海水管路典型部件腐蚀失效现状与应对
2025-02-12 14:06:38
作者：腐蚀与防护 来源：腐蚀与防护
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海水管路在电力、舰船、石油等领域中扮演着重要角色，可分为岸基海水管路和离岸海水管路。
岸基海水管路应用于核电、火电等领域，具有管路规模大、运行规律等特点；
离岸海水管路则应用于舰船、海上石油平台等，管路规模小且运行环境不稳定。
海水管路部件主要由金属材料制成，经历了碳钢、不锈钢、铜合金、钛合金等几代更替，但这些材料在海水环境中均存在腐蚀风险，导致部件失效。
海水换热器是船舶动力系统和核电站冷却系统的重要组成部分，其管程通海水，壳程通热流体。换热管是换热器中最易失效的部位，常见材料有铜合金和钛合金。
铜合金换热管的优点是传热性能好，能在海水中形成耐蚀膜层，但易发生冲刷腐蚀、垢下腐蚀和微生物腐蚀。冲刷腐蚀是由于局部流速过高或海水中固体颗粒冲刷导致保护膜破坏，进而使管壁减薄直至穿孔。垢下腐蚀和微生物腐蚀则是沉积物和微生物在管内壁形成微电池，导致局部腐蚀。为避免这些问题，需合理设计管路、过滤海水、选用阻垢和防污技术。
钛合金换热管耐蚀性优异，但也会因冲刷腐蚀和电偶腐蚀失效。冲刷腐蚀是由于局部流速过高和固体颗粒冲刷加速磨损过程。电偶腐蚀是钛合金与其他金属部件接触时，形成“大阴极、小阳极”状态，导致其他金属部件快速腐蚀。此外，氢气的产生和累积也会对钛合金换热管造成影响。为防止这些问题，需保证部件间绝缘，避免电偶腐蚀风险高的部件接触，并注意避免氢气产生。
海水管路中的阀门主要用于控制管路开关和调节流量，常见有截止阀和蝶阀。青铜是阀门常用的材料，其腐蚀失效类型包括缝隙腐蚀、冲刷腐蚀和空泡腐蚀。缝隙腐蚀发生在阀门常闭状态下，缝隙内易诱发腐蚀，导致密封失效。冲刷腐蚀和空泡腐蚀则是由于阀门状态转变导致的高流速海水冲刷和压力差产生气泡破坏。为降低腐蚀风险，需优化阀门密封结构，避免长时间小角度开启阀门，并减少海水中的固体颗粒。不锈钢阀门的腐蚀失效则与材料本身有关，如热处理工艺不合格等。泵是海水系统的重要部件，负责向管路中供给海水。泵叶轮是最易失效的部件，主要失效类型为冲刷腐蚀和空泡腐蚀。叶轮在高流速旋转过程中，边缘处流速高，易受海水中固体颗粒冲刷腐蚀。同时，不同位置的压力差导致气泡产生和溃灭，引发空泡腐蚀。为避免这些问题，需合理设计泵、选择耐磨材料或涂覆耐磨涂层。此外，泵体、泵轴等部件也会因腐蚀疲劳失效，需在选材时考虑耐蚀性和疲劳性能。
海水管路部件的腐蚀失效类型与使用环境和材质密切相关。在设计过程中，应针对服役工况优化设计、合理选材。冲刷腐蚀和空泡腐蚀是最常见的腐蚀类型，通常由局部高流速和海水中固体颗粒引起。
因此，在设计时应减少紊流、漩涡的出现，避免腐蚀薄弱区布置。在使用过程中，需减少海水中的固体颗粒和海生物，防止卡滞和堵塞。对于不同材料部件接触部位，需严格绝缘，避免电偶腐蚀和缝隙腐蚀。同时，制造工艺不合格也是导致部件腐蚀失效的常见原因，需严格管控加工质量。针对特殊腐蚀失效类型，如氢腐蚀、腐蚀疲劳等，应在设计阶段考虑降低腐蚀风险。
来源：上海金属腐蚀与防护
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