电化学防腐在水电厂金属结构上的研究及应用
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完成单位:贵州乌江水电开发有限责任公司思林发电厂
登记编号:ZSXC-2023-DL-1-020
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
何富农、杨兴乾、陈 红、顾兴发、赵少勇、陈 鑫、王松林、余 舰、樊 荣、王应东、杨 勇、刘 进
本研究由金属结构材料腐蚀特性及防护机理实验研究、考虑环境因素的现场输水管道不同阴极保护方法对照试验研究和基于水电站金属结构的防腐策略体系设计及应用研究部分组成。通过实验部分的金属结构腐蚀机理研究,建立思林发电厂金属材料腐蚀机理模型,提出并在实验室制备出适合思林发电厂阴极保护使用的阳极材料,供实际应用参考;通过在不同因素下模拟管道阴极保护实验,筛选出适合本项目的最佳阴极保护条件,并将实验结果应用于现场;通过现场试验,验证阴极保护效果,并在厂外集水井排水管、机组技术供水总管和大坝检修门上推广应用。本项目,形成了一套电化学防腐在水电厂金属结构上的研究及应用体系,为类似的课题研究及应用提供了开创性的实践基础与理论依据,实现了水电厂金属结构长效防腐技术实践,首次将电化学防腐技术应用于水电厂金属结构防护。因地制宜提出水电站金属结构长效防腐方案,为电林发电厂带来约2700万元直接经济效益。该研究为建立了电化学电化学防腐技术在水电站领域的应用方法及理论体系,丰富了水电金属结构的防腐措施手段,推动了电化学防腐技术的应用发展,形成了一系列的理论及实践成果及研究方法,可行性和普适性较高,具备较好的推广价值。
主要创新点
(1)计及水电厂淡水环境的金属材料腐蚀行为及失效机理研究
采用失重法、交流阻抗测试技术、开路电位时间监测法并结合表面形貌分析,揭示了金属材料在电厂水环境中的腐蚀行为及失效机理,为实现长效防护方法的建立提供了理论依据。在认识电厂淡水环境的基础上,研究了淡水环境因素对电厂常用金属材料腐蚀行为的影响机制,揭示了其失效机理。
(2)复杂环境因素下水电站金属结构防护方法研究
针对水电厂保护对象几何结构、服役工况等边界条件及环境制约因素,灵活采用防腐涂层耦合牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护等方法实施保护,确定最佳电化学保护参数,研发了-套在线监测强制电流阴极保护装置。
(3)水电厂金属结构长效防腐技术实践
首次将电化学防腐技术应用于水电厂金属结构防护。实施过程中因地制宜提出水电站金属结构长效防腐方案,主要包括在检修闸门采用涂层法叠加牺牲阳极法、在技术供水总管实施涂装加强制电流阴极保护法等,方案对思林水电厂相关管路保护成效优异,同时取得显著的社会、环保和经济效益。
(4)带有涂层的模拟管道普碳钢材料腐蚀机理及阴极保护研究。
利用失重法测试分析、碳钢片表面形貌分析及电化学测试分析等多种测试方法确定了Q235材料腐蚀机理。搭建模拟管道试验槽,采用稳压直流电源给模拟管道和试片施加电流,通过可调电阻对不同管道施加不同大小的阴极保护电流。利用经典的三电极体系在室温下测量样品的极化曲线和交流阻抗谱。利用等效电路法找出适合的负电位。