在電力生產(chǎn)過程中，氯離子被廣泛認(rèn)為是發(fā)電機(jī)組水汽系統(tǒng)中危害最大的活性陰離子，微量氯離子就足以破壞金屬表面鈍化膜，甚至引起水冷壁管腐蝕穿孔、核電蒸汽發(fā)生器傳熱管腐蝕開裂和汽輪機(jī)葉片腐蝕斷裂等嚴(yán)重安全事故。近年來，研究人員對(duì)機(jī)組運(yùn)行過程中氯離子的腐蝕控制展開了大量研究，并取得一定的研究成果，通過控制水汽中氯離子含量、pH和溶解氧含量等方法可有效抑制氯離子腐蝕。但是，在機(jī)組停運(yùn)階段，有關(guān)氯離子對(duì)不同金屬腐蝕行為及其控制方法的研究仍然較少。機(jī)組停運(yùn)后，未排凈的水蒸氣會(huì)重新凝結(jié)成水，并沉積于系統(tǒng)管道底部彎頭，該冷凝水的pH遠(yuǎn)低于運(yùn)行期間水質(zhì)pH，且金屬表面隱藏沉積的腐蝕性陰離子會(huì)溶解析出，導(dǎo)致金屬設(shè)備局部水質(zhì)濃縮，造成熱力設(shè)備的停用腐蝕；同時(shí)，檢修階段環(huán)境中的氯離子會(huì)隨空氣進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部并沉積在金屬表面，加劇停用腐蝕，這一現(xiàn)象在沿海電廠尤其突出。可見，機(jī)組停運(yùn)后設(shè)備內(nèi)部狀態(tài)具有監(jiān)測(cè)難度大、環(huán)境復(fù)雜、局部區(qū)域氯離子濃度高等特點(diǎn)。若充分了解機(jī)組停運(yùn)階段氯離子對(duì)不同金屬的腐蝕規(guī)律，有助于選擇合適的機(jī)組熱力設(shè)備停用腐蝕控制方法。電廠熱力設(shè)備涉及的金屬材料種類繁多，主要有碳鋼（如20號(hào)鋼、210C等）、低合金鋼（如T12?T22?12Cr1MoV）和不銹鋼（如316L?TP347?TP304?鎳基合金）等。下面讓我們來了解一下常溫狀態(tài)氯離子對(duì)不同金屬材料的腐蝕影響規(guī)律，可為今后機(jī)組停運(yùn)過程中保養(yǎng)方法的選擇和參數(shù)控制提供參考。

一、碳鋼在氯離子環(huán)境中的腐蝕行為

碳鋼作為最常用的結(jié)構(gòu)材料被廣泛應(yīng)用于電站鍋爐熱力設(shè)備。在機(jī)組停運(yùn)過程中，熱力設(shè)備內(nèi)排水不充分或外界空氣進(jìn)入，會(huì)導(dǎo)致部分區(qū)域積水或在金屬表面形成水膜，在水中溶解氧及雜質(zhì)離子共同作用下發(fā)生腐蝕，水中雜質(zhì)離子濃度的升高會(huì)進(jìn)一步加速腐蝕。常溫下，碳鋼在氯離子環(huán)境中的腐蝕行為包括均勻腐蝕和點(diǎn)蝕。碳鋼的均勻腐蝕不受溶液中氯離子含量的影響，溶液中氯離子的存在大大促進(jìn)了點(diǎn)蝕誘發(fā)及初期發(fā)展，并顯著降低碳鋼的點(diǎn)蝕電位，但是氯離子不是誘發(fā)點(diǎn)蝕的必要條件。水中溶解氧和碳鋼夾雜物的存在是點(diǎn)蝕的最主要誘發(fā)源，因此，單純降低氯離子含量并不能抑制碳鋼點(diǎn)蝕。

二、低合金鋼在氯離子環(huán)境中腐蝕行為

低合金鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善碳鋼的性能，加入一種或幾種合金元素，合金元素總量小于5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的合金鋼。在電站機(jī)組中，低合金鋼廣泛應(yīng)用于鍋爐省煤器、水冷壁、低溫過熱器和再熱器等。低合金鋼在氯離子環(huán)境中的腐蝕行為與碳鋼相似，凝結(jié)水及水中溶解氧是其腐蝕的主要誘因。常溫條件下，當(dāng)凝結(jié)水和溶解氧共存時(shí)，金屬表面會(huì)生成疏松、化學(xué)穩(wěn)定性較低的外銹層和致密、熱力學(xué)穩(wěn)定性好的內(nèi)銹層，致密的內(nèi)銹層具有較好的保護(hù)性。但是，腐蝕性氯離子能夠遷移進(jìn)入內(nèi)銹層底部，促進(jìn)金屬基體的進(jìn)一步溶解。

