离子高的环境下容易出现腐蚀问题；

1.1.2 滨海环境。

设备设施所处海洋大气环境，气候潮湿且空气中富含氯离子。氯离子等卤素离子对不锈钢表面的钝化膜有极强的破坏作用，使不锈钢设备存在高腐蚀风险；同时测试环境湿度，环境凝结水的氯离子浓度，介质水的氯离子浓度等；

1.1.3不锈钢设备的现场状态。

现场设备设施缺少清洁，安装建设阶段表面积聚大量灰尘及金属粉尘，有害离子长期积聚导致不锈钢表面出现腐蚀，甚至蚀坑。

1.2.不锈钢设备及材料的腐蚀种类有以下几种情况

1.2.1 点蚀：点蚀是一种危险的局部破坏形式，是不锈钢局部腐蚀中最常见的类型。点腐蚀发生的条件是：（1）存在局部破坏保护膜的卤离子；（2）存在易溶于水的非金属夹杂物等缺陷。氯离子的存在对不锈钢的钝态起到直接的破环作用，在有氯离子存在的环境下，既不容易产生钝化，也不容易维持钝化。

1.2.2 缝隙腐蚀：缝隙腐蚀是电解液发生在金属之间或金属与非金属缝隙中的一种腐蚀现象，是一种特殊形态的点蚀，其机理与点蚀相似;

1.2.3 应力腐蚀：不锈钢的应力腐蚀一般发生在特定腐蚀介质与拉应力共同作用的情况下，表现为脆性开裂现象，这种腐蚀时间短、破坏性很大。

1.2.4 晶间腐蚀：不锈钢的晶间腐蚀发生在特定腐蚀性介质（如浓硝酸）中，并处于高温条件下，使得晶界合金元素铬贫化，沿着材料的晶粒间界腐蚀，最终使得晶粒间失去结合力而产生的一种局部腐蚀现象。

1.3 综合来讲，沿海电站现场出现不锈钢设备及材料腐蚀，基本是由以下因素造成的：

1.3.1 材质:不锈钢材质的化学缺陷(成份不均匀、S、P杂质等)和表面物理缺陷(疏松、砂眼、裂纹等)有利于与腐蚀介质形成原电池而产生电化学腐蚀;

1.3.2 表面划伤:各种划伤对钝化膜的破坏，使不锈钢保护能力降低，易与化学介质发生反应，产生化学腐蚀而生锈;

1.3.3 表面污染:附着在工件表面的油污、灰尘及酸、碱、盐等在一定条件转化为腐蚀介质，与不锈钢件中的某些成分发生化学反应，产生化学腐蚀而生锈;

1.3.4 碳钢污染:与碳钢件接触造成的划伤与腐蚀介质形成原电池而产生电化学腐蚀；或者使用碳钢垫片而对不锈钢造成污染;

1.3.5 切割:割渣、飞溅等易生锈物质的附着与腐蚀介质形成原电池而产生电化学腐;

1.3.6 烤校:火焰加热区域的成份与金相组织发生变化而不均匀，与腐蚀介质形成原电池而产生电化学腐蚀;

1.3.7 焊接:焊接区域的物理缺陷(咬边、气孔、裂纹、未熔合、未焊透等)和化学缺陷(晶粒粗大、晶界贫铬、偏析等)与腐蚀介质形成原电池而产生电化学腐蚀;

1.3.8 清洗:酸洗钝化后清洗不干净造成残液存留，直接腐蚀不锈钢件(化学腐蚀);

1.3.9 钝化:酸洗钝化效果不好造成不锈钢表面钝化膜不均匀或较薄，易于形成电化学腐蚀。

二、现场控制不锈钢设备及材料腐蚀的原则：

2.1 设计阶段

2.1.1 设计选材

不锈钢选材应根据材料的耐蚀性能、设计使用年限、使用环境和经济性综合考虑，沿海电站选材不推荐使用304型不锈钢；另外注意配件选材的时候，尤其是不锈钢选择法兰螺栓或者垫片等紧固件的时候，设计选择多数只考虑等级和型式，而忽视材质因素，我们应予以考虑；

