海河口泵站水泵選型防腐措施應(yīng)用

毛少波，楊俊寶，韓云鵬

（天津市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，天津 300024）

海河口泵站水泵選型防腐措施應(yīng)用

毛少波，楊俊寶，韓云鵬

（天津市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，天津 300024）

通過(guò)研究海水水泵的腐蝕機(jī)理和腐蝕類型，結(jié)合水泵腐蝕位置和腐蝕強(qiáng)度等特點(diǎn)，分析了多種因素對(duì)水泵腐蝕的影響，同時(shí)為解決腐蝕問題，從水泵材料選擇、涂層和陰極保護(hù)措施等方面采取了多種措施，取得了較好的防腐效果，為類似工程的水泵選型工作提供了一定借鑒。

海河口泵站；水泵腐蝕；防腐；陰極保護(hù)

1 工程概況

海河口泵站位于海河干流末端漁船道引河河道入海口處，泵站設(shè)計(jì)排水流量為230m3/s，為大（1）型Ⅰ等工程。泵站開工日期為2014年底，2016年主體工程建成。泵站可與海河防潮閘形成互補(bǔ)，共同降低海河干流水位，保證汛期排澇安全。

由于工程位于海河入海口，面臨海水的腐蝕，泵站設(shè)計(jì)在水泵防腐蝕方面進(jìn)行了重點(diǎn)研究和分析。

海河口泵站擬采用7臺(tái)豎井貫流泵，葉輪直徑3200mm，轉(zhuǎn)速115r/min。海水是含鹽量很高的電解質(zhì)溶液，對(duì)金屬有極強(qiáng)的腐蝕作用。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，天津地區(qū)海水Cl-平均含量10g/L，最大值20g/L，屬于淡海水介質(zhì)。鑄鐵和碳鋼在海水中的平均腐蝕速率為0.2～0.3mm/a。水泵在制作過(guò)程中，不可避免地存在多種電位不同的材料和必要的縫隙結(jié)構(gòu)，增加了水泵腐蝕的可能性，造成的局部腐蝕損失也會(huì)更加嚴(yán)重，其腐蝕速度可達(dá)一般平均腐蝕的5～7倍。同時(shí)考慮到水泵在運(yùn)行過(guò)程中可能存在干濕交替的工作條件，也可能存在水蒸汽的作用，另外還會(huì)受到高速水流的沖擊和泥沙、貝殼摩擦等，工作環(huán)境十分惡劣。水泵發(fā)生嚴(yán)重腐蝕后，將直接影響整個(gè)泵站的運(yùn)行，因此，在水泵選型過(guò)程中，需對(duì)各方面進(jìn)行研究和比選，采取相應(yīng)防腐措施，以保證水泵的可靠運(yùn)行。

2 腐蝕特點(diǎn)

同淡水相比，海水中的雜質(zhì)更多，泥沙、貝殼等雜質(zhì)加劇了水泵的機(jī)械沖刷磨損，對(duì)水泵材料的物理性能要求更高。在水泵物理磨損的同時(shí)，各種化學(xué)腐蝕也在共同作用，尤其是在海水中，化學(xué)腐蝕所占比重更大。

本工程電解質(zhì)的含量較高，有利于腐蝕原電池的形成，提高了水泵的腐蝕速率。同時(shí)水泵中容易附著海洋生物，其附著表面容易形成缺氧點(diǎn)腐蝕，同樣加劇了水泵的腐蝕破壞。

3 防腐措施

3.1 水泵材質(zhì)選擇

目前制作水泵的主要材質(zhì)包括鑄鐵、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。其中制作海水泵通常有含Ni鑄鐵、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。

其中含Ni鑄鐵同普通鑄鐵相比，耐海水腐蝕性和機(jī)械性能均有較大幅度提高，且成本低廉，是制作泵體及零件最經(jīng)濟(jì)的材料。部分含碳量較低的奧氏體不銹鋼的耐全面均勻腐蝕的能力較好，但是抗點(diǎn)蝕好縫隙腐蝕的能力一般。

雙相不銹鋼晶體組織中鐵素體和奧氏體各占一半，兼有鐵素體和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)：具有鐵素體不銹鋼較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕特性，也具有奧氏體不銹鋼優(yōu)良的韌性和耐海水腐蝕性質(zhì)。其缺點(diǎn)是價(jià)格較高。

海河口泵站所輸運(yùn)介質(zhì)為淡海水介質(zhì)，通過(guò)對(duì)各部位腐蝕機(jī)理和受力特性的分析研究，在綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性的前提下，最終確定水泵各部分材質(zhì)，如表1。

表1 水泵各部位材質(zhì)

3.2 表面處理技術(shù)

針對(duì)海水防腐的金屬結(jié)構(gòu)表面處理技術(shù)十分多樣，最常見的是各種涂層和填縫劑。綜合分析水泵各部分腐蝕特點(diǎn)，借鑒相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，最終確定海河口泵站水泵各部件采用的表面處理技術(shù)。

