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水电厂消防水管腐蚀调查研究

文档作者：陆泓羽何常胜何智华郭绍旭王明帆文档来源：云南电力试验研究院(集团)有限公司		更新日期： 2026年10月10日	点击数：
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第48 卷第23 期
2020 年12 月
广　州　化　工
Guangzhou Chemical Industry
Vol. 48 No. 23
Dec. 2020
水电厂消防水管腐蚀调查研究
陆泓羽, 何常胜, 何智华, 郭绍旭, 王明帆
(云南电力试验研究院(集团)有限公司, 云南　昆明　650217)
摘　要: 由于水电厂消防用水直接取自江河原水, 未进行相应的杀菌和水质检测试验。加上消防管道内水质长期不流通,
数年后开始腐蚀泄露, 影响电厂稳定运行, 形成安全隐患。本次选取两个水电厂进行消防水管腐蚀调查研究对象, 对消防管样和
水样进行X 荧光射线检测、电镜能谱分析、原水水质分析。将腐蚀现象与试验数据结合研究, 得出A 厂的消防水管泄露主要是由
微生物的腐蚀所引起, B 厂的消防水管泄露主要是由高浓度Cl-离子的点蚀所引起。
关键词: 水电厂; 消防水管; 微生物腐蚀; Cl-离子腐蚀
　中图分类号: TB337 　文献标志码: B 文章编号: 1001-9677(2020)23-0135-03
　　　　　　　　　　　　　
第一作者: 陆泓羽(1986-), 男, 硕士, 工程师, 从事化学水分析、水处理试验, 六氟化硫检漏检测, 油中溶解气体分析, 蓄电池检测等方面研究
工作。
Investigation on Fire Hose Corrosion in Hydropower Plants
LU Hong-yu, HE Chang-sheng, HE Zhi-hua, GUO Shao-xu, WANG Ming-fan
(Yunnan Electric Power Test &amp;amp; Research Institute Group Co. , Ltd. , Yunnan Kunming 650217, China)
Abstract: The fire water of hydropower plant is provided from the river directly, without any disinfection and testing.
Then the fire hose has been corroded and leaked out when the water locked inside for several years. It will threaten the
safe operation of hydropower plants. Choosing the samples from two different hydropower plants to investigation, the
samples were analyzed by X-ray testing, EDAX and water quality test. The calculation result showed that A Plant fire
hose leakage was mainly caused by microbial corrosion, and the B Plant was mainly caused by Cl- corrosion. Key words: hydropower plants; fire hose; microbial corrosion; Cl- corrosion
云南水电装机容量逐年递增, 随之而来的是各种管路腐
蚀、老化。现代水电厂自动化程度高, 厂内工作人员有限, 而
消防水管在日常维护中存在感较低, 不易引起注意。当局部管