以下2个表是根据表1不锈钢选适用水质及不锈钢耐点蚀当量（PRE）两个因素，选材参考如下（其数据均来自于试验或科研机构的经验推荐）；

2.1.2 设计防腐

在不锈钢材料及设备技术规范书中添加喷塑、油漆防腐要求；

2.2 采购及制造

2.2.1 现场使用不锈钢设备及材料采购尽量统一牌号和规格，集中采购，避免多家及小分包商供货，利于源头质量控制；

2.2.2 建议编制不锈钢材料供应商的短名单，对其不锈钢产品防腐能力进行评估，包括使用年限、抗盐雾腐蚀能力及包装防护方案；

2.2.3 所有的不锈钢设备及材料在出厂前进行严格的喷塑或者密封处理防护，绝对避免在运输途中尤其是海运中破损致使不锈钢钢设备及材料暴露在潮湿、腐蚀环境中引起腐蚀；

2.2.4 加强材料的监管，包括材质证书及材质复核，保证材料符合标准要求；

2.3 施工及维护

2.3.1 安装过程不得使用钢丝绳，需要使用吊带进行吊装运输、垫片必须用相同材质、现场交叉施工时候的避免铁屑飞溅、禁止碳钢架管碰触不锈钢材料或者设备等；

2.3.2 不锈钢设备及材料预制的时候，所有不锈钢材料不得混放，不锈钢等必须单独存放，避免碳钢材质污染，包括在运输及吊装过程，存放还需做好环境湿度监测；

2.3.3 现场直接处理不锈钢的工具必须使用专用工具，如不锈钢钢丝刷、不锈钢螺栓垫片等；禁止使用油漆防腐（含氟离子）、记号笔（含氟离子）及钢印在不锈钢设备及材料上标记；

2.3.4 不锈钢焊接后进行防腐蚀处理：金属焊接会破坏原有的漆层，所有在焊接完成后，要对焊接区域重做防锈漆。或者使用酸洗钝化液对金属焊缝进行钝化，焊接完成后，将焊缝周边的焊接区域打磨平整，然后使用酸液、或者专用钝化液进行钝化。

2.3.5 加强不锈钢材料的表面钝化层及光洁度的检查，避免污渍或者钝化层的明显破坏；

2.3.6 根据腐蚀情况，对现场的不锈钢设备及材料进行定期防腐质量进行检查，定期采取防腐维护等措施；

三、结论和建议

我们根据对以上因素的分析，对不锈钢设备及材料的腐蚀现场建议采取事情预防性措施及现场施工的事后防腐措施；

1 预防性措施

根据设备所处环境、运行的参数及介质等因素选择合适的材料；

改善设备所处环境如通风、温湿度及影响加大的酸碱化工设备等；

对设备设施表面进行定期质量检查和维护；

2 事后防腐措施

（1） 酸洗钝化

对于小范围的或者焊接焊口区域的腐蚀情况，采用酸洗钝化方法不仅能去除不锈钢设备表面的锈迹、杂质，还能在设备表面形成一层钝化膜，从而增强不锈钢的耐腐蚀能力。但应注意的是，酸洗钝化液的酸度、温度及酸洗钝化的持续时间、酸洗钝化后的清洁处理都应遵循技术规范，避免出现酸洗钝化不足或过度等现象。

（2）涂层防护

对于大面积的出现腐蚀的情况，需要对腐蚀表面进行彻底清除，利用不锈钢专用油漆进行涂层防护，对于室外特别是临近海边的不锈钢设备及材料采用涂层防护具有长期有效性。

参考文献

[1] 马谷剑.等-滨海电厂不锈钢设备的腐蚀防护 《全面腐蚀控制》 2016年6月

[2] 曲政.等-滨海电厂循环冷却水系统的腐蚀与防护.《管道技术与设备》2003

【作者简介】

姓名：陈麦存 ，山东电力建设第三工程有限公司，检测工程师