最新录用 | 当期目录 | 过刊浏览 | 热点文章 | 虚拟专辑 | 阅读排行 | 下载排行 | 引用排行 | 期刊订阅

中国腐蚀与防护学报, 2026, 46(3): 653-662 DOI: 10.11902/1005.4537.2025.223

综合评述

柔直换流阀冷却系统关键材料失效与缓解措施研究进展

王彦峰1, 王流火2, 孙仕达1, 刘琦3, 李亚梅3, 王显宗,3

1.广东电网有限责任公司电网规划研究中心 广州 510600

2.广东电网有限责任公司基建部 广州 510600

3.西安西电电力系统有限公司 西安 710065

Research Progress on Failure of Key Materials and Mitigation Measures for Cooling System of Flexible DC Converter Valve

WANG Yanfeng1, WANG Liuhuo2, SUN Shida1, LIU Qi3, LI Yamei3, WANG Xianzong,3

1.Grid Planning Research Center of Guangdong Power Grid Co. Ltd., Guangzhou 510600, China

2.Infrastructure Department of Guangdong Power Grid Co. Ltd., Guangzhou 510600, China

3.Xi'an XD Power Systems Co. Ltd., Xi'an 710065, China

通讯作者: 王显宗，E-mail：xianzong.wang@nwpu.edu.cn，研究方向为金属材料腐蚀与防护

收稿日期: 2025-07-14   修回日期: 2025-08-22  

基金资助: 国家自然科学基金.  52471094

Corresponding authors: WANG Xianzong, E-mail:xianzong.wang@nwpu.edu.cn

Received: 2025-07-14   Revised: 2025-08-22  

Fund supported: National Natural Science Foundation of China.  52471094

作者简介 About authors

王彦峰，男，1978年生，硕士，正高级工程师

摘要

柔性直流输电系统换流阀水冷系统中，泄漏电流诱发的材料失效问题已成为制约装备可靠性的关键技术瓶颈。本研究从电气工程与材料工程的交叉视角切入，系统论述了实际运行中金属部件腐蚀、均压电极结垢及密封材料老化等典型失效现象，揭示了铝散热器与不锈钢管路在低电导率、高场强环境下的腐蚀行为，阐明腐蚀产物的迁移-沉积致垢机理，为新型电力装备的材料设计与腐蚀防护提供了理论和技术支撑。

关键词： 柔性直流输电 ; 电化学腐蚀 ; 冲刷腐蚀 ; 铝散热器 ; 不锈钢 ; 均压电极

Abstract

The key material failure induced by leakage current in the water-cooling system of converter valves troubles the stable and secure operation of voltage source converter-high voltage direct current (VSC-HVDC) systems. From an interdisciplinary perspective integrating electrical engineering and materials science, this study systematically investigates typical failure phenomena encountered in actual operations, including corrosion of metal components, scaling on grading electrodes, and aging of sealing materials. It reveals the corrosion behavior of Al-radiators and stainless-steel pipelines under low-conductivity and high electric field conditions, and clarifies the migration-deposition mechanism of corrosion products leading to scaling. These findings may provide valuable reference for material design and corrosion protection in advanced power equipment.

Keywords： VSC-HVDC transmission ; electrochemical corrosion ; erosion-corrosion ; aluminum radiator ; stainless steel ; grading electrode

PDF (4277KB) 元数据 多维度评价 相关文章 导出 EndNote| Ris| Bibtex  收藏本文

本文引用格式

王彦峰, 王流火, 孙仕达, 刘琦, 李亚梅, 王显宗. 柔直换流阀冷却系统关键材料失效与缓解措施研究进展. 中国腐蚀与防护学报[J], 2026, 46(3): 653-662 DOI:10.11902/1005.4537.2025.223

WANG Yanfeng, WANG Liuhuo, SUN Shida, LIU Qi, LI Yamei, WANG Xianzong. Research Progress on Failure of Key Materials and Mitigation Measures for Cooling System of Flexible DC Converter Valve. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection[J], 2026, 46(3): 653-662 DOI:10.11902/1005.4537.2025.223

