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华能上海石洞口第二电厂全厂的阴极庇护主要包括下列内容。
1.地下钢管桩、地下管道、埋地钢结构庇护;
2.轮回水管(厂内部门)庇护;
3.轮回水管(厂外部门)庇护;
4.轮回水泵房的拦污栅、旋转滤网及轮回水泵泵体庇护;
5.凝汽器庇护;
6.卸煤码头钢管桩庇护。
其中,1、2、4、5项由美国萨金·伦迪工程公司设计,第3项由上海市地道工程设计院设计,第6项由上海中腐防蚀新技术研究设计。
1 地下钢管桩、地下钢管道、埋地钢结构的阴极庇护
凭据上海地域的土质,对于自力(电气上不加专门的毗连线)的钢管桩、地下管道、埋地钢结构等生般不需要采用防腐涂料、牺牲阳极或外加电流等专门的防腐措施,只要接纳适当增加钢管桩的壁厚来延长它的使用寿命即可。设计中,由于没有任何防护措施,只要接纳适当增加钢管桩的壁厚来延长它的使用寿命即可。设计中,由于没有任何防护措施,以每一年0.025mm的侵蚀速度计较,钢管桩管壁的设计余度斟酌为1.5mm。这些自力的地下钢构件在施工时较简单。经验讲明,这样的设计裕度是可行的。
设计中,电厂的主厂房、*囱、灰库等年夜型建筑物的钢管桩、地下管道等埋地钢结构,组成一个"非自力"系统;即它们在电气上与全厂的避雷及接地网相毗连。在此,这部门钢结构受交流杂散电流的影响年夜,侵蚀速度就比自力的钢结构系统要严重。
设计中,为削减杂散电流对钢结构的影响,采用牺牲阳极法对钢构件进行庇护。施工时,在地下钢构件就位后,将"牺牲阳极"安置在适当的范围内,并同结构件毗连。全厂共埋进500余支"锌—铝—镉合金牺牲阳极",设计寿命为40年。
1998年10月,对主厂房、*囱等钢管桩接地网络进行了庇护电位值丈量(见表1)。
表1 钢管桩接地网络庇护电位值的丈量(相对Cu/CuSO\-4)-V
由表1讲明,主厂房钢管桩接地网络电位处在-0.660～-0.674V,接近钢的自然侵蚀电位,钢桩处于侵蚀状态;输煤皮带栈桥、除尘器钢架钢管桩接地网络达不到-0.85V,庇护电位尚不足,预计庇护度到达80左右;因而可知接地网络都处于庇护不足状态。分析认为,阳极数目不够、散布不都可能是主要缘由。
2 埋地轮回水管(厂内部门)庇护
曩昔,人们单一接纳管道内、外涂刷涂料或外包玻璃钢以阻遏管道与土壤之间接触;但由于管道在安装时涂层发生破损,或管道埋地后涂层自己发生自然老化,侵蚀便在这些袒露概况发生,侵蚀电流在这些区域年夜年夜增加,终造成管道局部侵蚀加速,甚至穿孔。
在沿海地域,土壤电阻率较低,我国沿海地域土壤电阻率一般在20Ωm左右,土壤电阻率的年夜小是表征土壤侵蚀性年夜小的一个重要标志。一般地域土壤侵蚀性分级尺度见表2。
表2 一般地域土壤侵蚀性分级尺度
今朝,埋地轮回水管的庇护一般采用涂料防腐和阴极庇护联合措施。外涂防腐层可以使概况电阻提高。为削减对其他钢结构杂散电流的影响,阴极庇护宜采用牺牲阳极法。
埋地钢质轮回水管的外径为3.1m,壁厚12mm,总长度约3000m。联合庇护措施除内、外壁采用环氧沥青防腐涂料外,还采用牺牲阳极法对其阴极庇护:在轮回水管内设有1452支(每支127×127×722,约97.5kg)锌阳极,沿轮回水管道内部底部以9m间距交织安装,留出0.914m的通道(见图1)。此外,在轮回水管四周还埋设了总计约2500支的地床阳极,每支地床阳极重约22kg,材料为锌—铝—镉合金牺牲阳极;采用直径为6mm的钢筋直接焊在轮回水管上(见图2)。为了下降地床阳极的接地电阻,埋地牺牲阳极还使用填包料。其成份为30生石膏粉,60膨润土及10工业硫酸钠;填包料的厚度不小于50mm,并保证阳极四面填料夹杂平均、厚度一致、密实;填包料采用棉质布袋预包装及现场包封。埋地牺牲阳极的埋设深度以阳极顶部距地面不小于1m为好。
图1 轮回水管内牺牲阳极安装示意图
图2 轮回水管外部牺牲阳极安装示意图
