电厂淡水凝汽器腐蚀的阴极保护

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1、电厂淡水凝汽器腐蚀的阴极保护2004年09月14日腐蚀与防护 2001年7月 第22卷第7期范隆海(广西电力试验研究院，南宁530023)摘 要：根据电厂凝汽器的结构情况及腐蚀特点，对在低电导介质疑水中实施凝汽器阴极保护防腐蚀进行了研究，并对凝汽器阴极保护参数的确定和阴极保护实施中的有关问题进行了分析讨论。关键词：防腐蚀；阴极保护；凝汽器；淡水   中图分类号：TG174．41   文献标识码：A   文章编号：1005—748X(2001)07-0303-04收稿日期：2001-11-011 引 言   

2、火电厂凝汽器因结构复杂、材质多样以及运行环境苛刻，腐蚀损坏较为严重。阴极保护技术作为防止凝汽器腐蚀的重要措施在国外已被广泛采用并取得了良好效果。在我国，高电导的海水或海水倒灌介质中凝汽器的阴极保护防蚀已取得了一些成功经验，而对于低电导淡水介质中(200μS／cm左右)凝汽器阴极保护则研究较少，尚无成功经验。现场调研表明淡水中凝汽器的腐蚀仍不可忽视。2 阴极保护技术   阴极保护技术是通过把阴极电流施加到被保护金属表面，使之进行适度的阴极极化，将金属在介质中的电极电位负移从而降低其腐蚀速率。对电厂凝汽器，采用

3、阴极保护防蚀是适宜的。据报道，90年代初日本在淡水冷却的50％、海水冷却的96％的电厂凝汽器上都设置了阴极保护系统。阴极保护可以防止或减轻凝汽器由不同材质引起的电偶腐蚀以及冲刷蚀或砂蚀，通过降低电位，对管材的点蚀、脱锌等均有较好效果，能有效地防止或减缓凝汽器腐蚀的发生。   由于淡水的电阻率很高(比海水高约200倍)，水质成分与海水相比也有较大差异，浓差、离子迁移对电极过程影响大，阴阳极反应阻力也较海水中要大，所以海水中成功应用的某些结果，如电极的选型和布置、电流电位的分布、保护参数的范围、钙质沉积层的形成

4、和影响、运行控制和调整等，在淡水中却不一定适用，这些问题正是本研究的关键内容。3 试验和阴极保护系统设计3．1 阴极保护参数试验   保护电位和保护电流是阴极保护系统的关键参数。淡水中凝汽器阴极保护参数的经验数据较少，故以试验为主结合资料数据来确定。先以实验室极化曲线法来确定阴极保护的可能性和祖略的保护参数，再以模拟试验研究保护方式进一步确定保护参数。图1、图2是凝汽器中主要受保护材质碳钢和HAl77—2A铜管的阴极极化曲线，介质为天然河水(电导率为200μS／cm左右)。   图1中，外加阴极电流使碳钢试

5、样的电位负移，当外加电流Iapp为23．9μA／cm2时，碳钢的阴极极化电位为-0．68V(SCE)，负移量ΔE＝o．31V，可知此时碳钢已得到保护。当Iapp继续增大，电位负移至-1．05V(SCE)时，阴极电流急剧上升，并在试样表面见有气泡产生，说明试样电位已负移至析氢电位而致过保护了。故碳钢的保护参数为：-0．68~-1．05V(SCE)、23．9~52．5μA／cm2。同样，图2表明铜材的保护参数为：-0．48~-1．05V(SCE)、16．6~44．6μA／cm2。由此确定凝汽器阴极保护参数为：-

6、0．68~-1．05V(SCE)、23．9~52．5μA／cm2。试验中如果金属电偶作用、温度、流速、以及泥砂和氧化剂量等因素对电极过程的影响均未作考虑；因欧姆电位降“IR”的原因还存在测试和仪器的误差，故实验选定的参数范围只是指导性的，但为凝汽器阴极保护的可能性提供了依据。所得保护电流值较高与均匀全面腐蚀有关。3．2 阴极保护方式   牺牲阳极法和外加电流法阴极保护方式各有优缺点，为确定阴极保护方式进行了模拟试验。在凝汽器模拟试验台上分别进行了两种保护方式的动、静态试验。试验水质电导率为200μS／cm左

7、右，铜管为HAl77—2A管，管板为圆形碳钢，牺牲阳极用镁基阳极，外部电源用直流稳压电源，参比电极为高纯锌，电位和电流用数字万能表测量。   图3、图4是外加电流式动态试验保护参数的变化情况。大约经过36h后电位负移至-0.01V(Zn)，电位负移量ΔE约为o．6V，外加电流稳定值为11．5mA，保护电流密度为150mA／m2。在同样的ΔE情况下，动态时所需的保护电流较静态时大约1倍，动态时电位的稳定性也不如静态时好，估计是水流的紊乱干扰了电流的分布和电极反应速度，阴极极化程度降低而加大了阴极反应电流，同时

8、，动态下钙质沉积层不易形成(尽管很微量)和电流的屏蔽效应也是动态时保护电流较大的原因。   选择镁基牺牲阳极试验。牺牲阳极表面积与被保护金属表面积之比及值的大小决定着牺牲阳极的形状和数量。试验中选择了3％和9％两个R值水平。   图5是静态镁阳极时在两个R值水平时管板管端电位变化情况，表明当R值为3％时ΔE仅为2l10mV，9％时增至440mV，这说明静态时R值必须在9％左右时方能有足够的电位负移。图6是用镁阳极