道发生腐蚀泄露时, 整个消防系统已经难堪大用。起初的治理
措施就是补漏补焊, 但几个月后焊缝处又开始渗漏, 且越焊越
漏。对此开始逐段更换管材, 经2 ~ 3 年将整个消防管道系统
管道全部更换一遍, 为此耗费了大量人力、财力、物力。
本次以澜沧江流域的A 厂和金沙江流域的B 厂进行消防水
管腐蚀调查研究。两厂的消防用水均取自江河原水, 原水直接
引入消防水池, 再进入消防水管。而江河原水受环境影响较
大, 河流区域、旱季、雨季、鱼类养殖等均会对水质产生影
响。本次选择澜沧江流域的A 厂和金沙江流域的B 厂进行消防
水管腐蚀调查研究。
消防水系统钢材为不锈钢管, 壁厚9 mm。两厂自投运6 年
以来未进行过维护保养。随着运行时间增加, 在直管和弯管处
均有漏点。部分消防水管布置在LCU 柜上方, 消防管漏液会严
重影响LCU 柜安全运行。
1　消防管管样检测
首先对消防管材质进行分析。对泄露的消防水管进行割管
取样, 管样规格为Φ219 mm×6 mm, 长500 mm。A 厂消防水管
内管壁凹凸不平, 整体呈黄褐色, 有数个黄色小包和黑色小
坑, 直径约5 mm, 深度约2 mm。当管样受震动时, 表面黄色
氧化皮会脱落。B 厂消防水管内管壁粗糙, 整体呈黄色, 有数
个黑色小坑, 直径约7 mm, 深度约4 mm。当管样受震动时,
表面黄色氧化皮附着牢固没脱落。A 厂管内氧化皮要多于B
厂, 现取样对其进行XRF 荧光检测, 结果见表1。
表1　X-荧光射线检测
Table 1　X-ray testing (%)
样品名称Fe2 O3 Cr2 O3 MnO SiO2 SO3 Al2 O3
A 厂氧化皮24. 16 4. 709 1. 934 3. 986 0. 701 2. 872
B 厂氧化皮9. 257 5. 505 0. 593 1. 394 0. 251 0. 366
通过测试可以发现两厂氧化皮中铁含量均高达90% 以上
(以氧化物计), 可推断黄色垢样为主要腐蚀产物。经450 ℃灼
烧后A 厂氧化皮质量减少8%, B 厂氧化皮质量减少2%, 说明
其中含有部分有机物。再将管样切割加工为4 mm×6 mm 金属
块, 对其进行垢量测量。A 厂其腐蚀坑深度约2 mm, 以运行
5 年计算腐蚀速率约为0. 4 mm/ a, 速率超过标准值0. 075 mm/ a。
B 厂其腐蚀坑深度约4 mm, 以运行5 年计算腐蚀速率约为
0. 8 mm/ a, 速率超过标准值0. 075 mm/ a。为更进一步分析原
因, 对管样材质进行电镜能谱分析, 如表2 所示。
可以发现A、B 两厂的钢材接近奥氏体不锈钢, 该材质特
性是受Cl-离子影响较大。再对黑色腐蚀坑滴加10%盐酸溶液,
其中A 厂可以闻到H2 S 的刺激性气味, 结合S2- 离子定性液体
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判定腐蚀坑里黑色物质含有FeS。B 厂没有闻到H2 S 的刺激性
气味, 结合S2-离子定性液体判定结果不显色。
表2　不锈钢电镜能谱分析
Table 2　EDS analysis of stainless steel (%)
样品编号Si Mn P S Ni Cr
A 厂消防水管
直管部位0. 603 8. 79 0. 0616 0. 0022 2. 61 14. 31
A 厂消防水管
弯管部位0. 421 1. 60 0. 0292 0. 0131 9. 55 17. 50
B 厂消防水管
直管部位2. 47 — — — 1. 24 3. 77
B 厂消防水管
弯管部位— 0. 90 — — 5. 64 14. 41
2　消防水管水质
为更深一步分析取水样检测化验, 其成分分析见表3。
表3　A、B 厂的水质成分分析
Table 3　Analysis of water quality in plant A and B
样品名称pH Cl- /
(mg/ L)
SO24- /
(mg/ L)
COD/
