根据腐蚀分析结论，建议电厂对腐蚀严重的工业水管道进行彻底更换，可以选用衬塑碳钢管道；运行中，加强工业水系统的杀菌处理，监控微生物滋生情况。

[1] GB -2007 工业循环冷却水处理设计规范[S].

[2] 王洋, 张晓健, 陈雨乔等. 给水官网管壁铁细菌生长特性模拟及控制对策研究[J], 环境科学, 2009(11); 3295.

[3] 许萍. 市政再生水补水的电厂循环冷却水系统微生物特征及控制技术研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2012: 7,18-20.

[4] 腐蚀与防护手册, 第1卷[M]. 北京:化学工业出版社, 2008: 176.

0 引言某电厂装机容量为两台1000MW超临界火电机组，其工业水系统采用通潮河网的河水作为水源，来水加入次氯酸钠、混凝剂后进入澄清池，处理后清水进入工业水池，通过两台工业水泵供给用户。工业水的最大用户为脱硫工艺水箱补水，为间断性用水，日用量约6000吨。工业水池后的工业水系统管道均为无缝钢管，材质为优质碳素结构钢，初始壁厚6mm。2013年投运以来，随运行时间增加，内壁腐蚀泄漏情况日益严重，直接影响了机组脱硫运行的稳定性。泄漏点分布于工业水系统的大小管道，停运检修时发现内壁有大量棕黄色泥状沉积物。1 工业水管腐蚀检查1.1 管样宏观检查工业水管内壁腐蚀问题普遍存在，现场割取一段退役工业水管作为腐蚀分析管样，管样规格为Φ219×6mm，长约250mm。管样内壁腐蚀全貌如图1所示。整个内壁被厚层棕黄色沉积物覆盖，厚约2～4mm，上有鼓包突起，较大的鼓包直径约50～70mm，高约10～30mm。沉积物层与内壁附着牢固，但在切割时受管壁热膨胀及振动作用，整体大片脱落。对4个不同部位的棕黄色沉积物进行X荧光分析及灼烧检测，结果详如表1所示。沉积物中铁含量均高达90%以上（以氧化物计），可见管内壁的棕黄色沉积物主要为腐蚀产物。同时，沉积物经450℃灼烧，质量减少10%左右，其中有机物含量也较高。清洗后，管样无明显腐蚀坑处的剩余厚度约为5mm，估算管壁全面腐蚀速率约为0.2mm/a。按照GB-2007《工业循环冷却水处理设计规范》规定，碳钢设备水侧腐蚀速率应小于0.075mm/a[1]，与之相比，电厂工业水管的腐蚀速率明显偏大。选择管样内壁鼓包部位进行点蚀检查，如图1A、B处。鼓包壳外侧为棕黄色，内侧的腐蚀产物断面有明显层状夹杂，体视镜下观察，由水侧到管壁侧，交替出现黑色层与黄色层，如图2所示。图1 管样内壁腐蚀全貌图2 鼓包壳内侧腐蚀产物形貌（×10）图3 鼓包腐蚀产物脱落后的内壁及残留物（X10）表1 内壁沉积物检测结果汇总表?图4 鼓包处清洗后的内壁腐蚀坑（X20）图3 为鼓包处腐蚀产物脱落后的内壁，表面粗糙，有交错分布的腐蚀坑，坑底残留薄层棕黄色腐蚀产物。清除鼓包处腐蚀产物后，测量A、B两处的腐蚀坑深度分别约为1.8mm、2.4mm。A处清洗后内壁的腐蚀坑形貌如图4所示。宏观检查可见，工业水碳钢管道 管样微观检查为了确认点蚀原因，在管样鼓包处进行了微观检查，检查方法包括：材质光谱分析、鼓包内腐蚀产物及腐蚀坑底部的电?材质光谱分析工业水管的选材为碳钢无缝管，在管样鼓包处的外壁取点，采用直读光谱仪，进行了材质检测，如表2所示。