三、不銹鋼在氯離子環(huán)境中的腐蝕行為

不銹鋼由于優(yōu)良的抗高溫氧化性能和耐蝕性被廣泛應(yīng)用于電站鍋爐換熱器、過熱器、再熱器等。在含氯離子環(huán)境中，影響不銹鋼腐蝕的因素很多，如溫度、氯離子濃度、溶解氧、pH等。研究表明，氯離子的活化作用對(duì)不銹鋼氧化膜的建立和破壞均有較大影響。目前，被廣泛認(rèn)可的不銹鋼氯離子腐蝕機(jī)理包括成相膜理論和吸附膜理論。成相膜理論認(rèn)為，由于氯離子半徑小，穿透能力強(qiáng)，故它容易穿透氧化膜內(nèi)極小的空隙，到達(dá)金屬表面，并與金屬相互作用形成可溶性化合物，使氧化膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。吸附膜理論則認(rèn)為，氯離子破氧化膜的根本原因是氯離子有極強(qiáng)的被金屬吸附的能力，它優(yōu)先被金屬吸附，并從金屬表面把氧排掉，取代吸附膜中的鈍化離子，與金屬形成氯化物。

相關(guān)研究表明，不銹鋼良好的耐蝕性歸因于其表面鈍化膜降低了金屬表面的反應(yīng)能力，從而提高了不銹鋼的耐蝕性，不銹鋼在含氯離子環(huán)境中幾乎不會(huì)發(fā)生均勻腐蝕，以點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕為主。目前，關(guān)于不銹鋼點(diǎn)蝕的成膜理論和競(jìng)爭(zhēng)吸附理論對(duì)于氯離子如何使鈍態(tài)破壞而引起腐蝕的機(jī)理還沒有定論，也無法詮釋不銹鋼材料在含氯離子環(huán)境中難于鈍化的機(jī)制，但是兩種理論均認(rèn)為點(diǎn)蝕隨著氯離子含量增大而加劇。因此，通過降低不銹鋼接觸溶液介質(zhì)的氯離子含量在某一臨界值下能夠有效抑制腐蝕。

四、金屬材料在氯離子環(huán)境中的腐蝕控制

碳鋼和低合金鋼停用腐蝕的主要誘因是凝結(jié)水和水中溶解氧，腐蝕性氯離子起到破壞致密內(nèi)銹層的作用，促進(jìn)金屬基體進(jìn)一步溶解；不銹鋼停用腐蝕的發(fā)生主要?dú)w因于表面溶液介質(zhì)中氯離子的濃縮，導(dǎo)致氯離子濃度超過該環(huán)境中材料的臨界氯離子濃度。電站機(jī)組系統(tǒng)龐大且復(fù)雜，機(jī)組停運(yùn)過程中很難排凈內(nèi)部存水和蒸汽，導(dǎo)致局部區(qū)域尤其是下聯(lián)箱、底部放水管、過熱器/再熱器底部彎頭處殘留積水，由于堿性物質(zhì)的揮發(fā)導(dǎo)致該處殘留積水的pH明顯降低，且金屬表面隱藏沉積的腐蝕性陰離子會(huì)溶解析出，導(dǎo)致水質(zhì)中陰離子濃縮。根據(jù)電站鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，熱力設(shè)備底部積水和金屬表面液膜氯離子濃度難以控制，且不同金屬材料在不同環(huán)境中對(duì)氯離子耐蝕性有不同的要求，因此很難通過得到可允許的氯離子濃度來抑制停用腐蝕的發(fā)生。凝結(jié)水的生成是電站金屬材料停用腐蝕發(fā)生的必要條件，因此，避免凝結(jié)水的生成、或者抑制凝結(jié)水與金屬基體的接觸是一種有效控制停用腐蝕的方法。但是，采用降低氯離子含量的方法來抑制電站金屬停用腐蝕具有操作難度大，可行性低的缺點(diǎn)，尤其對(duì)于碳鋼和低合金鋼，氯離子并不是其停用腐蝕的必要條件。降低空氣濕度、金屬表面成膜和隔絕空氣是控制氯離子對(duì)電站常用金屬材料停用腐蝕的較好方法。

五、結(jié)束語

碳鋼和低合金鋼發(fā)生停用腐蝕的主要誘因是凝結(jié)水和水中溶解氧的存在，腐蝕性氯離子會(huì)破壞致密內(nèi)銹層，促進(jìn)金屬基體進(jìn)一步溶解；不銹鋼材料停用腐蝕的發(fā)生主要?dú)w因于表面溶液中氯離子的濃縮，導(dǎo)致氯離子含量超過該環(huán)境中不銹鋼的耐氯離子腐蝕臨界值。采用降低氯離子含量的方法來抑制電站常用金屬材料的停用腐蝕具有操作難度大、可行性低的缺點(diǎn)，降低空氣濕度、金屬表面成膜和隔絕空氣是控制氯離子對(duì)電站金屬材料停用腐蝕的較好方法。

六、夢(mèng)能服務(wù)與支持

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