在牺牲阳极埋地后10天左右,管道将极化到一般庇护电位范围;此时,可经由过程多个专门的接线箱内的端子,测得轮回水管道的对地电位。牺牲阳极投进运行后,应定期对管道进行电位测试,需要时调整牺牲阳极的数目和位置,直至管道均处于庇护状态。
今朝实测的庇护电位值见表3。
表3 轮回水管线庇护电位丈量数据表(相对Cu/CuSO4)-V
因未对轮回水管内牺牲阳极的"牺牲"情况进行检查,牺牲阳极状态不明;估量管内的牺牲阳极作用不会太年夜。参照我国石油工业部制定的规范和尺度,测得的庇护电位值应为-0.85V或更负(相对Cu/CuSO\-4参比电极)。由表3数据可见,庇护电位在-0.940～-1.409V(相对Cu/CuSO\-4参比电极)之间,可见庇护效果很好。分析认为,由于土壤电阻率低,地床阳极起了主要的作用。
3 轮回水管(厂外部门)庇护厂外部门
轮回水管系指从轮回水泵房至长江的取、排水口的二条取水管和二条排水管。
电厂的取、排水管由壁厚为0.3m的混凝土拼装管组成。两条取水管内径为4200mm,每根长度为889.60m;两条排水管内径为4200mm,每根长度为383.80m。这一段的年夜部份未采用阴极庇护。可是在取、排水管的垂直顶升段采用了牺牲阳极法进行庇护(见图3)。在地道的垂直顶升段安装有36个ZAC-1型阳极,每一个阳极重量为80kg,4段共114个;在顶升管段的钢格栅及混凝土管段上,装有25个ZAC-2型阳极,每一个阳极重39kg,4段共100个。选用中船总第725研究所生产的锌—铝—镉合金牺牲阳极。
图3 取、排水管的垂直顶升段采用牺牲阳极法庇护
由于没法检查,对取、排水管的垂直顶升段所采用的牺牲阳极状态没法确认。
4 轮回水泵房的拦污栅、旋转滤网及轮回水泵泵体庇护
轮回水泵房中的栏污栅、旋转滤网及水泵泵体等装备在电厂中起着重要的作用,且工作情况恶劣,所以在设计中除斟酌利便更换及选用优质材料外,还采用适当的阴极庇护措施。
对轮回水泵站的拦污栅、旋转滤网及水泵泵体采用了外加电流法进行庇护。共设置12支可调辅助阳极和3支参比电极。辅助阳极由CorrosionService公司提供,长的辅助阳极尺寸达17.6m,用预埋的角钢支持,安装在厚6.5mm的PVC管内。用4台磁饱和恒电位仪供电,每台输出电压为50V,直流电流为7,恒电位仪由Good-allElectric公司提供。由于叶轮、年夜轴轴套均采用不锈钢,所以水泵内部未设外加电流庇护。
由于阳极、参比电极处水流很急,电缆被冲断,阳极、参比电极脱落,PVC管断裂,失往庇护作用,至使4台恒电位仪没法启用。曾在1995～1996年间对1A、1B拦污栅弥补采用了锌—铝—镉合金牺牲阳极庇护。1998年10月对2台轮回水泵检查发现:泵体内部的叶轮、轴、轴套(均为不锈钢)概况无侵蚀;泵体上端钢管内部涂层无缺,乳白色的厚环氧砂浆涂层坚硬,除上部2管节有局部(约0.40m2)脱落外未见侵蚀,分析认为是那时安装时损伤涂膜所引发;但在叶轮泵体上有3段长约40～80cm、深20～30mm,宽60mm以上的侵蚀带,空蚀区概况呈疏松蜂窝状。
5 凝汽器庇护
冷凝器的冷却管、板均为金属钛,具有优越的防腐能力;对冷凝器的水室内壁采用环氧重防腐涂料涂装。斟酌到冷凝器定期调养及维修,冷凝器采用了牺牲阳极庇护法,在后水室的支持杆和人孔盖上共装有30块250×150×30mm的阳极,在前水室共装有12块一样规格的阳极和4块350×30mm的阳极,阳极为锌—铝—镉合金。
1998年10月,对2号机的凝汽器内的牺牲阳极进行了查询拜访。发现冷凝器的冷却管、板概况亮光,水室内壁的环氧重防腐涂层完整,未见较着侵蚀。但在支持杆与管板的接触处四面有宽10mm以上的一周凹陷,仔细检查稍有不服,深度达6mm左右;由于概况涂上了一层新漆,所以未见侵蚀原貌。在锌—铝—镉合金阳极的概况,有一层很粗拙的厚约3mm的白色硬壳,四只边角有极小的缺损,可见锌—铝—镉合金其实不"牺牲",没有起到应有的庇护效果。
