海水管路典型部件腐蝕失效現狀與應對
2025-02-12 14:06:38
作者：腐蝕與防護 來源：腐蝕與防護
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海水管路在電力、艦船、石油等領域中扮演著重要角色，可分為岸基海水管路和離岸海水管路。
岸基海水管路應用于核電、火電等領域，具有管路規模大、運行規律等特點；
離岸海水管路則應用于艦船、海上石油平臺等，管路規模小且運行環境不穩定。
海水管路部件主要由金屬材料制成，經歷了碳鋼、不銹鋼、銅合金、鈦合金等幾代更替，但這些材料在海水環境中均存在腐蝕風險，導致部件失效。
海水換熱器是船舶動力系統和核電站冷卻系統的重要組成部分，其管程通海水，殼程通熱流體。換熱管是換熱器中最易失效的部位，常見材料有銅合金和鈦合金。
銅合金換熱管的優點是傳熱性能好，能在海水中形成耐蝕膜層，但易發生沖刷腐蝕、垢下腐蝕和微生物腐蝕。沖刷腐蝕是由于局部流速過高或海水中固體顆粒沖刷導致保護膜破壞，進而使管壁減薄直至穿孔。垢下腐蝕和微生物腐蝕則是沉積物和微生物在管內壁形成微電池，導致局部腐蝕。為避免這些問題，需合理設計管路、過濾海水、選用阻垢和防污技術。
鈦合金換熱管耐蝕性優異，但也會因沖刷腐蝕和電偶腐蝕失效。沖刷腐蝕是由于局部流速過高和固體顆粒沖刷加速磨損過程。電偶腐蝕是鈦合金與其他金屬部件接觸時，形成“大陰極、小陽極”狀態，導致其他金屬部件快速腐蝕。此外，氫氣的產生和累積也會對鈦合金換熱管造成影響。為防止這些問題，需保證部件間絕緣，避免電偶腐蝕風險高的部件接觸，并注意避免氫氣產生。
海水管路中的閥門主要用于控制管路開關和調節流量，常見有截止閥和蝶閥。青銅是閥門常用的材料，其腐蝕失效類型包括縫隙腐蝕、沖刷腐蝕和空泡腐蝕。縫隙腐蝕發生在閥門常閉狀態下，縫隙內易誘發腐蝕，導致密封失效。沖刷腐蝕和空泡腐蝕則是由于閥門狀態轉變導致的高流速海水沖刷和壓力差產生氣泡破壞。為降低腐蝕風險，需優化閥門密封結構，避免長時間小角度開啟閥門，并減少海水中的固體顆粒。不銹鋼閥門的腐蝕失效則與材料本身有關，如熱處理工藝不合格等。泵是海水系統的重要部件，負責向管路中供給海水。泵葉輪是最易失效的部件，主要失效類型為沖刷腐蝕和空泡腐蝕。葉輪在高流速旋轉過程中，邊緣處流速高，易受海水中固體顆粒沖刷腐蝕。同時，不同位置的壓力差導致氣泡產生和潰滅，引發空泡腐蝕。為避免這些問題，需合理設計泵、選擇耐磨材料或涂覆耐磨涂層。此外，泵體、泵軸等部件也會因腐蝕疲勞失效，需在選材時考慮耐蝕性和疲勞性能。
海水管路部件的腐蝕失效類型與使用環境和材質密切相關。在設計過程中，應針對服役工況優化設計、合理選材。沖刷腐蝕和空泡腐蝕是最常見的腐蝕類型，通常由局部高流速和海水中固體顆粒引起。
因此，在設計時應減少紊流、漩渦的出現，避免腐蝕薄弱區布置。在使用過程中，需減少海水中的固體顆粒和海生物，防止卡滯和堵塞。對于不同材料部件接觸部位，需嚴格絕緣，避免電偶腐蝕和縫隙腐蝕。同時，制造工藝不合格也是導致部件腐蝕失效的常見原因，需嚴格管控加工質量。針對特殊腐蝕失效類型，如氫腐蝕、腐蝕疲勞等，應在設計階段考慮降低腐蝕風險。
來源：上海金屬腐蝕與防護
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