0　引言

随着“一带一路”倡议的实施，国内越来越多的电力企业开始大力实施“走出去”的海外发展战略，采用直接投资或者间接投资的形式在东南亚，非洲和南美洲开展电站项目建设。这些电厂大多依托沿海港口建设，采用海水循环冷却系统。

相比较于内陆电厂采用江水、河水、水库水甚至空气作为冷却介质，海水是一种具有较强腐蚀性的介质，含盐份、氯离子和有机质等复杂成分。设备、管道一旦受到海水腐蚀，容易导致出现工作效率下降、维修费用增加、使用寿命缩短等问题。金属材料的腐蚀损伤甚至可能引发机组停机或降负荷运行，从而减少发电量，带来巨大的经济损失。

委内瑞拉地处南美洲，属典型的赤道性气候，山地温和，低地炎热，年平均气温为26℃～ 28℃。中央电厂 6 号机为扩建 600 MW亚临界燃油及天然气的双燃料汽轮发电机组，位于委内瑞拉中北部加勒比海海边，是委内瑞拉技术zuixianjin的火力发电机组，全套主机均为国产设备。该工程已于当地时间 2016 年 5 月8 日零点顺利完成 168 h 可靠性考核运行并移交委方。

本文以委内瑞拉中央电厂 6 号机为例，研究海水对金属材料的腐蚀问题，针对性地采取一些控制腐蚀的措施，提出了滨海电厂仪表选型与安装设计方案。

1　海水腐蚀原理与材料防腐特性

1.1 海水腐蚀原理

海水是复杂的电解质溶液，其中溶解有一定量的氧，与海水接触的金属材料的腐蚀速度主要取决于氧扩散到金属表面的速度[1] 。对非钝态性金属而言，氧量的增加将加快它们的腐蚀速度 ；对钝态性金属而言，氧量的增加将促使氧化膜的形成，从而降低它们的腐蚀速度 ；由于海水中大量存在的氯离子，大多数金属在海水中不能建立钝态[2] 。

1.2 材料选择与防腐特性

选择合适的材料是控制腐蚀的首要任务，理想的耐腐蚀材料是其表面能够产生致密氧化膜而使海水不能直接接触其基体的材料 ( 耐腐蚀 ：腐蚀速度低于 0.10 mm/a)。常用于海水相关系统中且具有较高耐海水腐蚀能力的金属材料有钛 (Ti)、双相不锈钢 (2205)、奥氏体不锈钢 022Cr19Ni10(S30403，304L)、 奥 氏 体 不 锈钢 022Cr17Ni12Mo2(S31603，316L)、 铜 合 金(B10) 等[3]；非金属材料有高密度聚乙烯 (highdensity polyethylene，HDPE)、 玻 璃 钢 (glassfiber reinforced plastics，GRP)、聚四氟乙烯 (polytetra fluoroethylene，PTFE)，聚氯乙烯 (polyvinylchloride，PVC) 等。

2　仪表的防腐选型

仪表安装过程中取源部件、取样导管、仪表阀门及测量变送装置等需要长期接触海水。

因此，仪表设备应具有防腐蚀性能，对于户外仪表设备，应具有防盐雾腐蚀的能力。对于海水的仪表测量管路选取可参照汽轮机凝汽器管材选型，材质可与主管道相同，也可按照以下原则 ：

1) 当海水氯离子浓度小于 200 mg/L 时，海水的仪表测量管路可选 S30403。

2) 当海水氯离子小于 1 000 mg/L 时，海水的仪表测量管路可选用 S31603。

3) 直接采用双相不锈钢 (2205) 作为海水的仪表测量管路。

2.1 温度类仪表

热电偶 ( 阻 ) 温度保护套管一般宜采用与工艺管道同材质或者耐腐蚀性能优于工艺管道、焊接性能匹配的材料。测量静态海水介质的测温热电偶 ( 阻 ) 温度保护套管可以选用 S31603，应用于海水脱硫曝气池温度测量等。

测量具有一定流速海水时，为了提高耐磨损腐蚀，同循环海水接触的保护管采用双相不锈钢或者钛合金 ( 采用法兰安装 )，以提高使用年限，可应用于凝汽器循环水温度测量等。对响应速度要求不高时，温度保护套管也可以采用非金属材料，如 PTFE。

2.2 压力类仪表

在压力、差压类信号的测量管路安装设计中，隔离器得到了广泛使用，它使得腐蚀性介质免于直接进入仪表。不过隔离器虽然解决了防腐问题，但由于需要填充隔离液，使用一段时间后要补充或更换隔离液，而且存在着隔离液的泄漏等问题，因此压力类仪表可选用带不锈钢膜盒的隔膜压力表和隔膜压力类变送器(法兰连接 ) [4] 。

2.3 流量液位类仪表

对于热二次风流量 ( 工艺管道材料 ：Corten钢 ) 和 烟 气 流 量 测 量 ( 工 艺 管 道 材 料 ：ND钢 )，可以采用耐盐雾、耐高温腐蚀的材料 ( 如S31603)，不需与工艺管道同材质。

与海水直接接触的流量测量元件，一般采用电磁流量计。

在液位测量仪表选型中，仪表与海水接触部分的材质选择可以采用 S31603、PTFE、PVC等防腐材料。特别的，测量具有腐蚀介质的液( 料 ) 位，通常使用非接触式液 ( 料 ) 位计，如超声波液位计、雷达液位计等。