6 卸煤码头钢管桩庇护
电厂煤码头承重年夜,又遭到水流水平剪切力的作用,一般采用钢管桩。今朝,海水中采用阴极庇护方式来避免钢桩的电化学侵蚀,这一技术已日益成熟;它既可采用牺牲阳极法,也可采用外加电流法。前者一次性投资年夜,但治理相当利便。牺牲阳极一般采用铝合金材料,其使用寿命可达20～30年,它经由过程与钢的直接焊接实现电毗连,这一方式对以后更换阳极较为利便。外加电流法年夜优点在于能经由过程调理辅助阳极输出电流来改变阴极庇护所需的电流值,当海水介质的参数(温度,流速、含盐量)发生较年夜变化时仍能使钢桩电位处于庇护电位范围之内。外加电流法选用的辅助阳极主要有高硅铸铁、铅银和镀铂钛等几种类型。由于海水中存在年夜量的Ca 、Mg 离子,故随着阴极极化的进行,阴极概况发生的OH-与Ca 、Mg 离子连系生成的氧化膜可以使阴极庇护电流在后期比初始庇护值小三分之二。国外文献报道,对钢管桩在海水飞溅区有用的庇护方式是采用蒙乃尔合金400号(66Ni-31.5Cu-1.35Fe-0.90Mn)。今朝,在我国沿海地域的年夜型电厂煤码头钢管桩年夜大都采用外加电流阴极庇护。
煤码头(设计能力为35000t级)位于长江口,水质以淡水为主,时有海水倒灌。钢桩自下而上各段的侵蚀机理纷歧样,土壤区和全浸区以电化学侵蚀为主,潮差区和全浸区之间以组成氧浓差电池为主的侵蚀,浪溅区以氧化侵蚀为主。为保证码头钢桩的使用寿命,曾斟酌过牺牲阳极方案对钢桩的全浸区及土壤区进行庇护;但历年水质资料讲明,由于江水的电阻率太年夜,牺牲阳极不能知足防腐要求;当海水倒灌时,江水的电阻率波动很年夜,是以,如用外加电流法庇护,将致使枯水期和丰水期阴极庇护电流相差达几十倍;所以,外加电流法庇护也要慎重斟酌。
原设计中,钢管桩的寿命以敷裕度来保证,即对每根钢管桩采用3种分歧厚度的普钢管焊接,在钢管桩的严重侵蚀部门(潮差段和全浸区)除增加壁厚外,还外加防腐油漆,而对年夜部门管段(土壤段)没有任何防护。
施工中由于起吊及桩头处置等缘由,防护涂漆层损伤严重,因而增加了一项工序,即采用水下涂料SM-2环氧沥青对钢桩的潮差段进行了二次庇护。(因那时干式护套工艺还没有成熟,故仅仅涂刷到低潮位)
电厂投产后,1996年对煤码头钢桩的侵蚀情况查询拜访发现,经过前6年浸泡,潮差段根部的SM-2涂膜与钢管桩剥离,泛起"裙边"状态;采用干式护套下潜探测发现,在2m深的全浸区钢桩概况泛起分歧水平的坑蚀。这改变了曩昔认为在淡水介质中,码头钢桩不会遭到较着侵蚀的观念。
同年对煤码头钢管桩阴极庇护方案计议时,对码头284根直径为900mm的钢桩提出了进一步完善的庇护方案,即采用涂层及外加电流阴极庇护联合防护(见图4)。
图4 煤码头钢桩庇护示意图
潮差段采用干式护套施工工艺,涂料选用ZF101环氧砂浆。
全浸区及土壤区采用外加电流庇护,每根钢桩侧壁安装2支高硅铸铁辅助阳极,共568支。阳极安插成切近式并带有PVC护套屏障。
为利便外加电流的实施,设计时将整个码头分成10个单元庇护区,每一个区约30根钢桩,设恒电位仪一台,并配3个参比电极(其中,一个为控制电极,2个为丈量电极)。所有的电缆经分区单元的收集箱与控制室恒电位仪和微机自动监测系统相连。
表4 钢桩后背、侧面和正面的庇护实测电位值(相对Cu/CuSO\-4)-V
通电一周后达恒电位时,用Cu/CuSO\-4参比电极实测钢管桩的电位值(见表4),从表4可见,所有煤码头钢管桩均进进庇护状态。
从丈量成效可以看到,虽然阴极庇护系统调试时江水电阻率接近4000Ω.cm,但钢桩仍能很快到达极化。正常值为-0.85～-1.10V,而且各部位的电位散布也相当平均。这是由于采用空心园棒状阳极结构,增加了阳极的概况积,从而使阳极、阴极面积比得以提高;同时阳极安装了屏障套后使阳极输出电流更为平均。
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