發電廠海水用立式長軸循環水泵耐腐蝕探討
湖南長沙水泵廠湖南立佳機械制造有限公司
摘 要：湖南長沙水泵廠湖南立佳機械有限公司針對湛江發電廠立式長軸循環水泵的泵軸、軸頭和導葉體腐蝕較嚴重的情況，從理論上較詳細地分析了出現腐蝕現象的原因，認為電屏蔽和保護電流不足使外加電流陰極保護系統起不到保護作用、相鄰部件因材質不同而出現電偶腐蝕、海水及夾帶泥砂引起的沖刷腐蝕等因素是造成泵軸、軸頭和導葉體腐蝕較嚴重的主要原因，同時介紹了湛江發電廠所采取的相應的腐蝕防護綜合治理辦法。
關鍵詞：循環水泵；立式長軸循環水泵;長沙水泵廠；電廠水泵節能；海水腐蝕；防腐方法
關鍵詞：循環水泵；立式長軸循環水泵;長沙水泵廠；電廠水泵節能；海水腐蝕；防腐方法
海水是較強的腐蝕介質，對鋼鐵材料有很強的腐蝕性，由于設計或制造時忽視了海水腐蝕的影響，使得以海水作循環冷卻水的海濱發電廠的立式長軸循環水泵腐蝕問題日益突出。
目前，許多沿海發電廠立式長軸循環水泵采用了涂料及外加電流陰極保護的措施，使腐蝕得到了一定程度的控制。本文主要介紹湛江發電廠所采取的防腐措施。
1腐蝕概況
湛江發電廠目前的裝機容量為4×300 MW，以海水作循環冷卻水，8臺循環水泵均為長沙水泵廠生產的72LKSA-21型立式斜流泵，泵軸材質為45號鋼，軸套材質為1Cr18Ni9Ti，葉輪材質為ZG0Cr18Ni12Mo2，泵殼外接管和導葉體材質均為HT200Ni2Cr。1號、2號循環水泵1994年投運，3號、4號循環水泵1995年投運，5號、6號循環水泵1998年安裝，7號、8號循環水泵1999年底投運。出水段泵殼內壁采用外加電流陰極保護技術和防腐涂料進行防腐，進水段泵殼、泵殼外壁采用防腐鋅板和防腐涂料進行防腐，泵軸套內通入淡水作橡膠導軸承潤滑水。循環水泵的腐蝕問題主要有：
a) 泵殼內壁涂層基本完好，保護效果較為理想，但泵軸整體卻銹跡斑斑，伴有大面積蝕坑；
b) 葉輪與軸的聯接部位哈呋鎖環處軸頭部位腐蝕尤為嚴重，軸頭露出部位處于海水中，該部位基本被腐蝕完。1999年之前安裝和檢修的循環水泵，均存在這個問題，每次大修都需要更換下主軸；
c) 導葉體下部腐蝕較重，已碳化。
2原因分析
海水是較強的腐蝕性電解質溶液，具有較高的含鹽量和較強的導電性、生物活性，因此，金屬在海水中受到較強的腐蝕。實驗結果表明：鑄鐵和碳鋼在海水中的平均腐蝕速度為0.1～0.2 mm/a，穿孔速度為平均腐蝕速度的5～7倍。
實踐證明，對循環水泵來說，采用外加電流陰極保護系統進行防腐，泵殼內壁得到了較為有效的保護，但由于自身結構的原因，還存在一些腐蝕因素。
2.1電屏蔽使得保護電流無法到達
按照設計要求，循環水泵工作時，軸套內充以淡水，由于淡水腐蝕性弱，該情況下泵軸通常不會遭受嚴重腐蝕。但實際生產中，由于下軸承座的橡膠導軸承與泵軸套之間有0.6 mm的間隙，葉輪出口海水從該間隙進入軸套內，這樣泵軸處于海水介質中必然會遭受嚴重的海水腐蝕。同時，由于內接管的電屏蔽作用，使得外加電流陰極保護系統的保護電流不能到達泵軸，即外加電流陰極保護系統對泵軸不能起到保護作用。
2.2不同部件因材質不同而存在電偶腐蝕
葉輪、軸套是不銹鋼材質，與碳鋼材質的泵軸(尤其是相連接的哈呋鎖環部位)在海水中相連接必然存在電位差。碳鋼在海水中的自然電位為－0.66～－0.59 V，而不銹鋼的自然電位為－0.2～0.5 V，其間存在高達400 mV的電位差，因此存在著嚴重的電偶腐蝕，導致軸頭快速腐蝕。
