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厂房通风管道腐蚀原因分析与对策

发布时间:2018-9-18 16:12:42      点击次数:348

  核电站通风系统主要功能是为各厂房通风散热,由风机房内的风机及分布在厂房内的通风管道组成,国内某核电站通风管道采用镀锌钢板,随着服役年限延长部分区域出现腐蚀情况,且由于腐蚀及设计不足多次出现脱落问题,该系统虽与核安全无关,但腐蚀脱落会带来工业安全问题,因此有必要对厂房通风管道腐蚀原因进行分析并给出解决方案。

厂房通风管道

  一、腐蚀原因

  锌在室外海洋大气环境中均匀腐蚀速率约为0.5-8μm/年,与碳钢材料相比,在大多数环境中镀锌层腐蚀速度平均比碳钢低22倍,且均大于10倍,因此选择镀锌层作为风管材料防腐层的设计是合理的。然而现场的镀锌层却在局部位置快速腐蚀,导致风管腐蚀不可用,结合现场风管腐蚀调查结果,风机出口、风门及前后风管、风管改变方向(靠近风机出口)位置是腐蚀敏感部位,这些位置的共同点主要表现在该区域气体压力发生明显变化,风机出口由于风机提供动能导致风压升高,风管转向位置、风门等有阻挡作用位置,风在风门表面、风管转向位置由于阻挡作用风速降低,根据流体能量守恒,流体动能降低时其静压能升高,即此位置均存在风压力升高,导致空气中的水蒸汽分压升高,当水蒸汽分压超过形成凝结水,而空气中氯离子溶解于水中形成侵蚀性环境。锌在含有氯离子的水溶液介质中典型腐蚀速度为20-70μm/年,远远高于大气环境中十倍以上,而风管镀锌层厚度仅20μm,将在短时间内消耗,无法起到保护作用。

  水凝结将发生在风机出口、风门前后、风向改变位置,随风管深入汽机厂房越远,凝结水/腐蚀发生频率、严重程度降低。

  二、腐蚀模式

  厂房通风管道中输送的介质是来自于室外的高湿度、高盐份的空气,同时局部存在上述描述凝结水环境,风管材料在这些环境中主要表现为阴极吸氧去极化控制的电化学腐蚀,腐蚀形式上有均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀。

  镀锌层在大气环境和凝结水中表现为均匀腐蚀,但在有凝结水环境腐蚀速度显著增大,因此现场易产生凝结水的位置镀锌层很快消耗完,碳钢开始腐蚀。

  当镀锌层消耗至出现局部基体铁裸露时,碳钢与镀锌层出现电偶腐蚀。在风管材料连接部位,采用搭接方式锚固,从而有缝隙存在,当处于干燥环境时,空气中氯离子及湿气并不容易进入缝隙,不会发生严重腐蚀,但当存在凝结水时,含氯离子的凝结水进入缝隙,促进了缝隙腐蚀发生,其腐蚀速度远大于均匀腐蚀。

  风管材料之间通过铆接方式连接,所采用的铆钉材质为工业纯铝,当镀锌层在风管制作过程中破损或因腐蚀消耗完时,铆钉会与铁基体发生电偶腐蚀,且在有凝结水环境时电偶腐蚀效应会加剧,使得铆钉被迅速消耗,从而导致连接强度不足,连接构件脱落,如风门脱落,风管连接部位脱落等现象发生,是腐蚀掉落的主要原因之一。

  三、对策

  风管发生腐蚀而提前失效主要原因来自于凝结水的产生,在凝结水产生的风管段原有的镀锌碳钢已经无法满足实际需求,因此在这些部位建议采取加强防腐措施,可考虑更换材质有316L不锈钢或玻璃纤维增强聚合物风管。

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