检测结果表明，其主要成分含量符合GB/T8163中10#优质碳素结构钢的要求，腐蚀坑处的材质无 鼓包处电镜能谱分析采用电镜能谱原位分析方法，对管样鼓包处的腐蚀产物、腐蚀坑底的5个典型部位进行了元素分析，主要元素质量比结果如表3所示。根据电镜能谱检测结果，分析可见：（1）外观黑色与黄色的沉积物均为碳钢管道的腐蚀产物，两者仅铁元素和氧元素的比例稍有不同；（2）工业水管腐蚀产物的底部、内壁残留薄片、腐蚀坑底部均有腐蚀性的氯元素检出，且有坑底富集现象。内壁腐蚀坑处由浅及深，含量从约1%至约5%，即越靠近管壁腐蚀坑底部，氯含量越高；（3）除铁、氧等构成的腐蚀产物主要成分外，沉积物中含有1～2%的硫。表2 工业水管材质检测结果?表3 电镜能谱原位分析结果（质量比，%）?2 工业水水质工业水水源为通潮河段河水，水质变化较大，河水入厂后流程如图5所示。电厂日常检测报表显示，工业水的pH值在7～8之间，氯化物不超过200mg/L，CODCr在30mg/L左右，运行中监控澄清池出水的余氯小于0.1mg/L，有时为0。图5 工业水处理流程简图图6 工业水泵出口水样中棕黄色小颗粒表4 工业水水质检测结果?为了分析工业水水质对腐蚀的影响，在澄清池出口、工业水泵出口分别取水样，进行相关指标检测，检测结果如表4所示。工业水泵出口取样时，发现原本无色透明的水样，逐渐变浑浊，久放后水中出现棕黄色小颗粒，并缓慢沉淀，如图6所示。对表4中数据比较分析可见：（1）澄清池出水与工业水泵出水的含盐量不高，pH值为中性；（2）水中氯化物含量较低，且工业水泵出水略低于澄清池出水的氯化物含量；（3）工业水泵出水中的硫酸盐含量升高，约为澄清池出水的两倍；（4）工业水泵出水中总铁含量剧增，将近澄清池出水的100倍，工业水系统腐蚀严重；（5）工业水泵出水中的有机物含量增加，其CODMn约为澄清池出水的两倍。对以上工业水水样变浑浊并沉淀的现象、两个水样的水质变化、沉积物检测结果进行综合分析，判断工业水系统中有微生物滋生，包括引起碳钢管道腐蚀的铁细菌。判断主要依据包括：（1）工业水适宜微生物滋生。工业水补水为地表水，水中溶解氧、有机物、氮、磷等营养成分较为充足，水温亦适合微生物生存。澄清池进水虽投加次氯酸钠杀菌，但出水余氯很低，甚至为零，很难彻底杀灭和控制工业水中的微生物，而稳定余氯0.3mg/L方可有效控制管内铁细菌的生长[2]；（2）工业水管内壁沉积物中有机物含量较高，可能为微生物滋生所致，如表1所示；（3）工业水系统具备铁细菌滋生的特定环境。铁细菌是好氧细菌，但在溶解氧小于0.5mg/L的水中也能生长，且嗜中性环境，最适宜温度为30～50℃。铁细菌在总铁含量1～6mg/L的水中繁殖旺盛，而检测工业水的总铁含量为2.3mg/L[3]；（4）工业水中有铁细菌滋生特征表现。工业水取样后逐渐变浑浊，产生棕黄色颗粒，并沉淀这一现象，其反应式如下：通过以上反应式，铁细菌将溶于水中的亚铁离子转化为不溶于水的三氧化二铁的水合物，即外观随颜色深浅呈棕黄色至棕红色的腐蚀产物，腐蚀极为严重时会产生红水[2]；（5）工业水中硫酸根增加一倍。铁细菌产生的Fe3+离子具有强氧化性，可以把硫化物等低价硫氧化成硫酸，与之相关的腐蚀产物中含有硫元素[3]。