海水循环冷却系统设计规范第4部分国家海洋局.docx
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海水循环冷却系统设计规范第4部分国家海洋局
海水循环冷却系统设计规范第4部分-国家海洋局
海水循环冷却系统设计规范
第4部分：
材料选用及防腐设计导则
Codefordesignofrecirculatingcoolingseawatersystem—
Part4:
Guidelineofmaterialselectionandcorrosionprotectiondesign
（征求意见稿）
ICS
备案号：
本部分适用于海水循环冷却系统工程设计中设备工程材料的合理选择。
海水直流冷却系统和其他海水利用系统可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T23248-2009海水循环冷却水处理设计规范
DL/T5394-2007电力工程地下金属构筑物防腐技术导则
DL/T712-2000火力发电厂凝汽器管选材导则
DL/T715-2000火力发电厂金属材料选用导则
JTJ275海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范
3术语和定义
3.1
海水循环冷却水系统recirculatingcoolingseawatersystem
以海水作为冷却介质，循环运行的一种给水系统，由换热设备、海水冷却塔、水泵、管道及其他有关设备组成。
[GB/T23248-2009，定义3.1]
3.2
浓缩倍数cycleofconcentration
循环冷却水与补充水含盐量的比值。
[GB50050-2007，定义2.1.16]
3.3
腐蚀速率corrosionrate
单位时间内金属遭受腐蚀的质量损失量，常以mm/a或g/（m2·h）表示。
[DL/T5394-2007，定义3.0.2]
3.4
电偶腐蚀galvaniccorrosion
由于腐蚀电池的作用而产生的腐蚀。
注：
该术语限于双金属腐蚀电池的作用及双金属腐蚀。
[GB/T10123-2001，定义3.12]
3.5
电化学保护electiochemicalprotection
通过腐蚀电位的电化学控制实现的腐蚀保护。
[GB/T10123-2001，定义6.4.1]
3.6
牺牲阳极sacrificialanode
与被保护体耦接而形成的电化学电池，并在其中呈低电位的阳极，通过阳极溶解释放负电流以对被保护体阴极保护的金属组元。
[DL/T5394-2007，定义3.0.8]
3.7
析氢腐蚀hydrogenevolutionalcorrosion
以氢离子还原反应为过程的金属腐蚀。
3.8
氢脆hydrogenembrittlement
金属材料中由于氢的存在或氢与金属相互作用，造成材料力学性能的变坏。
3.9
海水冷却塔seawatercoolingtower
用于海水循环冷却过程的一种构筑物。
海水被输送到塔内，通过海水和空气之间进行热、质交换，达到降低水温的目的。
[GB/T23248-2009，定义3.4]
3.10
海水冷却塔配水系统seawatercoolingtowerdistributionsystem
海水冷却塔中由水槽、水管和溅水喷头等组成的水分配系统。
[HY/T203.1-2016，定义6.7]
3.11
收水器drifteliminator
设置在海水冷却塔内，用来拦截和收集出塔气流中所夹带飘滴的装置。
[HY/T203.1-2016，定义6.10]
4设计原则
