滨海电厂不锈钢设备的腐蚀防护

李楠

通标标准技术服务（青岛）有限公司 山东青岛 266101

1 不锈钢设备腐蚀的形式

滨海火电厂常年处于高温、高湿、高盐的大气环境中，加之周围大气污染较重，使该地区CO2、SO2 等酸碱性氧化物浓度较高，导致该地区火电厂的腐蚀极为严重且影响范围广泛。在火电厂中，贮煤仓环境则更为恶劣，其在输煤、堆煤过程中，产生大量的煤粉尘污染，污浊度较高，使仓内腐蚀等级最高可达ISO 12944-2 C5级，很高的腐蚀性。近年来，为减少环境污染，国内新建或升级改造的火电厂贮煤仓几乎全部为封闭式。配件腐蚀：配件腐蚀是危险的局部损坏的一种形式，是不锈钢中最常见的局部腐蚀类型。配方腐蚀的条件如下：

（1）有氯离子会局部破坏保护膜。

（2）具有易溶于水的缺陷，例如非金属夹杂物。氯离子的存在直接影响不锈钢的钝态，而氯离子的存在则难以形成钝化或平衡钝态[1]。缝隙腐蚀：缝隙腐蚀是一种发生在电解液中的金属之间或金属与非金属之间的腐蚀现象，是一种特殊的缝隙，其作用机理类似于缝隙。应力腐蚀：不锈钢的应力腐蚀通常是由某种腐蚀性介质和拉应力共同作用引起的，拉应力表现为脆性裂纹，腐蚀时间短且损坏大。晶间腐蚀：在某些腐蚀性介质（例如浓硝酸）和高温条件下，不锈钢会发生晶间腐蚀，耗尽了晶间合金元素铬并沿材料的晶界腐蚀，最终形成晶体。由于颗粒之间的结合力丧失而引起的局部腐蚀。

2 不锈钢的材料元素影响

不锈钢的稳定性由其成分中的化学元素决定。

（1）Ni 元素决定奥氏体不锈钢的稳定性，但不能单独使用，而应与Cr 元素一起使用以提高奥氏体的耐腐蚀性。

（2）Cr 元素与氧结合形成耐腐蚀的Cr2O3 钝化膜。不锈钢的最基本特性是在大气条件下的耐锈蚀性和在各种液体介质中的耐蚀性。并且该基本性质取决于Cr，并且随着Cr 含量的增加而增加，并且Cr 含量的增加可以提高不锈钢的钝化膜保水能力，并且Cr 是不锈钢保持耐腐蚀性的基本元素之一。

（3）Mo 元素使钝化膜在耐腐蚀性方面更致密和更硬，提高了不锈钢的钝化和耐腐蚀性，提高了不锈钢对氯离子的耐腐蚀性，并防止了点蚀的发生。

（4）Ti 和Nb 元素可以提高奥氏体不锈钢的晶间耐腐蚀性。

（5）不锈钢中的N 元素将钢的抗点蚀和缝隙腐蚀性能提高了约16 到30 倍，是铬的。考虑到滨海发电厂不锈钢设备的工作介质和环境，设计文件明确规定了在腐蚀风险高的地区应使用腐蚀防护材料或采取腐蚀防护措施。海水系统中的不锈钢主要是2205 双相钢，二次回路和室内不锈钢通常是304 和316L 不锈钢。许多工程建筑设计文件仅提出了针对碳钢和低合金钢的特定腐蚀防护要求。基本上，不锈钢材料本身可以满足耐腐蚀要求，而无需采取其他防腐蚀措施。但是，室外不锈钢设备经常显示出在电厂运行期间生锈。事故。

3 不锈钢设备腐蚀原因分析

（1）Ni 元素决定奥氏体不锈钢的稳定性，但不能单独使用，而应与Cr 元素一起使用以提高奥氏体的耐腐蚀性。

（2）Cr 元素与氧结合形成耐腐蚀的Cr2O3 钝化膜。不锈钢的最基本特性是在大气条件下的耐腐蚀性和在各种液体介质中的耐腐蚀性。并且该基本性质取决于Cr，它随Cr 含量的增加而增加，而Cr 含量的增加可以提高不锈钢钝化膜的持水能力，并且Cr 是不锈钢保持耐腐蚀性的基本元素之一。

（3）Mo 元素使钝化膜的耐蚀性更加致密和坚硬，提高了不锈钢的钝化性和耐蚀性，提高了不锈钢对氯离子的耐蚀性，并且防止了点蚀。发生了

（4）Ti 和Nb 元素可以提高奥氏体不锈钢的晶间耐腐蚀性。

（5）不锈钢中的N 元素使铬磷钢的抗点蚀和缝隙腐蚀能力提高了约16 到30 倍。

（1）材料选择。例如，304 型不锈钢易于形成并且具有漂亮的外观，但是具有抗海水腐蚀的缺点。腐蚀问题易于在沿海环境或卤素离子含量高的环境中使用。

（2）沿海环境。设备和设施位于海洋大气中，气候潮湿，空气中富含氯离子。卤素离子（例如氯离子）对不锈钢表面的钝化膜具有很强的破坏作用，从而使不锈钢设备极易受到腐蚀。

（3）不锈钢设备的现场状态。现场设备和设施的清洁度很差，在安装和施工阶段表面上会积聚大量灰尘和金属粉尘，并且有害离子会长时间积累，从而导致不锈钢表面腐蚀，甚至腐蚀凹坑。

4 不锈钢设备腐蚀的防范措施

4.1 改进设备的结构和加工工艺

在不锈钢设备加工制造过程中，不可避免地会产生应力集中、残余应力或缝隙，而这些应力和缝隙是导致奥氏体不锈钢设备发生腐蚀的重要因素，因此可以通过改进设备的一些结构和加工工艺，使其隐患降到最低。

（1）设备的凹槽和连接点应设计较大的半径或平滑度，且尽量减少尖角和缝隙；

（2）改进焊接工艺，一方面要尽量避免焊缝的交叉，并保证缝隙最小，另一方面要严格按照焊接工艺顺序，使其产生的残余应力最小，且焊接坡口严禁热切割。此外在焊接后还要对表面进行抛光，使设备表面产生钝化膜减缓氯离子造成的点腐蚀；

4.2 改善使用环境

根据不锈钢腐蚀类型的分析可知，氯离子浓度对点腐蚀的具有很大的影响，因此在设备使用过程中应尽量降低溶液中氯离子的浓度，如通过蒸馏或离子交换的方式减小氯离子，或者在溶液中加入等缓冲剂提高抗腐蚀能力。此外，还需要定期对设备进行清洗，涂抹适宜的油脂等物质进行保养。

4.3 镀层保护

通过在奥氏体不锈钢设备表面进行电镀、喷涂耐蚀的金属层可以有效减缓其发生腐蚀的速度，如焊接前在焊接坡口和可能受焊接热影响的表面上电镀镍和铬等金属层，焊接后则在焊缝处和焊接热影响表面电镀[2]。

5 结语

随着工业技术的发展，不锈钢的化学成分将会不断改善，综合性能将会越来越高，使用范围也将越来越广泛。如果对腐蚀问题不加以防范，将会产生严重的后果。尤其一些化工设备如压力容器盛装的大部分是有毒有害介质，一旦因为腐蚀原因发生泄漏将会造成严重的影响。因此，在奥氏体不锈钢设备使用过程中，一定要根据实际情况，采取有效措施，防止或延缓腐蚀现象的发生。