電位較高的金屬M1(如不銹鋼葉輪)在偶合前，其微陰極和微陽極的極化曲線相交于H點上，對應于腐蝕電位V1和自腐蝕電流I1；電位較低的金屬M2(如碳鋼泵軸)具有自腐蝕電位V2和自腐蝕電流I2。M1與M2在海水中接觸組成宏觀電偶時M2為陽極，它的腐蝕溶解提供了使M1進一步陰極極化的電流，得電偶電位Vg和電偶電流Ig(FK為總的陽極極化曲線)。此時，M1的腐蝕電流由I1減至I1′，M2的腐蝕電流由I2增至I2′，最終結果導致M2的腐蝕加劇，同時M1得到保護。
2.3海水及夾帶泥砂引起的沖刷腐蝕
泵軸在海水中以371 r/min的速度旋轉，海水從軸頭表面高速(約3 m/s)通過，海水帶砂，存在沖刷腐蝕。當高流速海水中存在第二相(如泥砂或氣泡)時，會造成嚴重的局部(軸頭、導葉體)腐蝕，這是因為腐蝕電化學因素和流體力學因素協同作用加速該部位的腐蝕。
2.4局部保護電流不足
導葉體位置處于泵體的下半部，遠離外加電流陰極的安裝位置，使得外加電流不能很好地到達，同時此處的展開面積較大，而且靠近不銹鋼葉輪，也受到較強的電偶腐蝕，因此電流消耗很大，而設計時保護電流按均勻分布考慮，使得保護不足。
3對策
針對這些腐蝕問題，1999年以后，我們在完善原有的外加電流陰極保護系統的同時，在每次大修時，逐步對循環水泵進行了一些改良，對不同部位采取了相應的對策。
3.1軸頭部位
在泵的下部即吸入喇叭口管處增加2支輔助陽極，以從底部對導葉體和軸頭提供保護電流；為防止軸頭處受到海水夾雜泥砂的沖刷腐蝕，在軸頭加裝尼龍保護罩并在罩內注滿黃油。
3.2導葉體
在導葉體的每個葉片上安裝犧牲陽極。實踐證明三元合金的犧牲陽極在海水中的防腐效果良好。
通過吸入喇叭口處增加的2支輔助陽極對導葉體提供更多的陰極保護電流。為了使導葉體內腔得到保護電流，加裝1支特制的內置式輔助陽極。
為了減少外加電流系統和犧牲陽極的無謂消耗，對于泵殼內臂和導葉體等內部結構，均噴砂除銹加涂裝耐海水腐蝕的BW系列涂料，與陰極保護配套使用。
3.3泵軸
加裝軸接地裝置使泵軸和泵殼電連接良好，并在近10 m長軸套上開936個直徑為32 mm的孔，開孔面積占軸套表面積的8%，以減少泵軸電屏蔽作用，便于外加電流到達軸體，使泵軸得到保護，同時取消橡膠導軸承潤滑淡水。
泵軸表面噴砂除銹加涂裝耐海水的BW系列涂料，與陰極保護配套使用。
4治理效果
1999年以后安裝和檢修的循環水泵均采取了上述綜合防腐治理措施，2001年底及2002年初，3號、4號、7號、8號循環水泵大修時檢查軸頭仍完好并保持原有金屬光澤，再未出現因軸頭腐蝕而更換下主軸的情況，泵軸、泵殼及導葉體等部件的腐蝕程度明顯減輕，同時每臺泵每年節約淡水43 200t。
5結束語
在立式長軸循環水泵的防腐問題上，湛江發電廠經過幾年不斷的研究和反復的探索，腐蝕較嚴重的泵殼、導葉體、泵軸和軸頭等部件的防腐處理是有成效的，對其它海濱電廠海水立式長軸循環水泵防腐治理工作具有很大的參考價值。
參考文獻
［1］朱相榮. 金屬材料的海洋腐蝕與防護［M］. 北京：國防工業出版社，1999.
［2］ 胡士信. 陰極保護工程手冊［M］. 北京：化學工業出版社，1999.
［3］ 竇照英. 電力工業的腐蝕與防護［M］. 北京：化學工業出版社，1995.(end)
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