(山东电力建设第三工程有限公司 山东青岛 邮编266100)
摘要：结合沙特利雅得电站项目化水不锈钢管焊缝漏点分布规律和腐蚀形貌特征，对漏点焊缝做金相分析和腐蚀部位焊缝及其沉积物进行化学成分、电镜和能谱分析，并对不锈钢管道内运行的水质取样化验，探究微生物和CL离子对化水不锈钢管道焊缝腐蚀的影响。通过腐蚀作用机理分析提出了预防不锈钢管道在运行条件下防腐蚀措施和建议。
关键词：水处理系统；微生物腐蚀；CL离子；不锈钢管道焊缝；协同作用
随着不锈钢在多种工业部门如核能、石油、化工中的应用，不锈钢的微生物腐蚀越来越受到关注，在生产中出现了由于微生物腐蚀影响导致不锈钢材料出现点蚀而遭受破坏的例子，对于微生物腐蚀造成的经济损失在国内外已经引起了广泛的注意。
316L不锈钢管有良好的机械性能和经济性能，耐腐蚀性比较强，所以现在电厂水处理系统较多地使用316L不锈钢管道，但如果调试阶段将316L不锈钢管道处在微生物腐蚀条件，特别是在CL离子的激发情况下，不锈钢管道焊缝也容易发生点蚀等问题，严重时会出现腐蚀泄露。
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图1化水系统漏点分布图
1. 化水不锈钢焊缝腐蚀情况
腐蚀点均在焊缝和热影响区，且大部分位于管内壁正下方，焊缝与母材交叉处有部分不同程度的金属脱落，焊缝表面存在大量腐蚀产物，有大量晶体析出。
现场对存在漏点的不锈钢焊缝切割下来观察，管内焊缝表面热变色较严重，有棕色锈蚀,且从焊缝腐蚀表面都是口小里大，甚至表面上肉眼还看不出有腐蚀坑，将表面稍稍研磨调一小点，就会越来越大，因此腐蚀是从内壁开始逐渐延伸到焊缝表面。
2 腐蚀部分成分分析
在管道外表面腐蚀沉淀物发现的元素有铁、氧、钙、硫、和少量的钾和镁。焊缝内部腐蚀沉淀物发现：铁、氧、氯、硫和少量的锰、钙和铜。可以看出局部腐蚀部分存在腐蚀性元素硫和氯，特别是个别点氯含量到达43%。抗腐蚀合金Cr明显缺失。不锈钢耐腐蚀的重要因素在于其保护性氧化膜是自愈性的，研究表明在水溶液中，需要12%的铬才能产生自钝化作用，形成包含大量的很薄的保护膜，如果铬的比例低于完全保护所需的比例或者某些原因造成不锈钢晶界出现贫铬区，铬就会溶解在铁表面形成氧化物中而无法形成有效保护膜，从而发生腐蚀现象。
3.水质取样分析
经过对水质取样分析，结果为PH值6.5，氯离子含量为1241mg/L，已经超过该项目设计方初设要求585.2mg/L，同时远超DL/T712-2010和英国不锈钢协会（SSAS）对316L不锈钢耐CL离子腐蚀的标准1000mg/L。由于氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上，排挤掉氧原子，然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物，最后在基底金属的表面形成小蚀孔（孔径大约20-30um），蚀孔形成后通常沿着重力方向或横向发展，在外加阳极极化条件下会向深处自动加速，所以当氯离子超过设计要求值时，不锈钢焊缝表面钝化膜的溶解和修复动态平衡将受到破坏，造成腐蚀迅速形成泄露。
4有关问题
4.1微生物腐蚀（MIC）
化水系统中大量富营养成分的存在，且沙特电厂未完全运行，间歇启停导致不锈钢管道内会残留部分水分无法完全排出，管道内流速也较低，有利于水中固形物的沉积和细菌的附着繁殖，产生微生物腐蚀。
对不锈钢焊缝腐蚀其主要作用的微生物是铁氧化菌、锰铁氧化菌、和硫酸盐还原菌等。沙特当地温度常年在40度左右，且对化水水质取样化验PH结果为6.5，通过能谱测试分析表明，试样表面的O，S，C含量较高，腐蚀产物含有大量的硫化物，表明现场不锈钢焊缝主要是由硫酸盐还原菌引起的微生物腐蚀。
