海水管路典型部件腐蝕失效現(xiàn)狀與應(yīng)對(duì)
2025-02-12 14:06:38
作者：腐蝕與防護(hù) 來(lái)源：腐蝕與防護(hù)
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海水管路在電力、艦船、石油等領(lǐng)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(yīng)用于核電、火電等領(lǐng)域，具有管路規(guī)模大、運(yùn)行規(guī)律等特點(diǎn)；
離岸海水管路則應(yīng)用于艦船、海上石油平臺(tái)等，管路規(guī)模小且運(yùn)行環(huán)境不穩(wěn)定。
海水管路部件主要由金屬材料制成，經(jīng)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(huán)境中均存在腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致部件失效。
海水換熱器是船舶動(dòng)力系統(tǒng)和核電站冷卻系統(tǒng)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(jiàn)材料有銅合金和鈦合金。
銅合金換熱管的優(yōu)點(diǎn)是傳熱性能好，能在海水中形成耐蝕膜層，但易發(fā)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(guò)高或海水中固體顆粒沖刷導(dǎo)致保護(hù)膜破壞，進(jìn)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(nèi)壁形成微電池，導(dǎo)致局部腐蝕。為避免這些問(wèn)題，需合理設(shè)計(jì)管路、過(guò)濾海水、選用阻垢和防污技術(shù)。
鈦合金換熱管耐蝕性?xún)?yōu)異，但也會(huì)因沖刷腐蝕和電偶腐蝕失效。沖刷腐蝕是由于局部流速過(guò)高和固體顆粒沖刷加速磨損過(guò)程。電偶腐蝕是鈦合金與其他金屬部件接觸時(shí)，形成“大陰極、小陽(yáng)極”狀態(tài)，導(dǎo)致其他金屬部件快速腐蝕。此外，氫氣的產(chǎn)生和累積也會(huì)對(duì)鈦合金換熱管造成影響。為防止這些問(wèn)題，需保證部件間絕緣，避免電偶腐蝕風(fēng)險(xiǎn)高的部件接觸，并注意避免氫氣產(chǎn)生。
海水管路中的閥門(mén)主要用于控制管路開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)流量，常見(jiàn)有截止閥和蝶閥。青銅是閥門(mén)常用的材料，其腐蝕失效類(lèi)型包括縫隙腐蝕、沖刷腐蝕和空泡腐蝕。縫隙腐蝕發(fā)生在閥門(mén)常閉狀態(tài)下，縫隙內(nèi)易誘發(fā)腐蝕，導(dǎo)致密封失效。沖刷腐蝕和空泡腐蝕則是由于閥門(mén)狀態(tài)轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的高流速海水沖刷和壓力差產(chǎn)生氣泡破壞。為降低腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，需優(yōu)化閥門(mén)密封結(jié)構(gòu)，避免長(zhǎng)時(shí)間小角度開(kāi)啟閥門(mén)，并減少海水中的固體顆粒。不銹鋼閥門(mén)的腐蝕失效則與材料本身有關(guān)，如熱處理工藝不合格等。泵是海水系統(tǒng)的重要部件，負(fù)責(zé)向管路中供給海水。泵葉輪是最易失效的部件，主要失效類(lèi)型為沖刷腐蝕和空泡腐蝕。葉輪在高流速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，邊緣處流速高，易受海水中固體顆粒沖刷腐蝕。同時(shí)，不同位置的壓力差導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生和潰滅，引發(fā)空泡腐蝕。為避免這些問(wèn)題，需合理設(shè)計(jì)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(huì)因腐蝕疲勞失效，需在選材時(shí)考慮耐蝕性和疲勞性能。
海水管路部件的腐蝕失效類(lèi)型與使用環(huán)境和材質(zhì)密切相關(guān)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)服役工況優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理選材。沖刷腐蝕和空泡腐蝕是最常見(jiàn)的腐蝕類(lèi)型，通常由局部高流速和海水中固體顆粒引起。
因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)減少紊流、漩渦的出現(xiàn)，避免腐蝕薄弱區(qū)布置。在使用過(guò)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(duì)于不同材料部件接觸部位，需嚴(yán)格絕緣，避免電偶腐蝕和縫隙腐蝕。同時(shí)，制造工藝不合格也是導(dǎo)致部件腐蝕失效的常見(jiàn)原因，需嚴(yán)格管控加工質(zhì)量。針對(duì)特殊腐蝕失效類(lèi)型，如氫腐蝕、腐蝕疲勞等，應(yīng)在設(shè)計(jì)階段考慮降低腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。
來(lái)源：上海金屬腐蝕與防護(hù)
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