2.4 取样导管及阀门

仪表管路材料的选择存在以下难点 ：

1) 钛管价格相对昂贵，不适合大规模使用。

2) 热控仪表导管布局分散，不适合采用阴极保护等措施。

3) 非金属材料如 HDPE、GRP 等如需加工至小口径，操作难度增加，且现场不易灵活安装。

由此可见，热控专业仪表管路及相应设备应该尽量选择管材本质防腐并且经济适用的材料。

对于接触海水的仪表导管和阀门，测量静态海水介质可以选用 S31603 或者 PVC ( 用于微压工况，应用经验不多 ) 材质。测量具有一定流速海水时，为了提高耐磨损腐蚀，同循环海水接触的仪表导管采用双相不锈钢或者钛合金( 尽量与工艺管道或设备同材质 )，阀门可以采用耐海水腐蚀性更好的 B10 铜镍合金，以延长使用年限。

对于其他非接触海水的仪表阀门，根据介质工况确定采用 S30403 或硬质合金材质，以满足盐雾腐蚀的防护要求。压缩空气管路不接触海水，但要注意防止盐雾腐蚀，可以采用镀锌碳钢、PVC 材料，仪用压缩空气管路要求采用不锈钢管 ( 紫铜管不耐盐雾腐蚀 )。

3　仪表安装设计

3.1 仪表安装材料的防腐措施

与海水接触的取样管、仪表导管和仪表阀门等，采用耐海水腐蚀的材料 ( 例如钛合金、铜或者双相不锈钢 )。

一 般 室 内 仪 表 材 质 防 腐 性 能 不 低 于S30403，室外仪表安装在仪表保护箱内，仪表材质防腐性能不低于 S31603。仪表导管可以采用加厚不锈钢或镀锌钢管并涂防锈漆。

3.2 取样安装

仪表管路的设计一般是由设计院设计规格及数量，再由施工单位进行现场管道开孔取源，完成后续安装。仪表导管采用不锈钢或者钛合金等金属材质，具有良好的可塑性，现场可以随意进行弯曲，定型。工艺管道的构成则较为复杂，仪表安装的难点就在于如何在工艺管道取样安装。对于钢衬塑管，采取开孔后补胶的办法 ( 推荐工艺配管完成 ) 或者预留 DN50 的标准法兰接口 ；对于 HDPE 或 GRP 管材，采取将管道的盲板换为 S31603 材质后开孔取压或者预留 DN50的标准法兰接口。

循环水仪表控制系统压力取样管、测温元件接管座 ( 保护管 ) 在工艺管道上固定安装时，需要根据供水、热机海水循环管道材质不同而选择匹配的安装方式，提前进行配合，尽量利用设备本体或进、出口预留的金属管道 ( 地面以上 ) 用于仪表安装。特别是 GRP 材质 ( 一般用于平均内径 600 mm 以上管道 )，由于海外工程缺少熔接设备和工艺要求较高，设计时需要明确各个仪表的安装条件是否得到满足。

委内瑞拉工程循环水泵至液控蝶阀、循环水电动蝶阀与凝汽器之间的管道材质采用耐腐钢 (10CrMoAl)，满足测温元件钛合金保护管进行焊接的安装要求。因此，温度元件接管座 ( 保护管 ) 安装方式同典型设计，注意固定座焊缝隙电偶腐蚀的防护即可。

3.3 非金属管道取样安装

在设计阶段，循环水仪表压力取样管在工艺管道固定安装时，设计院需要根据海水循环管道材质不同选择匹配的安装方式，提前进行配合，尽量利用设备本体或进、出口预留的金属管道 ( 地面以上 ) 用于仪表安装。

在主厂房开式冷却水系统管道材质采用HDPE 后，配合工艺专业进行配管设计，针对需要安装仪表的位置增加变径三通，预留 DN50的标准法兰接口[5] ，由厂家配供与固定侧工艺管道材质相匹配的成对法兰，见图 1。这样不仅大大减少了施工单位的施工难度，还避免出现材料短缺或是浪费。

5　结语

因标准差异、能源差异、约旦电网和电厂运维环境现状，又无成熟常态工程可供参考，初步设计阶段的工艺提资限制，导致该油页岩电站项目前期预控有较大难度，只能根据经验系数和国内外标准便于执行的条文要求完成初设的前期控制，得到以下结论 ：

1) 招标图纸一般以已建电厂为参考，坑口式油页岩电站因增加油页岩处理、矿井区等工艺负荷，整厂配电负荷远大于常规燃煤机组，因此，参考已建电厂会导致预估不精准。

2) 贮灰场、备件仓库，以油页岩为典型参考招标预估不精准。

3) 在 项 目 执 行 中， 主 机 组 部 分 ：机 组110 V、机组 220 V 的招标总容量增加 2 400 Ah，造价增加 20.8 万元，有效填补了设计缺口 ；杂散部分 ：贮灰场 110 V、备件仓库 110 V 的招标总容量减少 200 Ah，造价减少近 2 万元，有效剔除了设计冗余，强化了设计的可靠性。

4) 考虑约旦电网环境、约旦本国运维环境及直流系统电压稳定性，该项目以单体蓄电池事故放电末期终止电压作为容量核算参量，这对一些电网结构弱、本土电厂运维资源贫乏的电厂建设项目具有指导意义。

本文通过在蓄电池组招标选型之前对于设计提资、设计计算进行核算，有效去掉设计冗余、填补设计缺口，同时跟踪和总结工程设计、蓄电池组制造等环节存在的一些现状问题，供后继同类项目参考。

 

 

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