4.1设备选材时应综合耐蚀性、使用年限、价格、维护费用等进行全面的技术经济比较确定。
4.2在本导则适用范围内所选用的材料质量应符合相应的国家标准和行业标准的要求。
4.3选材时应考虑海水循环冷却系统腐蚀影响因素：
a）含盐量（浓缩倍数）；
b）溶解氧；
c）温度；
d）pH值；
e）流速；
f）海洋生物。
5换热器（凝汽器）的选材及防腐技术要求
5.1换热器（凝汽器）选材原则
5.1.1换热器（凝汽器）管的选择应符合以下要求：
a）所选用的换热管，在采用正确维护措施的条件下，不出现管材的严重腐蚀和泄漏，使用寿命应在20年以上；
b）对新型管材，应通过专门的试验和技术经济比较后选定；
c）已有长期运行经验的工厂，宜参考本厂长期使用管材的耐蚀情况，选定管材。
5.1.2换热器（凝汽器）管板的选择应符合以下要求：
a）应考虑易于与管子胀接或焊接；
b）应尽量避免与管子发生电偶腐蚀；
c）应确保换热器整体的严密性。
5.1.3换热器（凝汽器）水室的选择应符合以下要求：
a）应保证循环冷却水具有良好的流动特性，减少水室内出现死区和涡流现象；
b）应降低生物粘泥附着和冷却水在水室内的压力。
5.2换热器（凝汽器）选材及防腐技术要求
5.2.1换热器（凝汽器）管的选择应符合以下要求：
a）可作为换热器（凝汽器）管的材料：
电力行业可选用普通黄铜（H68A）、锡黄铜（HSn70-1、HSn70-1B、HSn70-1AB）铝黄铜（HAL77-2）、白铜（B10、B30）、钛材；化工行业可选碳钢、铸铁、特种不锈钢（双相不锈钢）、钛材（TA0，TA1、TA2）及部分非金属材料；
b）碳钢、铸铁换热管宜采用的防腐措施：
缓蚀剂处理技术、电化学保护技术、涂层、管端衬里、联合保护技术。
联合保护技术包括缓蚀剂和电化学保护技术、涂层和电化学保护技术；
c）铜合金中海军黄铜应谨慎使用；
d）铜合金管换热管宜采用防腐措施：
缓蚀剂、亚铁离子成膜及牺牲阳极法、胶球清洗处理技术；
e）普通不锈钢应谨慎使用；
f）不锈钢换热管宜采用的防腐措施：
缓蚀剂处理技术、退火处理、电化学保护；
g）经过合理的防腐处理后，换热器管的腐蚀速率应达到GB/T23248-2009《海水循环冷却水处理设计规范》的要求，碳钢小于0.075mm/a，铜合金小于0.005mm/a，不锈钢小于0.005mm/a；
h）钛合金管耐海水腐蚀性最好，一般不辅助其他防腐技术，应防止异种金属接触电位差过大，导致钛管析氢腐蚀，产生氢脆。
应选用工业纯钛无缝管和焊接管。
5.2.2换热器（凝汽器）管板的选择应符合以下要求：
a）宜选用不锈钢管板、复合不锈钢管板或与换热器管材相同或电位差较接近的材质作管板；
b）应实施有效的防腐涂层、衬里和电化学保护；
c）使用薄壁钛管时，管板应使用钛板或复合钛板，管与管板宜采用“胀接+焊接”方式连接；
d）使用薄壁不锈钢管时，管板应使用不锈钢管板或复合不锈钢管板，管与管板宜采用“胀接+焊接”方式连接；
e）对于胀接的换热器，为防止胀口的渗漏，可采用有效的换热器防腐、防渗漏涂料。
5.2.3换热器（凝汽器）水室的选择应符合以下要求：
a）水室的材料可选用钛材、碳钢、钛-钢复合板、铜复合板；
b）钢质水室应在钢板外刷重防腐涂料，可采用“金属涂层+重防腐涂料+牺牲阳极”的保护方法；也可采用以环氧玻璃钢为底衬，利用铜衣漆作为防污、防腐的处理方法。
6海水冷却塔的选材及防腐技术要求
6.1海水冷却塔选材原则
6.1.1海水冷却塔由多种部件和设备组合而成，包括：
塔体框架、集水池、风筒、风机、收水器、配水系统、填料、塔内连接件、紧固件。
6.1.2选材应根据材料的服役环境和设计需要而定，所用材料能够抵抗浓海水的侵蚀，材料与材料之间不能互相影响。