可再生能源的大规模集成与跨区域输送对电力系统灵活输电能力提出新要求[1~4]。传统电网换相高压直流输电(LCC-HVDC)技术受限于半控型晶闸管特性，存在换流损耗高、依赖交流电压支撑等技术瓶颈[5, 6]。基于全控型绝缘栅双极晶体管(IGBT)和电压源换流器(VSC)的柔性直流输电技术(VSC-HVDC)，通过脉宽调制实现有功/无功解耦控制，可规避换相失败并提升新能源消纳能力[7,8]。换流阀作为柔性直流输电系统的核心功率转换单元，其内部IGBT大功率器件运行中产生的热流需通过铝散热器及内部循环冷却水导出[9,10]。但高电压环境下阀段间存在数千伏电位差，驱动漏电流流经冷却水回路，引发复杂的腐蚀问题。一方面，漏电流导致铝制散热器、不锈钢管路发生电化学腐蚀[11]；另一方面，电流通路中的密封垫片在电化学产物侵蚀下发生机械性能劣化、吸液膨胀直至断裂剥离，形成渗漏通道[12]。为抑制漏电流危害，工程中通常在主管路和配水/汇水管处安装铂金均压电极，通过强制钳位管路电位梯度以分流漏电流[13,14]。

然而，实际运行数据表明，水冷系统仍普遍存在散热器腐蚀、密封失效导致的冷却水泄漏等问题。其中，泄漏电流为主导诱因，叠加水质参数异常(如溶解氧超标、离子杂质浓度升高)、材料固有缺陷(如铝合金的耐蚀性不足)及结构设计局限(如电位分布不均、均压电极布置未覆盖全路径)[15~17]。同时，服役工况的复杂性(包括冲刷、水温变化、异质金属接触、漏电流以及振动等因素)导致冷却系统中的材料面临多种腐蚀环境的共同作用[18]。因此，系统梳理换流阀冷却系统关键材料的失效机制，并总结当前工程实践中防护技术的研究进展与面临的主要挑战，对于突破现有技术瓶颈、提升冷却系统的运行可靠性具有重要意义。

1 关键材料失效行为、影响因素及缓解策略

柔直换流阀冷却系统典型结构如图1a和b所示，阀塔由多层阀层构成，含阀段及集成的均压电极、铝散热器、晶闸管组件和支流/汇流管道，层内晶闸管通过导线串联[19]。晶闸管截止时在铝散热器、阀段及阀层间形成电位差，引发铝散热器阴阳极极化反应(图1c)[20,21]。为平衡各阀段水路电场分布，阀段两侧汇流管道均安装与铝散热器相连的均压电极(图1d)。长期运行中，受晶闸管发热、泄漏电流、Cl-侵蚀及水流冲刷等因素影响，铝散热器表面保护性氧化膜逐渐脱落，腐蚀产物进入冷却水路，加剧泄漏电流并导致均压电极结垢(图1e)。电极表面形成的垢层会降低其均压及电流导通能力，加速铝散热器腐蚀，陷入恶性自循环[22]。

图1

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图1   柔直换流阀冷却系统用铂金均压电极漏电流产生机理和均压电极周围电流和结垢分布[13,22]

Fig.1   Generation mechanism of leakage current in VSC-HVDC converter valve cooling systems (a-c), current and scale deposition distribution around Pt electrode (d, e)[13,22]


1.1 铝散热器与铂金电极的腐蚀/结垢机理、影响因素与缓解策略

换流阀水路系统中的腐蚀行为主要体现为铝散热器内表面的电化学腐蚀。均压电极构建的零电位通道可在一定程度上抑制泄漏电流，然而即便发生微量的Al腐蚀，也会改变冷却水成分，进而影响铂金电极均压效果与导电性能，引发更严重的腐蚀循环。铝散热器腐蚀与电极结垢的交互作用，是导致换流阀水路系统腐蚀恶化的关键协同失效机制。

1.1.1 电位差引发的阴阳极铝散热器腐蚀机理

图2a给出了铝散热器内表面泄漏电流密度的分布，泄漏电流密度在进水口/出水口处最高，随后骤降至峰值10%，塑料接头向内约3.7 mm的铝制内表面为主要腐蚀区，腐蚀产物膜主要为含Al3+的产物[11,23]。图2b和c表明铝散热器与汇流管间电流流向分三种：电位差正(电流由散热器流向冷却水)、零(无电流)、负(电流由冷却水流向散热器)，对应着不同的腐蚀机理。

图2

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图2   泄漏电流作用下铝散热器电解腐蚀机理分析[19~22]