(mg/ L)
Fe2+ +Fe3+ /
(mg/ L)
A 厂江水7. 57 16. 77 68. 54 0. 4 0. 027
A 厂消防水池7. 47 9. 96 27. 1 13. 8 2. 043
B 厂江水8. 28 91. 02 6. 52 2. 7 0. 019
B 厂消防水池8. 47 105. 6 6. 97 2. 8 0. 104
由表3 数据可知, A 厂江水和消防水池水样整体呈中性,
江水流入消防水池后pH 有所下降; 水样中Cl- 离子浓度较低,
符合奥氏体受压时水中Cl- 离子浓度不超过25 mg/ L 的规定;
消防水池中硫酸盐含量是江水的39%; COD 升高说明水中有机
物含量增加; 总铁含量明显升高, 且消防水管出水颜色为黄
色, 说明消防水管内壁腐蚀严重。B 厂江水和消防水池水样整
体偏碱性, 江水流入消防水池后pH 有所上升; 水样中Cl- 离子
浓度较高, 超过奥氏体受压时水中Cl-离子浓度不超过25 mg/ L
的规定; 消防水池中硫酸盐含量与江水大致相同; COD 处于较
低水平说明水中有机物含量趋于稳定; 总铁含量有所升高, 消
防水管出水略有浑浊偏淡黄色, 说明消防水管内壁腐蚀一般。
根据以上数据推断A 厂消防水管中有微生物滋生, 包括引
起不锈钢管道腐蚀的铁细菌和硫酸盐还原菌; B 厂消防水管中
微生物含量较低, 依据如下:
(1)A 厂处于下游, 海拔较低, 常年气候温热潮湿, 库区
附近有村落, 水体容易滋生微生物。B 厂处于上游, 海拔较高,
常年气候干燥寒冷。
(2)A 厂消防水管内氧化皮经450 ℃灼烧后质量减少8%,
说明其中含较多有机物, 可能为微生物所致。B 厂消防水管内
氧化皮经450 ℃灼烧后质量减少2%, 说明其中含较少有机物,
微生物影响较轻;
(3)A 厂的消防水管内环境适宜铁细菌和硫酸盐还原菌的
生长。铁细菌为好氧细菌, 硫酸盐还原菌为厌氧细菌, 在密闭
的消防管路中两种细菌更容易共生。消防水装瓶取样与空气接
触后, 有黄色沉淀;
(4)B 厂原水中Cl-离子浓度偏高, 对不锈钢易产生点蚀。
而管道缝内容易发生缝隙腐蚀, 且容易聚集高浓度Cl- 离子,
不适宜铁细菌和硫酸盐还原菌的生长。
3　腐蚀原因
(1)A 厂在富含SO2-
4 的水中会发生下列反应[1] :
Fe+SO2-
4 → FeSO4 +2e (1)
2H2 O+O2 +4e +4H → 4NaOH (2)
2FeSO4 +4NaOH+O2 → Fe2 O3 ·H2 O+2Na2 SO4 (3)
在Cl-离子作用下会发生下列反应:
FeCl2 +2H2 O → Fe (OH)2 +2HCl (4)
在铁细菌的作用下发生下列反应:
4Fe2+ +2xH2 O+3O2
铁细菌→2Fe2 O3 ·xH2 O (5)
Fe2+离子被铁细菌氧化, 生成Fe2 O3 ·xH2 O 黄色沉淀物。
在硫酸盐还原菌的作用下发生下列反应[2] :
4Fe+SO2-
4 +4H2 O 硫酸盐还原菌→FeS+3Fe(OH)2 +2OH- (6)
硫酸盐被硫酸盐还原菌还原为硫离子, 再与Fe2+ 离子结合
生成黑色沉淀FeS。
通过上面6 个反应式我们可知Fe 和SO2-
4 离子一直处于消
耗状态, FeS 即管壁小坑内的黑色沉淀物, 在反应(d)的水解
作用下pH 会下降。
(2)B 厂消防管道由于金属缝隙内部存在闭塞性, 氧很快
被消耗, 阴极反应就会由缝内转移至缝口附近, 造成Fe2+ 离子
增多[3] 。为了维持电中性[4] , 阴离子就会不断地向缝内迁移,
由于Cl-离子的迁移速度较快, 导致大量的Cl- 离子在坑洼处聚
集, 而Fe2+离子发生水解使溶液酸化, 因而缝内容易发生缝隙
腐蚀[5] 。
Fe+2H2 O → Fe(OH)2 ↓+ 2HCl (7)
同时适宜的盐度有利于细菌的生长繁殖, 而过高的盐度就
会导致细胞质壁分离, 最终造成细胞脱水死亡[6] , 因此B 厂消
防水管内缝不适宜细菌的生长。