6.1.3所选用的材料，在采用正确维护措施的条件下，不出现严重腐蚀和塔体破损，一般要求中小型塔主体结构寿命应在10～15年，大型塔主体结构寿命应在30年以上。
6.2海水冷却塔选材及防腐技术要求措施
6.2.1海水冷却塔主体结构的选择应符合以下要求：
a）海水冷却塔的框架支撑结构、集水池、自然通风塔的塔筒等部位，宜采用钢筋混凝土材料建造；
b）建议采用“普通硅酸盐水泥+掺和料+外加剂”的高性能混凝土配方；
c）高性能混凝土应达到：
水胶比不大于0.35；28天抗压强度不低于60MPa；28天氯渗度小于1000库仑；浇筑时的坍落度大于10cm，小于等于20cm；酸溶性氯离子含量小于水泥质量的0.2%；强度等级不宜低于C45，抗渗等级不宜低于W12；
d）混凝土宜选用标准稠度低、强度等级不低于42.5的中热硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，不宜采用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥；
e）粗骨料宜使用新鲜花岗岩，最大粒径不宜大于25mm，不宜采用石灰岩；
f）细骨料宜选用级配良好细度模数在2.6～3.2的中粗砂；
g）混凝土中应加入钢筋阻锈剂；
h）混凝土中的钢筋常用钢种有20MnSi、20MnV、25MnSi、BS20MnSi等，海水冷却塔基础钢混结构宜选用镀锌钢筋或带有聚酯涂层的钢筋；
i）机力塔风筒、挡板部分宜采用聚酯玻璃钢制作，表面胶衣树脂应含有光稳剂，保持足够刚性；
j）小型自然通风冷却塔可采用玻璃钢与钢结构的混合结构。
6.2.2海水冷却塔混凝土防腐应按JTJ275-2000的规定执行。
在采用涂层防腐时应符合以下要求：
：
a）宜采用的防腐涂料种类包括：
聚氨酯、有机硅、改性环氧、厚浆环氧、玻璃鳞片、聚苯硫醚树脂、环氧煤沥青、氯-偏、聚脲等；
b）宜使用对混凝土抗渗透性好的涂料，可充分封闭混凝土的孔隙；
c）宜使用耐海水性能好的油溶性涂料；
d）涂层应能够抵抗海洋中的藻类、海蛎子等生物的附着侵蚀；
e）涂层应能耐受海水水处理药剂的侵蚀。
6.2.3塔芯材料的选择应符合以下要求：
a）海水冷却塔填料、收水器、配水系统末端管路等部件，应选用高分子材料，主要包括聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、玻璃钢（GFRP）等；
b）海水冷却塔填料宜为黑色，更耐老化；
c）根据进塔水温t1选择阻燃、耐温性能不同的填料：
t1≤45℃，宜选择聚氯乙烯；t1≤55℃，宜选择改性聚氯乙烯；t1≤60℃，宜选择聚酯玻璃钢；聚丙烯填料可用于t1≤80℃条件。
6.2.4其他构件的选择应符合以下要求：
a）塔内的走道、栏杆、梯子等宜选用不锈钢和玻璃钢材质的材料；
b）海水冷却塔应避免使用裸露的铁件，尤其是受力构件的连接；
c）特殊情况必须使用裸露金属构件，塔内部管子吊架、支架、膨胀螺栓等可选用蒙乃尔合金，塔内的管子法兰和阀门，可用含镍铸铁或不锈钢；
d）通道门和扶手栏杆宜使用双层加厚的镀锌钢板；
e）步梯宜使用防滑效果较好的优质木材；
f）宜选用油溶性涂料涂装海水冷却塔内的金属构件；
g）风机叶片宜选用密度小、强度高的乙烯基酯树脂、无碱无捻玻璃纤维布或中碱玻璃纤维布。
7管线的选材要求及防腐技术要求
7.1管线选材原则
7.1.1所选用的管线，在采用正确维护措施的条件下，不出现管材的严重腐蚀和泄漏，使用寿命应长于10年。
7.1.2海水循环冷却系统海水管线可选用材料：