Fig.2   Distribution of current on interior surfaces of radiators (a), corrosion mechanisms of radiators induced by stray currents (b), current evolution on Al surfaces (c) and electrochemical corrosion typology of radiators under cathodic/anodic polarization (d)[19-22]


高电位散热器作为阳极，泄漏电流95%以上用于铝阳极溶解(伴电解水反应)，呈现明显的点蚀形貌(图2d)[24]。

2H2O-4e–→4H++O2↑
Al-3e-→Al3+

低电位铝散热器作为阴极，泄漏电流用于析氢反应(式3)，因阴阳极电位差超1.2 kV，管道内形成强碱性环境(pH > 9)[25]，导致氧化膜溶解(式4)并阻碍其修复，电化学活性高的Al未被保护，进而发生溶解(式5)，呈现均匀腐蚀且腐蚀速率为高电位铝散热器的2.4~2.6倍(图2d)[26]。

2H2O+2e-→2OH-+H2↑
Al2O3+3H2O+2OH-→2[Al(OH)4]-
2Al+6H2O+2OH-→2[Al(OH)4]-+3H2↑

1.1.2 电沉积-中和反应-电场吸附协同驱动的电极结垢机制

换流阀晶闸管反向截止时，低电导率冷却水中仍会产生腐蚀金属部件的泄漏电流。为使冷却水路电位与阀塔/阀层一致，通常在水路合适位置安装均压电极导出泄漏电流。以高纯度铂金为核心的均压电极通常采用纯度达99.9%以上的贵金属原料，其超高纯度可有效降低杂质对电子传导效率的干扰，并提升材料在极端工况下的抗腐蚀能力。然而，作为换流阀冷却水路金属部件的关键防护部件，均压电极长期运行面临表面结垢难题。具体表现为电极表面逐渐生成由Al散热器腐蚀诱发的Al(OH)3/Al2O3垢层，引发水路堵塞、密封失效、散热下降等连锁故障，属典型腐蚀产物引发的工程问题(图3a和b)。沉积物会增加均压电极电阻，削弱其均压及电流转移功能[27]。如2006年天广高压直流工程因垢层脱落致水路阻塞，引发换流元件过热及系统非计划停运[28]。跨区域(德阳、宝鸡等换流站)统计显示，约10%换流站运行事故由内冷系统异常导致，其中超70%故障与均压电极结垢相关[29,30]。因此，探究铂金均压电极结垢机理十分必要。

图3

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图3   铂金均压电极结垢现象及其电沉积-中和反应-电场吸附协同驱动的结垢机理[29~31]

Fig.3   Scaling phenomenon (a, b), and its scaling mechanism synergistically driven by electrodeposition-neutralization-adsorption (c)[29~31]


铂金均压电极结垢机理可概括为电沉积(图3c1)、中和反应(图3c2)以及电场吸附作用(图3c3)三类[29~31]。Jackson等[32]分析柔直换流阀中实际服役的均压电极垢样，表明主成分为铝氧化物。国内学者程一杰等[31]、丁德[33]也证实垢样以铝氢氧化物/氧化物为主。冷却系统中，Al唯一来源是铝散热器，其在高电位及树脂污染下发生碱性腐蚀，生成带负电的[Al(OH)4]-。首先，致垢离子在电场、流场作用下迁移至均压电极表面，发生电沉积反应(式 6、 7)。

4[Al(OH)4]--4e-→4Al(OH)3↓+2H2O+O2↑
4[Al(OH)4]--4e-→2Al2O3↓+8H2O+O2↑

此外，均压电极表面因高电位差发生电解水及析氯反应，阴阳极反应分别如 式(8)和(9)所示：

阳极： 2Cl--2e-→Cl2↑
2H2O-4e-→4H++O2↑
阴极： 2H2O+2e-→2OH-+H2↑

随后，由于电解水及析氯反应致局部pH变化，铝致垢离子发生酸碱中和反应，如 式(10)和(11)所示：

阳极： Al(OH)4-+H+→Al(OH)3↓+H2O
阴极： Al(H2O)63++3OH-→Al(OH)3↓+6H2O

除电化学反应外，铝散热器腐蚀产生的Al(OH)3、[Al(OH)4]-等不溶性物质在静电力下吸附电极表面，加速结垢。垢层的增厚与脱落将分别引发铂金电极均压失效、管路阻塞等故障。