而当Cl-离子浓度超过90 mg/ L 时, 会加速应力腐蚀的速
度[7] 。同时当SO2-
4 离子可以改变腐蚀产物膜成核和成长过程,
进而改变腐蚀产物膜的结构, 因此SO2-
4 离子含量小时, 反而会
促进点蚀的发生[8-9] 。
4　结论与建议
由此判断A 厂的消防水管泄露主要是由于微生物(铁细菌)
的腐蚀引起, 硫酸盐还原菌起到辅助作用。消防水管样内壁腐
蚀严重, 腐蚀速率约0. 4 mm/ a, 明显偏大。
B 厂的消防水管泄露主要是由于高浓度Cl- 离子的点蚀引
起, 低浓度的SO2-
4 离子对点蚀起到辅助作用。消防水管样内壁
腐蚀一般, 点蚀情况严重, 腐蚀速率约0. 8 mm/ a, 明显偏大。
对于漏点来说越补越漏, 这并非是焊接工艺造成, 而是焊
缝部位无法形成致密氧化膜。
根据腐蚀分析结论, 建议电厂对消防管道进行更换, 管材
可选择玻璃钢、塑钢、PVC 等材质。局部漏点可以进行包扎处
理。在消防水池加Na2 CO3 , 提高pH 至9 以上使其管材形成致
密氧化膜; 加强消防水系统的杀菌处理, 易选用氧化型和非氧
化型杀菌剂交替使用; 每周定时排水, 使消防水充分流通起
来。(下转第192 页)
　192 广　 州　 化　 工 2020 年12 月
子材料》课程总结性评价的内容分为“平时成绩+课堂表现+课
程小论文+期末考试” 的综合评价体系, 其中平时成绩由出勤
率、课堂测试和课后作业构成, 占30%; 课堂表现包括课堂提
问、课堂抢答和课堂试讲构成, 占20%; 课程小论文包括每章
节的综述性小论文, 占20%; 期末考试占30%。平时成绩旨在
考察学生对待学习的态度和学习情况。课堂表现旨在考察学生
的个人的学习能力, 考核学生接受问题、理解问题和解决问题
的能力。课堂试讲则需要学生自己先理解问题、分析问题、探
索解决问题, 再将获取的知识展示给其他同学。课程小论文旨
在考察学生对知识广度的扩展和深度的积累, 能否合理运用所
掌握的知识以及实践性的领悟。期末考试则是对这门课程知识
的系统性掌握的测试, 试题主要以主观题为主, 教师将期末考
试试题借助QQ 群发给学生, 学生在规定的时间内完成考试,
并将答题纸拍照后发给教师进行评价。这种综合的评价体系,
可以改变以往被动输入式的学习, 显著增强学生的自主学习意
识和学习的兴趣[9-10] 。最终学生成绩为60 分以下0 人, 60 ~70 分
3 人, 70 ~80 分14 人, 80 ~90 分13 人, 90 分以上2 人, 学生
学习的态度、兴趣、主动性和学习效果得到提高, 教学方法实
施效果良好。
5　结　语
图1　基于异步SPOC 的功能高分子材料“金课” 构建模式图
Fig. 1　Model diagram of the construction of “golden courses”
for functional polymer based on asynchronous SPOC
　　基于异步SPOC 网络教学平台联合班级微信群/ QQ 群、腾
讯会议以及慕课堂四位一体的线上教学模式(如图1 所示), 丰
富了教学形式, 增加了课堂趣味性, 保证了良好的教学质量和
效果。这一探索将“互联网+教育” 的理念引入传统课堂教学,
也为线上线下混合式教学改革奠定了实践基础。在实施过程
中, 这种教学方法受到学生的好评, 同时也对教师的综合素质
及教学技能提出了新的要求[11] 。教师根据教学内容, 需要更深
层次的优化教学目标, 搜集丰富的教学资源, 设计合理的教学
案例, 合理划分学习小组, 系统剖析案例, 另外, 在考核评价
方面, 还需要仔细研究更加合理的考核方式的引入及评价量表
的设计。总之, 在打造功能高分子材料“金课” 的道路上, 我
们还需进一步探索。
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(上接第136 页)
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