（1）暴露在大氣中的未加工表面，噴砂后采用刷涂?jī)蓪硬缓U的防銹底漆處理。

（2）所有與水有接觸的非加工表面在表面達(dá)到Sa2.5級(jí)表面要求后，涂覆兩層環(huán)氧富鋅涂料。

（3）埋件與混凝土接觸表面涂以防護(hù)漆，非接觸面在表面達(dá)到Sa2.5級(jí)表面要求后，涂覆兩層環(huán)氧富鋅涂料。

（4）所有金屬精加工表面在運(yùn)輸前用溶劑清洗，然后涂一層防銹化合物。

（5）廠家在水泵制造過(guò)程中盡量避免小縫隙的出現(xiàn)。當(dāng)小縫隙不可避免時(shí)，需采用適宜的涂劑（膏）對(duì)縫隙進(jìn)行填充處理。

（6）零件連接部位，螺栓孔及螺帽的處理以及螺紋的防松處理時(shí)，也需進(jìn)行相應(yīng)的防腐涂料涂覆和填充。

3.3 陰極保護(hù)技術(shù)

陰極保護(hù)技術(shù)是解決海水泵防腐的重要手段之一。常見的海水泵保護(hù)方式為外加電流保護(hù)和犧牲陽(yáng)極保護(hù)。其中犧牲陽(yáng)極保護(hù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、可靠及電位均勻等優(yōu)點(diǎn)。外加電流保護(hù)的方法雖然效果較好，但是投資較高，運(yùn)行及維護(hù)成本也較高，在水泵中的應(yīng)用易受到軸套管等部位屏蔽作用的限制。綜合分析比選后確定海河口泵站采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)方案。

在陽(yáng)極的布置上，根據(jù)泵結(jié)構(gòu)和各部位可能的腐蝕程度來(lái)確定陽(yáng)極的布置位置和數(shù)量，保證以有限數(shù)量的陽(yáng)極獲得最佳的電流分散能力。參數(shù)控制上以被保護(hù)表面各部分電位負(fù)移300mV為最佳，至少保證負(fù)移200mV。最終確定采用6條鋅合金犧牲陽(yáng)極，其中進(jìn)水管兩條，導(dǎo)葉體內(nèi)腔兩條，出水管內(nèi)壁兩條。設(shè)計(jì)壽命為一個(gè)大修期，為8年。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，海河口泵站已經(jīng)投入使用，結(jié)合一段時(shí)間的觀察和檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，高防腐性水泵材料、高水平表面處理技術(shù)及陰極保護(hù)技術(shù)這一系列防腐措施的聯(lián)合應(yīng)用，不僅達(dá)到了較好的水泵防腐效果，而且運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單易行，是值得推廣的。同時(shí)意識(shí)到海水水泵防腐是一項(xiàng)長(zhǎng)期且復(fù)雜的工作，還有待進(jìn)一步探索和研究。

［1］張洪蘭，樊希春.海水泵的腐蝕問題與對(duì)策［J］.農(nóng)業(yè)設(shè)備與車輛工程，2009，8（217）：60-61.

［2］林玉珍，李煥文，雍興躍，等.海水輸送泵的腐蝕與陰極保護(hù)技術(shù)應(yīng)用的研究［J］.全面腐蝕控制，1996，4（10）：8-11.

［3］胡明磊，徐科，劉洪群，等.某核電廠循環(huán)水泵葉輪失效原因分析及防護(hù)措施［J］.表面技術(shù)，2016，9（45）：214-219.

［4］曠仲和.汽輪機(jī)海水系統(tǒng)防腐原因分析及綜合治理措施［J］.熱力透平，2011，3（40）：220-224.

［5］俞文英.循環(huán)水泵的防海水腐蝕［A］.全國(guó)火電大機(jī)組（30MW級(jí)）競(jìng)賽第34屆年會(huì)論文集［C］.2005.

［6］盧洪濤，陳漢明.海水泵泵軸腐蝕原因分析及對(duì)策［J］.核電安全，2010，4（3）：360-366.

［7］張文波，龐其偉.大型海水循環(huán)泵腐蝕與防護(hù)技術(shù)應(yīng)用［C］.腐蝕與防護(hù)，2009，6（30）：420-422.

Application of anti-corrosion measure in pump selection process at Haihe River pump station

MAO Shao-bo， YANG Jun-bao， HAN Yun-peng
（Water Conservancy Survey and Design Institute of Tianjin， Tianjin 300204，China）

Based on the research of corrosion mechanism and category， with the characteristic analysis of pump corrosion position and intensity，we studied the influence of various factors which could lead to the corrosion.We also took some measures on the aspect of material， paint coat， cathodic protection to solve the corrosion problem and achieved the expected goal.These would provide some reference and guidance of pump selection for similar project design.

Haihe River pump station； pump corrosion； anti-corrosion； cathodic protection

TV74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-9900（2017）06-0049-03

2017-10-13

毛少波（1976-），男（漢族），天津人，高級(jí)工程師，主要從事水工建筑物設(shè)計(jì)工作，（Tel）13920024657。

王艷肖）