1.1.3 铝散热器腐蚀与铂金电极结垢的影响因素

影响铝散热器腐蚀和电极结垢的因素大致相似，可分为电化学因素、冷却水参数、电极结构设计与安装这3大类。

(1) 电化学因素

对于均压电极，其所处位置的电极电位、极性以及电极本身的电场空间分布直接决定结垢的严重程度。为探究电极间的电位差别对结垢的影响，丁德[32]通过现场调研证实正电位处电极结垢比负电位处严重，零电位区域几乎不结垢。梁秉岗等[28]对四重阀塔和二重阀塔的电极结垢分布统计表明，高电位处电极结垢厚度可达低电位处的3~7倍。此外，电极本身针端和根部电场也存在差异，电极针端电场强度最高，结垢厚度为根部3倍，印证电场分布与结垢形态一致。综上，电位、极性决定结垢厚度，高电位处电极结垢更严重。对于铝散热器，其与汇流管之间的电位差是决定腐蚀形式的关键因素。高电位的阳极区域发生点蚀溶解，低电位的阴极区域则发生碱性均匀腐蚀，而散热器表面的泄漏电流密度可作为评估其腐蚀速率的重要指标[26]。

(2) 冷却水参数

冷却水的电导率、pH值、溶解氧浓度、流速、温度以及离子种类和浓度等参数影响铝散热器腐蚀速率及致垢离子种类，从而影响均压电极结垢。电导率增大时，增加的泄漏电流加速铝散热器腐蚀，又通过促进均压电极结垢加速腐蚀。体系的pH值通过调控致垢离子的带电形态影响电极结垢和铝散热器的腐蚀机制。当冷却水呈微碱性时，Al3+主要以负电性的[Al(OH)4]-形式存在，易在正电位电极表面发生电沉积。而在弱酸性环境中，Al3+则以正电性的Al(OH)2+等形态为主，倾向于向负电位电极迁移[32]。此外，阴极极化条件下铝散热器表面形成的微碱性区域，会导致铝基体发生均匀的碱性腐蚀。值得注意的是，电导率与溶解氧含量存在协同作用[21]。0.06 μS/cm电导率环境中，富氧状态下的阳极均压电极结垢更严重，Al3+浓度显著高于贫氧状态，表明低电导率时溶解氧增加会加剧腐蚀。而当电导率升高至0.08 μS/cm，无论处于贫氧或富氧状态，结垢程度均明显减轻，说明电导率有效控制时溶解氧对腐蚀影响较小，反之高溶解氧会促进腐蚀与结垢。

水流速与Al腐蚀速率呈显著正相关，其主要机制包括以下方面：由于Al的腐蚀以耗氧腐蚀为主，流速增大可显著加速溶解氧向金属表面的传质过程；高流速水流产生的剪切力(尤其在流道拐角、狭窄区域等湍流区)会直接剥离局部膜层，暴露新鲜铝基体并形成腐蚀电池，进而显著加快阳极溶解速率；此外，高流速还会加速腐蚀产物(如Al(OH)3)迁移，抑制破损区域二次成膜，最终加速腐蚀。研究表明铝散热器进水口深色腐蚀区域多于出水口，高流速区冲刷腐蚀更严重，释放更多Al3+，增加结垢风险[32]。温度升高则通过增加Al电极反应活化分子数量及水中物质扩散系数，促使更多腐蚀性介质迁移至Al表面，进一步加速腐蚀[34,35]。冷却水流速、温度等变化导致的散热器腐蚀加剧，增加了体系中的致垢离子，加速了结垢反应，进而导致电极结垢增加。

Cl-浓度与Al腐蚀速率正相关，其作用机制主要是通过穿透或破坏Al表面的钝化膜，导致局部氧化膜失效并引发点蚀或全面腐蚀。SO42-可有效减少铝基体的溶解，能在较宽的电位范围内维持氧化膜的钝化状态，仅当材料极化超过其点蚀电位时，钝化膜才会发生失效[36]。离子间的协同效应(如Cl-与SO42-的叠加侵蚀)会进一步影响Al的腐蚀动力学过程，因此需综合评估冷却水中多离子体系的耦合影响。

