海水循环冷却系统设计规范第4部分

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》编制说明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》海洋行业标准起草组二〇一七年三月一、制定标准的背景、目的和意义我国水资源总量不足，人均淡水资源量更少，仅为世界人均占有量的1/4，且地区分布不平衡，经济发达、人口密集的沿海地区水资源短缺尤其突出，淡水资源短缺已成为制约我国特别是沿海地区经济社会可持续发展的瓶颈。

《海水利用专项规划》提出2020年我国“海水直接利用能力达到1000亿立方米/年，大幅度扩大和提高海水化学资源的综合利用规模和水平”，要求“海水利用对解决沿海地区缺水问题的贡献率达到26～37%”。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》在海洋资源高效开发利用优先主题中也提出“发展海水直接利用技术和海水化学资源综合利用技术”。

随着国家海洋环保政策的日益严格，海水循环冷却替代海水直流冷却和淡水冷却的趋势日益突显，其技术节水环保的特点已得到工业循环冷却行业的多次验证和广泛认可，工程应用前景也越来越好。

但海水循环冷却技术同时对系统的防腐、防垢和防生提出了很高的要求。

而合理解决系统设备材料的腐蚀问题是海水循环冷却技术推广应用的首要任务。

海水循环冷却系统所涉及的设备和材料种类较多，而不同设备材料的服役环境差异也较大。

因此，制定材料选用及防腐设计导则是十分必要的，是我国海水循环冷却技术的推广和工程设计提供坚实的技术依据。

通过本标准的编制，形成满足海水循环冷却系统要求的，科学可靠、实用性强的海水循环冷却材料选用及防腐设计导则，为海水循环冷却工程选材提供技术参考，提高海水循环冷却工程用材料的可靠性和经济性，并与其他相关标准共同形成海水循环冷却系统设计技术标准体系，为海水循环冷却技术在我国的大规模工程应用提供技术支撑。

二、工作简况2.1 任务来源根据国家海洋局《关于下达2007年度第三批海洋行业标准制订计划项目的通知》 (国海环字[2007]211 号)文件，国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所为《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》的起草单位，全面负责标准的申请、编写、修改、报批和质量控制工作。

2.2 主要工作过程国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所接到下达的标准编制计划任务以后，根据《海洋标准化管理办法》的要求组成了《方法》标准制定工作组。

起草单位国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所接到下达的任务以后，组成了《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》海洋行业标准起草组。

标准起草组主要成员共8人，其中5人来自于国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，其余2人分别来自于天津国投津能发电有限公司北疆发电厂、天津渤海化工集团规划设计院。

标准起草组成员包括教授级高工1名，高工4名，工程师3名。

具体任务分工为：高丽丽高级工程师任标准起草组负责人及执笔人，全面负责本标准的起草和修改工作；侯相钰高级工程师、王印忠工程师和崔振东工程师负责资料搜集整理；张文帅高级工程师和杨丙洲工程师负责部分条文的审核，王维珍教授级高工负责标准编写的质量和进度控制。

本标准立项后，标准起草组主要从以下3个方面开展了工作：（1）从海水循环冷却系统主要设备的需求出发，确定几个主要设备及管线的选材需要。

（2）搜集国内外相关标准、规范和技术文件，继承前人的经验总结，引进可靠的先进技术，建构可行的技术框架。

（3）调研国内已有工程实例，总结实际工程的设计得失。

在以上工作的基础上进行相关科学分析和研究，并撰写相关技术报告，最终于2017年1月形成了《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》草案稿和“编制说明”。

国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所于2017年9月针对本标准召开了内部审查会，对标准的齐全性、规范性及主要技术内容进行了审查，编写组根据审查意见修改和完善了本标准。

三、标准编制原则和确定标准主要内容的论据3.1 标准编制原则本标准根据《标准化工作导则第1 部分：标准的结构和编写》（GB/T 1.1-2009）的规定编写，在编写原则上严格遵循统一性、协调性、适用性、一致性和规范性原则，在技术要求内容的确定上严格遵循目的性原则、性能原则和可证实性原则。

3.2确定标准主要内容的论据本标准依据《标准化工作导则第1 部分：标准的结构和编写》(GB/T 1.1-2009) 的规定拟定了标准的必要结构。

本标准由范围、规范性引用文件、术语和定义、设计原则、换热器(凝汽器) 的选材及防腐技术要求、海水冷却塔的选材及防腐技术要求、管线的选材要求及防腐技术要求、循环泵的选材及防腐技术要求、阀门的选材要求及防腐技术要求等9个部分组成。

同时，本标准依据《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》 (GB/T 1.1-2009)的规定和大量的参考资料拟定了规范性技术条文的具体内容。

3.2.1 范围本部分依据《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》 (GB/T 1.1-2009) 中的6.2.2条编写。

标准化对象的陈述采用了“本部分规定了⋯⋯的技术要求”的表述，规定了标准化对象为“海水循环冷却系统材料选用及防腐设计”；标准化适用性的陈述采用了“本部分适用于”的表述，规定了本标准适用于“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。

”。

3.2.2 规范性引用文件本部分依据《标准化工作导则第1 部分：标准的结构和编写》 (GB/T 1.1-2009) 中的6.2.3 条编写。

规范性引用文件清单按照国家标准和行业标准顺序编排(无其他标准)，并按标准顺序号排列。

3.2.3 术语和定义本部分的术语定义主要参考了GB/T 10123-2001《金属和合金的腐蚀基本术语和定义》、HY/T 203.1-2016《海洋利用术语第1部分：海水冷却技术》、GB/T 23248-2009 《海水循环冷却水处理设计规范》，包括海水循环冷却水系统、浓缩倍数、腐蚀速率、电偶腐蚀、电化学保护、牺牲阳极、析氢腐蚀、氢脆、海水冷却塔、海水冷却塔配水系统、收水器等。