碳钢（铸铁）、预应力钢筋混凝土、预应力钢筒混凝土、玻璃钢、部分非金属工程材料。
7.2管线选材及防腐技术要求
7.2.1碳钢管（铸铁）可选用Q235碳钢、10CrMoA1等低合金钢、铸铁。
7.2.2钢质（铸铁）海水管线宜采取的防护措施：
缓蚀剂、涂层防腐、电化学保护、衬里处理技术、联合保护技术。
7.2.3防腐涂层宜选用环氧富锌、厚浆型环氧煤沥青、环氧砂浆，环氧砂浆涂料用于管内防腐涂层，厚浆型环氧煤沥青用于管外涂层。
7.2.4电化学保护可选用外加电流阴极保护技术和牺牲阳极阴极技术，牺牲阳极宜选用铝合金和锌合金。
7.2.5联合保护技术宜选用缓蚀剂和阴极保护技术、涂层和阴极保护技术。
采用联合保护技术时，可达到90%以上的保护效果。
7.2.6输送海水的管道及大口径循环水压力管道宜采用预应力钢筋混凝土管或预应力钢筒混凝土管。
7.2.7补水管道宜采用预制的三阶段预应力钢筋混凝土管、钢套筒预应力钢筋混凝土管或钢筋混凝土内衬钢筒复合管。
7.2.8预应力钢筋混凝土管表面应涂装涂层，使用涂料可参考6.2.2。
7.2.9玻璃钢管可用作海水管线，不需作防腐处理。
7.2.10旁滤系统、加药系统等支管线可视服役环境、工作压力选用PVC、UPVC、ABS、PP等非金属工程塑料。
8循环泵的选材及防腐技术要求
8.1循环泵选材原则
8.1.1所选用的循环泵，在采用正确维护措施的条件下，不应出现严重腐蚀和泄漏，以满足生产需要。
8.1.2循环泵材料选用应优先考虑耐海水冲刷腐蚀。
8.1.3泵体使用寿命不应小于5年，叶轮使用寿命不应小于2年，轴体材料使用寿命不应小于3年。
8.1.4对于小型海水循环冷却系统，循环泵的整体使用寿命不应低于1年。
8.2循环泵选材及防腐技术要求
8.2.1循环泵泵体宜选择材料：
铸铁（球墨铸铁、铬镍合金铸铁）、铜合金（3-8-6-1锡青铜、16-4硅黄铜）。
8.2.2循环泵叶轮和泵轴宜选择材料：
铜合金（3-8-6-1锡青铜、16-4硅黄铜）、不锈钢（316、316L、2Cr13、3Cr13、双相不锈钢）。
8.2.3循环泵制轴套、压盖、密封环等零件宜选用用3-8-6-1锡青铜、40-2锰黄铜和6-6-3锡青铜。
8.2.4普通铸铁宜通过添加稀有金属如铬、镍等增加防腐性能。
8.2.5铜合金在选择应注意：
高锌黄铜与硅黄铜、铝黄铜不应配用；硅黄铜与锡青铜不应配用；制作壳体等较大零件时禁止用碳钢制作配用的小零件。
8.2.6可采用阴极保护防止海水泵腐蚀失效，与涂层联合保护，循环泵的服役寿命会明显延长。
9阀门的选材要求及防腐技术要求
9.1阀门选材原则
9.1.1关键部位的阀门使用寿命不应小于5年（开关频率不高），一些大型的电（气）动阀门使用寿命要求更长；次关键部位的阀门使用寿命不应小于2年；一般部分的阀门使用寿命不应小于1年。
9.1.2在循环冷却水的管道上，闸阀或蝶阀通常作为切断阀，截止阀作为流量调节。
9.2阀门选材及防腐技术要求
9.2.1阀门的阀体和阀板（盘）宜选用铸铁（球墨铸铁、镍铬合金铸铁）、碳钢，阀杆（轴）可选用不锈钢（316不锈钢，奥氏体不锈钢，马氏体不锈钢）。
9.2.2铸铁及碳钢阀门宜采用衬里（如衬胶、衬塑、衬氟）方式防海水腐蚀。
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参考文献
[1]GB50050-2007工业循环冷却水处理设计规范
[2]GB/T23248-2009海水循环冷却水处理设计规范
[3]HY/T203.1-2016海水利用术语第1部分：
海水冷却技术
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