(3) 电极结构设计与安装参数

电极的结构设计与安装参数(包括电极形状、安装位置及数量等)同样会对结垢过程产生显著影响。针形电极的结构设计缺陷是导致其结垢严重的关键因素。张朝辉等[37]指出，传统铂制针形电极因表面积较小、电流密度集中，导致结垢呈现棒状形态且易脱落。环形电极通过环形结构设计，将支流管接头直接集成于电极圆环内部，不仅有效消除了水路电位差，更通过增大电极表面积显著降低了电流密度。模拟试验结果显示，环形电极的结垢量仅为针形电极的1/10，且结垢分布均匀、不易脱落。电极失效概率低，可以充分保护铝散热器，减缓散热器腐蚀，降低致垢离子浓度，从而减少结垢，形成良性循环。关于电极位置及数量方面，位于两个汇流管两侧各同步安装两个均压电极时，流经各支流管的泄漏电流基本维持在较低值，相较于传统单电极布置方案，电流降低幅度可达98.46%[22]，缓解体系中各部件腐蚀。

1.1.4 铝散热器与铂金电极防护措施

(1) 冷却水参数调控

缓解腐蚀和结垢问题需严格控制冷却水水质及环境参数以降低腐蚀和结垢速率，可通过减少致垢离子、调节冷却水pH、控制溶解氧含量、控制电导率等措施实现。采用高纯度去离子水或蒸馏水作为冷却介质可降低杂质离子浓度、减少结垢源[38]，但需专业水处理设备及定期更换树脂，维护成本较高。宋玉锋等[39]提出将pH控制在6.5~8.5的中性范围可稳定铝氧化膜，避免其在酸碱性环境中破损，减少体系致垢离子，预防电极结垢。Weber等[25]通过通入CO2形成碳酸体系，将pH稳定在6.8~6.9的微酸性环境，抑制含Al溶胶颗粒在电极表面沉积。此外，新建换流站可通过增加阀塔管道长度和水管流通截面积以降低泄漏电流。适当降低冷却水温度也可延缓铝散热器的腐蚀速率，从而减少Al3+在冷却水中的溶出及其在均压电极表面的沉积，该方法仅需优化运行参数，但受换流阀散热能力限制，调节空间有限。添加缓蚀剂是简便且低成本的方法，可有效抑制Al腐蚀[40,41]，但需精确控制种类和含量，避免电导率升高或与离子交换树脂不兼容，且长期效果待验证。

(2) 电极和水路优化

优化均压电极设计可调整冷却系统电场分布，抑制泄漏电流引发的铝散热器腐蚀。从电极结构优化的角度看，采用环形均压电极可有效降低表面结垢风险。调整其安装位置与数量既可缓解电极自身结垢，又能降低电场集中程度、均匀电流密度。从电极布局角度看，采用多电极布局并优化位置能降低支流管间电位差，减少泄漏电流。但这类方法受限于铂金材料高昂成本，若换用不锈钢则存在耐蚀性不足问题，影响工程应用。另一种方式是设计特殊电极固定装置，通过在电极与冷却水间形成流动间隙，增强水流冲刷作用以防止垢质附着沉积，优势在于利用冷却水自身流动特性减少结垢，无需大规模水质处理。然而，改变固定方式可能影响电极电气性能与机械强度，设计安装时需充分考虑可靠性与稳定性；且针对不同换流阀水冷系统需个性化定制改造，会增加相应成本。优化水路结构及参数可实现流场与电场的协同调控。采用并联水路设计能均化各散热器间电位差；优化管径比例及支流管长度，既能保证水流均匀分配、避免局部流速异常，又可通过增加回路电阻进一步降低泄漏电流；对称布局可消除电场叠加效应，减少支流管电位差及冲刷腐蚀风险，从结构层面提升系统耐蚀性能。

1.2 不锈钢腐蚀机理、影响因素与防护措施

不锈钢管道腐蚀的核心驱动力为泄漏电流，该电流通过冷却水传导引发电解腐蚀，其腐蚀量遵循Faraday定律，即电流强度与腐蚀程度正相关。在层间水管中，漏电流经金属联轴器传导至接触表面，引发包括水分解及阳极区不锈钢溶解的电解反应。

阳极： 2H2O→O2+4H++4e-
Fe(Cr, Ni)→Fe2+ (Cr3+, Ni2+)+2(3)e⁻
阴极： 2H++2e⁻→H2
2H2O+O2+4e-→4OH⁻