3 腐蚀原因分析电厂工业水管腐蚀问题主要表现在两个方面：（1）管壁全面腐蚀速率高于设计值；（2）局部点腐蚀泄漏。分析认为，影响腐蚀的主要因素包括微生物（以铁细?微生物对腐蚀的影响微生物腐蚀是指微生物及其生命活动而引起或促进的腐蚀，在水系统中广泛存在[3]。工业水水质分析部分说明工业水系统中有微生物滋生，包括引起碳钢管道腐蚀的铁细菌。根据腐蚀理论，碳钢在水溶液中的电化学腐蚀不能彻底避免。腐蚀电极反应包括阳极金属的溶解（Fe Fe2++2e），阴极反应分为析氢和吸氧两种反应。正常情况下，碳钢在中性水中的腐蚀速率较慢，腐蚀程度在设计年限内可接受。但若水中滋生了铁细菌之类的好氧微生物，可将水中的亚铁离子（Fe2+）转化成三价铁离子（Fe3+），生成大量不溶于水的棕黄色或棕红色黏泥状腐蚀产物（主要是Fe2O3·xH2O和胞外聚合物），不仅直接加速碳钢的腐蚀过程，其腐蚀产物不断沉积在管壁上，将诱发沉积物下的局部 沉积物对腐蚀的影响管壁上的沉积物增加了金属表面的不均匀性，容易形成局部点蚀穿孔。其腐蚀机理为：沉积物下因O2扩散迁移不畅，形成贫氧，氧的还原就逐渐减缓，OH-浓度降低，随着铁不断溶解，沉积物内的溶液中积聚了过多的正电荷（Fe2+），受其吸引离子半径小、迁移能力强的Cl-通过电泳迁移进来，使得沉积物下氯化物浓度增加。而沉积物下氯化亚铁发生水解，反应见下式：水解造成沉积物下的溶液酸化：Cl-浓度高，会加速铁溶解，而这又造成更多的Cl-迁移进来，如此循环往复，形成了自催化过程，该处腐蚀加速进行，最终金属管壁被腐蚀穿透，造成泄漏[4]。工业水管腐蚀坑底部、垢层下部有腐蚀性的氯元素富集。管壁腐蚀坑部位由浅及深，含量从1%升高至5%，越靠近管壁腐蚀坑底部氯含量越高。由此可见，沉积物下存在自催化闭塞电池腐蚀。综上所述，微生物腐蚀与沉积物下自催化腐蚀是造成电厂工业水管严重腐蚀的主要原因，在管壁沉积物中常有微生物滋生，两者互相促进，进一步加剧腐蚀。4 结论与建议电厂工业水碳钢管道腐蚀严重，整个内壁被厚层腐蚀产物覆盖，管样全面腐蚀速率约0.2mm/a，与设计值0.075mm/a相比，明显偏大，且有多处点腐蚀，乃至泄漏。通过X荧光检测、电镜能谱分析、水样检测分析，确认工业水管严重腐蚀的主要原因有两个：（1）微生物（以铁细菌为主）腐蚀；（2）沉积物下自催化腐蚀。两者互相促进，使得腐蚀加剧。根据腐蚀分析结论，建议电厂对腐蚀严重的工业水管道进行彻底更换，可以选用衬塑碳钢管道；运行中，加强工业水系统的杀菌处理，监控微生物滋生情况。参考文献[1] GB -2007 工业循环冷却水处理设计规范[S].[2] 王洋, 张晓健, 陈雨乔等. 给水官网管壁铁细菌生长特性模拟及控制对策研究[J], 环境科学, 2009(11); 3295.[3] 许萍. 市政再生水补水的电厂循环冷却水系统微生物特征及控制技术研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2012: 7,18-20.[4] 腐蚀与防护手册, 第1卷[M]. 北京:化学工业出版社, 2008: 176.

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