海河口泵站水泵选型防腐措施应用

毛少波，杨俊宝，韩云鹏

（天津市水利勘测设计院，天津 300024）

海河口泵站水泵选型防腐措施应用

毛少波，杨俊宝，韩云鹏

（天津市水利勘测设计院，天津 300024）

通过研究海水水泵的腐蚀机理和腐蚀类型，结合水泵腐蚀位置和腐蚀强度等特点，分析了多种因素对水泵腐蚀的影响，同时为解决腐蚀问题，从水泵材料选择、涂层和阴极保护措施等方面采取了多种措施，取得了较好的防腐效果，为类似工程的水泵选型工作提供了一定借鉴。

海河口泵站；水泵腐蚀；防腐；阴极保护

1 工程概况

海河口泵站位于海河干流末端渔船道引河河道入海口处，泵站设计排水流量为230m3/s，为大（1）型Ⅰ等工程。泵站开工日期为2014年底，2016年主体工程建成。泵站可与海河防潮闸形成互补，共同降低海河干流水位，保证汛期排涝安全。

由于工程位于海河入海口，面临海水的腐蚀，泵站设计在水泵防腐蚀方面进行了重点研究和分析。

海河口泵站拟采用7台竖井贯流泵，叶轮直径3200mm，转速115r/min。海水是含盐量很高的电解质溶液，对金属有极强的腐蚀作用。根据有关统计资料，天津地区海水Cl-平均含量10g/L，最大值20g/L，属于淡海水介质。铸铁和碳钢在海水中的平均腐蚀速率为0.2～0.3mm/a。水泵在制作过程中，不可避免地存在多种电位不同的材料和必要的缝隙结构，增加了水泵腐蚀的可能性，造成的局部腐蚀损失也会更加严重，其腐蚀速度可达一般平均腐蚀的5～7倍。同时考虑到水泵在运行过程中可能存在干湿交替的工作条件，也可能存在水蒸汽的作用，另外还会受到高速水流的冲击和泥沙、贝壳摩擦等，工作环境十分恶劣。水泵发生严重腐蚀后，将直接影响整个泵站的运行，因此，在水泵选型过程中，需对各方面进行研究和比选，采取相应防腐措施，以保证水泵的可靠运行。

2 腐蚀特点

同淡水相比，海水中的杂质更多，泥沙、贝壳等杂质加剧了水泵的机械冲刷磨损，对水泵材料的物理性能要求更高。在水泵物理磨损的同时，各种化学腐蚀也在共同作用，尤其是在海水中，化学腐蚀所占比重更大。

本工程电解质的含量较高，有利于腐蚀原电池的形成，提高了水泵的腐蚀速率。同时水泵中容易附着海洋生物，其附着表面容易形成缺氧点腐蚀，同样加剧了水泵的腐蚀破坏。

3 防腐措施

3.1 水泵材质选择

目前制作水泵的主要材质包括铸铁、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢。其中制作海水泵通常有含Ni铸铁、奥氏体不锈钢和双相不锈钢。

其中含Ni铸铁同普通铸铁相比，耐海水腐蚀性和机械性能均有较大幅度提高，且成本低廉，是制作泵体及零件最经济的材料。部分含碳量较低的奥氏体不锈钢的耐全面均匀腐蚀的能力较好，但是抗点蚀好缝隙腐蚀的能力一般。

双相不锈钢晶体组织中铁素体和奥氏体各占一半，兼有铁素体和奥氏体不锈钢的优点：具有铁素体不锈钢较高强度和耐氯化物应力腐蚀特性，也具有奥氏体不锈钢优良的韧性和耐海水腐蚀性质。其缺点是价格较高。

海河口泵站所输运介质为淡海水介质，通过对各部位腐蚀机理和受力特性的分析研究，在综合考虑经济性和可靠性的前提下，最终确定水泵各部分材质，如表1。

表1 水泵各部位材质

3.2 表面处理技术

针对海水防腐的金属结构表面处理技术十分多样，最常见的是各种涂层和填缝剂。综合分析水泵各部分腐蚀特点，借鉴相关工程经验，最终确定海河口泵站水泵各部件采用的表面处理技术。

（1）暴露在大气中的未加工表面，喷砂后采用刷涂两层不含铅的防锈底漆处理。

（2）所有与水有接触的非加工表面在表面达到Sa2.5级表面要求后，涂覆两层环氧富锌涂料。

（3）埋件与混凝土接触表面涂以防护漆，非接触面在表面达到Sa2.5级表面要求后，涂覆两层环氧富锌涂料。

（4）所有金属精加工表面在运输前用溶剂清洗，然后涂一层防锈化合物。

（5）厂家在水泵制造过程中尽量避免小缝隙的出现。当小缝隙不可避免时，需采用适宜的涂剂（膏）对缝隙进行填充处理。

（6）零件连接部位，螺栓孔及螺帽的处理以及螺纹的防松处理时，也需进行相应的防腐涂料涂覆和填充。

3.3 阴极保护技术

阴极保护技术是解决海水泵防腐的重要手段之一。常见的海水泵保护方式为外加电流保护和牺牲阳极保护。其中牺牲阳极保护具有结构简单、安装方便、可靠及电位均匀等优点。外加电流保护的方法虽然效果较好，但是投资较高，运行及维护成本也较高，在水泵中的应用易受到轴套管等部位屏蔽作用的限制。综合分析比选后确定海河口泵站采用牺牲阳极保护方案。

在阳极的布置上，根据泵结构和各部位可能的腐蚀程度来确定阳极的布置位置和数量，保证以有限数量的阳极获得最佳的电流分散能力。参数控制上以被保护表面各部分电位负移300mV为最佳，至少保证负移200mV。最终确定采用6条锌合金牺牲阳极，其中进水管两条，导叶体内腔两条，出水管内壁两条。设计寿命为一个大修期，为8年。

4 结语

目前，海河口泵站已经投入使用，结合一段时间的观察和检测发现，高防腐性水泵材料、高水平表面处理技术及阴极保护技术这一系列防腐措施的联合应用，不仅达到了较好的水泵防腐效果，而且运行维护简单易行，是值得推广的。同时意识到海水水泵防腐是一项长期且复杂的工作，还有待进一步探索和研究。

［1］张洪兰，樊希春.海水泵的腐蚀问题与对策［J］.农业设备与车辆工程，2009，8（217）：60-61.

［2］林玉珍，李焕文，雍兴跃，等.海水输送泵的腐蚀与阴极保护技术应用的研究［J］.全面腐蚀控制，1996，4（10）：8-11.

［3］胡明磊，徐科，刘洪群，等.某核电厂循环水泵叶轮失效原因分析及防护措施［J］.表面技术，2016，9（45）：214-219.

［4］旷仲和.汽轮机海水系统防腐原因分析及综合治理措施［J］.热力透平，2011，3（40）：220-224.

［5］俞文英.循环水泵的防海水腐蚀［A］.全国火电大机组（30MW级）竞赛第34届年会论文集［C］.2005.

［6］卢洪涛，陈汉明.海水泵泵轴腐蚀原因分析及对策［J］.核电安全，2010，4（3）：360-366.

［7］张文波，庞其伟.大型海水循环泵腐蚀与防护技术应用［C］.腐蚀与防护，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 文献标识码：B 文章编号：1672-9900（2017）06-0049-03

2017-10-13

毛少波（1976-），男（汉族），天津人，高级工程师，主要从事水工建筑物设计工作，（Tel）13920024657。

王艳肖）