此外，冷却水中的Cl-，对不锈钢腐蚀有显著影响。Cl-因半径小、穿透能力强，易穿透不锈钢表面的Cr2O3钝化膜，形成可溶性金属氯化物，导致暴露的基体作为阳极发生氧化反应，显著加速腐蚀速率[42~44]。局部腐蚀表现为点蚀坑内形成“闭塞电池”，Cl-浓度升高并酸化，进一步促进腐蚀向纵深发展[45]。值得注意的是，腐蚀性离子可能主要来源于水处理用树脂，这些携带负离子的脱氧树脂微粒在电场作用下释放负离子，被吸附至不锈钢阳极表面并加剧腐蚀。

影响不锈钢腐蚀速率的包括pH值、溶解氧、材料、工艺、结构以及流速等因素。pH值偏离中性会加速氧化膜溶解，溶解氧则参与阴极反应促进腐蚀。不锈钢Cr/Ni含量不足或焊接导致的晶界贫铬容易引发晶间腐蚀，残余应力与氯化物协同作用可能导致应力腐蚀开裂[46,47]。结构与流速因素中，管道死角或低流速区域易沉积杂质形成闭塞区并浓缩Cl-，加剧缝隙腐蚀，直角弯头处湍流冲刷也会破坏钝化膜。

针对上述机理和因素，不锈钢管路的腐蚀防护措施主要包括水质调控、电极分布优化、流场结构改进、以及电偶腐蚀控制(图4)。水质管控需将离子浓度和溶解氧浓度降低，电导率控制在小于0.5 μS/cm[38]；电极与流场优化方面，采用均压电极与水接头同截面布置以降低漏电流，使用大曲率弯管减少湍流；工艺与材料控制方面，焊接后进行固溶处理消除应力，采用氩弧焊避免晶间贫铬，支架选用不锈钢或绝缘材料，防止异种金属接触引发电偶腐蚀。

图4

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图4   不锈钢管路的腐蚀防护策略

Fig.4   Corrosion protection strategies for stainless steel pipelines: water quality regulation, optimization of electrode distribution, control of galvanic corrosion, and improvement of flow field structure


1.3 密封圈老化机理、影响因素与防护措施

橡胶制品在存储和使用过程中，受光照、热、潮湿、电场等因素综合作用会出现变黏、变硬、变脆等物理属性劣化现象，最终失去使用价值，此现象称为老化，其本质是橡胶分子链主链、侧链及交联键断裂并伴随新交联的形成[48]。换流阀阀冷系统用密封圈(如三元乙丙橡胶、氟橡胶)的失效是压缩应力、振动磨损和化学腐蚀等多因素协同作用的复杂过程。持续的冲刷、压缩、振动及化学腐蚀作用下，氧气与橡胶分子链上的氢原子结合生成活泼大分子自由基并引发氧化反应，导致材料变硬变脆。长期压缩工况使密封圈因塑性变形或内部应力集中(如安装偏差或结构设计问题)产生局部疲劳裂纹。冷却水系统的循环振动(主循环泵振动、管路流体激振)使密封圈处于交变负荷状态，加速其与接触部件的摩擦(导致表面材料脱落)并引发材料疲劳、微裂纹扩展[49]。均压电极表面Al(OH)3沉积物形成不均匀绝缘层后，安装孔附近(密封圈位置)因沉积物较薄、绝缘性差导致局部电流密度升高，当超过阈值时冷却水电解生成臭氧，臭氧持续与密封圈材料反应并使其逐步溶解，同时Al(OH)3等腐蚀产物颗粒随水流冲刷密封圈增加机械磨损风险[29,50]。在密闭型工程冷却水系统常见的弱碱性环境中，Al3+配离子主要以带负电形式存在。这些带负电的粒子在电场作用下会向阳极迁移并加速沉积结垢过程，最终影响到密封圈的服役性能[32]。王庆国等[51]将EPDM橡胶试样浸泡在pH 14的强碱性溶液中来研究强碱液对其力学性能的影响。结果显示，浸泡处理后橡胶的拉伸强度发生了大幅衰减，从3.170 MPa直线下降至1.016 MPa。值得注意的是，该强度值随浸泡时间呈现近乎线性的减弱趋势，表明强碱性环境会严重削弱EPDM橡胶的拉伸强度。

针对上述失效机制与影响因素，保护措施需多维度协同。优化冷却水pH，避免强碱性，以减少Al3+配离子迁移与结垢。同时改进均压电极结构设计以控制沉积层均匀性、降低局部电流密度。此外，规范安装工艺以减少压缩应力不均，通过振动源控制(如泵体减振、管路流态优化)降低交变负荷对密封圈的影响。