硫酸盐还原菌本身不会造成不锈钢焊缝的腐蚀，而是通过生长代谢在316L不锈钢表面形成生物膜，其代谢腐蚀产物及活动产物会引起不锈钢焊缝表面钝化膜的破坏和溶解，发生腐蚀的部位表面生物膜疏松多孔，有胞外聚合物、腐蚀产物和代谢产物生成，生物膜的存在降低了不锈钢焊缝的耐腐蚀性能，使不锈钢焊缝腐蚀加速。
4.2 CL 离子超标
通过对沙特电厂化水介质取样分析结果来看，水中氯离子含量高达1259mg/L。
此浓度的氯离子对不锈钢腐蚀有着显著影响，CL离子不但能破坏不锈钢焊缝的钝化膜，使不锈钢的耐腐蚀性能下降，加快不锈钢焊缝腐蚀的速度，而且不断富集的氯离子孔内介质酸度增加，直接降低PH值，使阳极溶解速度加快，介质中的可溶性盐将转化为沉淀物，同时不锈钢管道中的介质在试运期间经常处于滞流状态，为初步形成的亚稳态孔核中形成闭塞电池的条件形成提供了充分的条件，且闭塞电路具有自催化酸化的作用，使孔蚀速度大大加快。
4.3协同腐蚀
微生物在不锈钢材料的表面进行新陈代谢作用，消耗氧气，在生物膜下，产生一个氧浓度差电池，铁氧化菌和锰氧化菌的生长活动，将
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，使不锈钢表面形成局部沉淀，沉淀的形成阻碍了氧气在生物膜中的扩散，使生物膜的中心部分形成无氧环境，适合硫酸盐还原菌的生长和繁殖。
当介质中含有氯离子时，
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与氯离子形成强腐蚀性的
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，从而腐蚀不锈钢造成漏点。
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由于受到金属表面生物膜内的细胞外聚合物的影响，不易向外扩散，因此氯离子为了保持电中性，所以会向生物膜内扩散，导致生物膜内氯离子浓度增高，更容易使不锈钢的电位上升，进入对点蚀抵抗具有不稳定的区域甚至超过了临界点蚀电位，使不锈钢焊缝点蚀的速度加快。
316L不锈钢的敏化温度为650度，如果所使用的焊接工艺热输入量过大或者焊后不立即进行快速冷却处理，焊接热影响区和焊接熔合区附近会贫铬，使材料熔合线附近的晶格产生空隙，导致腐蚀电位降低，使CL离子更容易吸附在该部分，为氯离子聚集提供了条件，从而由点蚀进一步扩展，造成不锈钢焊缝在短时间内腐蚀破坏。
5建议
5.1抑制微生物繁殖的环境
投放环保无污染型化学杀菌剂。此方法能有效的破坏微生物中的酶，降低微生物的活性，是目前最有效最简单的措施之一，但要结合现场的细菌种类和数量等实际情况按照规范或者试验要求选择最佳的投放比例。
5.2 控制CL离子含量
使用高效合适的缓蚀剂，严格控制水质中CL离子含量，降低CL离子对不锈钢管道焊缝腐蚀的影响。
5.3特殊情况可更换材料
采用碳钢加硫化橡胶衬里的方法代替不锈钢。现场加工制作碳钢管段后交送衬胶厂家，外表面涂防锈底漆，内表面手工粘衬橡胶皮。安装时法兰连接采用橡胶垫，连接螺栓采用镀锌螺栓加防腐涂层，安装完成后表面喷涂防腐面漆。
使用耐氯离子腐蚀的双相不锈钢。双相不锈钢是在不锈钢中添加一定含量的钼，并加入较奥氏体不锈钢更高含量的铬，较高的铬和钼含量组合能获得良好的抗氯化物点蚀和缝隙腐蚀性能。
参考文献：
【1】梁磊，修思刚，朱云鹏，等，304不锈钢管凝汽器腐蚀原因研究，汽轮机技术，2007，49（1）:78-81
【2】刘正生译，硫化锰与腐蚀开始的关系，钢铁研究情报，1975（2）:25-30(凌云，陈志刚，江苏理工大学学报，2000；21(1): 53
【3】DLT 712-2010 发电厂凝汽器及辅机冷却器管选材导则，2011