在電力生產過程中，氯離子被廣泛認為是發電機組水汽系統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、核電蒸汽發生器傳熱管腐蝕開裂和汽輪機葉片腐蝕斷裂等嚴重安全事故。

近年來，研究人員對機組運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，在機組停運階段，有關氯離子對不同金屬腐蝕行為及其控制方法的研究仍然較少。機組停運后，未排凈的水蒸氣會重新凝結成水，并沉積于系統管道底部彎頭，該冷凝水的pH遠低于運行期間水質pH，且金屬表面隱藏沉積的腐蝕性陰離子會溶解析出，導致金屬設備局部水質濃縮，造成熱力設備的停用腐蝕；同時，檢修階段環境中的氯離子會隨空氣進入設備內部并沉積在金屬表面，加劇停用腐蝕，這一現象在沿海電廠尤其突出。可見，機組停運后設備內部狀態具有監測難度大、環境復雜、局部區域氯離子濃度高等特點。若充分了解機組停運階段氯離子對不同金屬的腐蝕規律，有助于選擇合適的機組熱力設備停用腐蝕控制方法。

電廠熱力設備涉及的金屬材料種類繁多，主要有碳鋼（如20號鋼、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氯離子對不同金屬材料的腐蝕影響規律，可為今后機組停運過程中保養方法的選擇和參數控制提供參考。

碳鋼在氯離子環境中的腐蝕行為

碳鋼作為最常用的結構材料被廣泛應用于電站鍋爐熱力設備。在機組停運過程中，熱力設備內排水不充分或外界空氣進入，會導致部分區域積水或在金屬表面形成水膜，在水中溶解氧及雜質離子共同作用下發生腐蝕，水中雜質離子濃度的升高會進一步加速腐蝕。

常溫下，碳鋼在氯離子環境中的腐蝕行為包括均勻腐蝕和點蝕。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了點蝕誘發及初期發展，并顯著降低碳鋼的點蝕電位，但是氯離子不是誘發點蝕的必要條件。水中溶解氧和碳鋼夾雜物的存在是點蝕的最主要誘發源，因此，單純降低氯離子含量并不能抑制碳鋼點蝕。

低合金鋼在氯離子環境中腐蝕行為

低合金鋼是在碳鋼的基礎上，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%（質量分數）的合金鋼。在電站機組中，低合金鋼廣泛應用于鍋爐省煤器、水冷壁、低溫過熱器和再熱器等。

低合金鋼在氯離子環境中的腐蝕行為與碳鋼相似，凝結水及水中溶解氧是其腐蝕的主要誘因。常溫條件下，當凝結水和溶解氧共存時，金屬表面會生成疏松、化學穩定性較低的外銹層和致密、熱力學穩定性好的內銹層，致密的內銹層具有較好的保護性。但是，腐蝕性氯離子能夠遷移進入內銹層底部，促進金屬基體的進一步溶解。

不銹鋼在氯離子環境中的腐蝕行為

不銹鋼由于優良的抗高溫氧化性能和耐蝕性被廣泛應用于電站鍋爐換熱器、過熱器、再熱器等。在含氯離子環境中，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不銹鋼氧化膜的建立和破壞均有較大影響。目前，被廣泛認可的不銹鋼氯離子腐蝕機理包括成相膜理論和吸附膜理論。成相膜理論認為，由于氯離子半徑小，穿透能力強，故它容易穿透氧化膜內極小的空隙，到達金屬表面，并與金屬相互作用形成可溶性化合物，使氧化膜的結構發生變化。吸附膜理論則認為，氯離子破壞氧化膜的根本原因是氯離子有極強的被金屬吸附的能力，它優先被金屬吸附，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能力，從而提高了不銹鋼的耐蝕性，不銹鋼在含氯離子環境中幾乎不會發生均勻腐蝕，以點蝕和應力腐蝕為主。目前，關于不銹鋼點蝕的成膜理論和競爭吸附理論對于氯離子如何使鈍態破壞而引起腐蝕的機理還沒有定論，也無法詮釋不銹鋼材料在含氯離子環境中難于鈍化的機制，但是兩種理論均認為點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的氯離子含量在某一臨界值下能夠有效抑制腐蝕。

金屬材料在氯離子環境中的腐蝕控制

碳鋼和低合金鋼停用腐蝕的主要誘因是凝結水和水中溶解氧，腐蝕性氯離子起到破壞致密內銹層的作用，促進金屬基體進一步溶解；不銹鋼停用腐蝕的發生主要歸因于表面溶液介質中氯離子的濃縮，導致氯離子濃度超過該環境中材料的臨界氯離子濃度。

電站機組系統龐大且復雜，機組停運過程中很難排凈內部存水和蒸汽，導致局部區域尤其是下聯箱、底部放水管、過熱器/再熱器底部彎頭處殘留積水，由于堿性物質的揮發導致該處殘留積水的pH明顯降低，且金屬表面隱藏沉積的腐蝕性陰離子會溶解析出，導致水質中陰離子濃縮。根據電站鍋爐結構特點，熱力設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境中對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生。

凝結水的生成是電站金屬材料停用腐蝕發生的必要條件，因此，避免凝結水的生成、或者抑制凝結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，尤其對于碳鋼和低合金鋼，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電站常用金屬材料停用腐蝕的較好方法。

結束語

碳鋼和低合金鋼發生停用腐蝕的主要誘因是凝結水和水中溶解氧的存在，腐蝕性氯離子會破壞致密內銹層，促進金屬基體進一步溶解；不銹鋼材料停用腐蝕的發生主要歸因于表面溶液中氯離子的濃縮，導致氯離子含量超過該環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，降低空氣濕度、金屬表面成膜和隔絕空氣是控制氯離子對電站金屬材料停用腐蝕的較好方法。