3.2.4 设计原则4.1条规定了海水循环冷却系统选材应达到的技术目标。

在考虑材料耐蚀性能的同时，还要考虑到材料的使用年限、价格及维护费用等经济因素，使选材可以经济合理，即海水循环冷却系统工程选材的造价和后期维护费用不应高于相似工程的平均水平，避免造成财力的浪费。

与电力行业标准《发电厂凝汽器及辅机冷却器选材导则》（DL/T 712-2000）中3.1条规定相类似。

4.3条规定了选材时应考虑海水循环冷却系统中含盐量（浓缩倍数）、溶解氧、温度、pH值、流速、海洋生物等腐蚀影响因素。

含盐量（浓缩倍数）：海水中的含盐量直接影响到冷却水的电导率和含氧量，必然对腐蚀产生影响。

随着含盐量（浓缩倍数）的增加，电导率增加，含氧量降低，所以含盐量对金属的腐蚀具有相互矛盾的影响。

随海水电导率的增加，海水中金属的微电池腐蚀和宏观电池的腐蚀都将加速。

但另一方面由于海水电导率较高，为阴极保护在海水腐蚀防护方面的应用提供了良好的条件，防蚀电流分散程度大，保护范围宽，保护效果好，故含盐量（浓缩倍数）增加含氧量降低会减少金属的腐蚀。

溶解氧：由于绝大多数金属在海水中的腐蚀都属于氧去极化腐蚀，因此海水中溶解氧的含量是影响腐蚀性的重要因素。

溶解氧在海水中的溶解度主要取决于海水的盐度和温度，研究表明，溶解氧含量随海水盐度（浓缩倍数）的增加或温度的提高而降低，碳钢、铸铁、铜合金等金属材料在冷却海水中的腐蚀速率与溶解氧的含量成正比。

温度：经验表明：海水水温每上升10℃，铁的腐蚀速率约增加30%。

从腐蚀动力学考虑，海水温度升高，腐蚀电池的阴极过程和阳极过程的反应速率都会增大，这将促进腐蚀过程进行。

另一方面，海水温度升高，海水中氧的溶解度降低，结垢倾向加大，这又减缓金属在海水中的腐蚀。

研究表明，在敞开式海水循环冷却体系，温度高于50℃以后，随着系统水温的提高，体系溶解氧含量的逐渐降低，腐蚀速率亦降低。

pH值：海水的pH值一般在7.5～8.6之间，呈弱碱性。

海洋表层和近表层pH值略高，为8.1～8.3。

2倍浓缩循环冷却水的pH值一般不会超过9。

在循环冷却海水中pH值的变化不大，对腐蚀的影响不大，但pH值主要受到钙质水垢沉积的影响，从而影响到金属的腐蚀。

研究表明，冷却海水pH值升高，促进碳酸钙沉淀的生成形成沉积层，从而减轻金属材料的腐蚀。

流速：通常，流速的增加有利于海水中溶解氧向电极表面扩散，金属表面的氧得到补充，因而加速金属腐蚀。

在溶解氧含量相同时，金属的腐蚀速率亦随流速的提高而增加。

随着流速的进一步增加，金属腐蚀会受到电化学和流体力学因素的协调作用而加剧。

研究表明，碳钢、铜合金在流体冷却海水体系中都存在腐蚀速率突然增大的临界流速值。

海洋生物：在海水冷却系统常见的宏观生物附着在金属结构表面，通常称为海洋污损生物，若污损生物全面可以减缓金属的腐蚀，但不完整的污损生物可能促进局部腐蚀的发生。

微生物包括细菌和真菌，附着在工程材料表面，形成生物膜，生物膜内的环境与冷却水环境完全不同。

生物膜内微生物活性控制着电化学反应的速率和类型，形成微生物腐蚀，它属于局部腐蚀特征，可促进孔蚀、缝隙腐蚀、脱成分腐蚀和应力腐蚀开裂的发生和发展，其危害更大。

在冷却系统中，海水流速较低或静止，同时伴有生物粘泥或淤泥，就会给微生物的大量繁殖提供条件，微生物腐蚀就会成为材料失效的主要原因。

3.2.5 换热器（凝汽器）的选材及防腐技术要求5.1.1条为换热器（凝汽器）管材的选材原则，参照电力行业标准《发电厂凝汽器及辅机冷却器选材导则》（DL/T 712-2000 ）中3.1、3.5和3.6条，3.1条规定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。

3.5和3.6条即对新型管材，应通过专门的试验和技术经济比较后选定。

已有长期运行经验的工厂，可以参考本厂长期使用管材的耐蚀情况，选定管材。

5.1.2条为换热器（凝汽器）管板的选材原则，参照第7条应考虑易于与管子胀接或焊接，应尽量避免与管子发生电偶腐蚀，或采取有效的防腐措施，以确保换热器整体的严密性。

5.1.3条为换热器（凝汽器）水室的选材原则，水室作为换热器（凝汽器）的一部分，外形设计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，降低生物粘泥附着和冷却水在水室内的压力。

5.2.1条规定了换热器（凝汽器）管的选材及防腐技术要求，综合了电力行业标准《发电厂凝汽器及辅机冷却器选材导则》 (DL/T 712-2000 )和实际工程中的换热管使用材质，包括铜合金、碳钢、铸铁、不锈钢及钛合金。