2 未来研究方向和挑战

尽管柔直换流阀冷却系统关键材料腐蚀与结垢研究及缓解措施已取得显著进展，但现有研究多聚焦于传统材料外部因素(溶液环境、结构尺寸、系统布置及工况等)调整，材料改性防护研究较少，主因是研究局限于电气工程框架，未充分融合材料科学理论。加强电气工程与材料科学的学科交叉，是深入解决材料失效问题的重要方向，也是亟待克服的技术挑战，其实施需多学科支撑与合作。从材料工程角度，阀冷系统关键材料腐蚀防护未来研究方向可聚焦以下4个方面：

(1) 铝散热器涂层防护

通过制备与铝基体结合力强、能均匀覆盖复杂结构的高电化学稳定性金属涂层(如镀镍)，应既提升宽电位窗口耐蚀性，又兼顾导热性[52]。需调控涂层成分优化水接触角以平衡耐蚀与传热，并选择能生成低溶解度、弱吸附腐蚀产物的涂层材料。未来可结合密度泛函理论(DFT)计算筛选成分，通过电化学测试验证耐蚀性，阻断“Al腐蚀-电极结垢-加剧腐蚀”的恶性循环。

(2) 铂金电极合金化改性

通过引入与Pt晶格匹配的元素(如Ru、Rh、Pd等)，调控表面电子结构与显微结构[53]，以实现降低铝化合物吸附能并提升机械强度，同时保持Pt的电化学惰性(宽电位窗口、低自腐蚀电流)，需避免过量掺杂引发晶格缺陷或活性位点变化。

(3) 不锈钢涂层防护

在不锈钢管道内壁构建高水接触角有机疏水涂层，采用电泳涂覆工艺形成超薄涂层，通过纳米结构与低表面能组分捕获空气形成气垫层，实现物理隔离与电绝缘防护[54]。涂层由陶瓷颗粒与有机材料复合构成，可抑制带电离子生成，减少对电导率的干扰。需通过模拟工况电化学测试评估冲刷效应，优化结构参数，并增强涂层与基体结合力以防止局部破损剥落。

(4) 密封圈复合材料应用

可在密封材料中添加导电填料(如炭黑、金属粉末)构建导电通路以释放电荷、降低电腐蚀风险[55]，但需注意可能削弱材料耐化学性。可以引入陶瓷类纳米颗粒增强耐磨性能[56]，需关注颗粒迁移或流失对长期稳定性的影响。

3 结论

柔性直流输电系统中，换流阀水冷系统关键材料的失效是制约其长期可靠运行的关键瓶颈。本研究系统梳理了铝散热器、密封圈、不锈钢管路及Pt金均压电极等关键材料的失效机理，揭示了泄漏电流、水质参数(电导率、pH、溶解氧等)、电化学条件及结构设计等多因素耦合的失效规律，并总结了当前工程实践中水质调控、电极优化、结构改进等措施的有效性与局限性。研究表明，铝散热器腐蚀主要由泄漏电流引发的阴阳极极化反应主导，高电位区以点蚀为主，低电位区因碱性环境加速氧化膜溶解形成均匀腐蚀；密封圈失效是老化、电腐蚀与振动疲劳协同作用的结果；不锈钢管路腐蚀溶解与冷却水中侵蚀性离子密切相关；铂金均压电极结垢由电沉积、中和反应与电场吸附共同驱动，其厚度与泄漏电流、电导率、电位分布等参数显著正相关。

现有防护策略(如控制电导率≤ 0.5 μS/cm、pH 6.5~7.5、优化电极布局等)虽能部分缓解问题，但研究多聚焦外部环境调控与结构改进，材料本征改性(如涂层防护、合金化设计)探索仍有限。未来需加强电气工程与材料科学跨学科融合，通过铝散热器涂层优化、Pt电极合金化改性及不锈钢表面涂层开发等材料工程手段，从根本上提升关键材料耐蚀性与抗结垢能力，为换流阀水冷系统高可靠性、低维护运行提供技术支撑。

参考文献

Li Q N, Sun B K, Sun H D, et al.

Review of research on medium and high frequency oscillation in VSC-HVDC transmission system

[J]. Electr. Power Autom. Equip., 2025, 45(1): 156

[本文引用: 1]

李奇南, 孙宝奎, 孙华东 等.

柔性直流输电系统中高频振荡研究综述

[J]. 电力自动化设备, 2025, 45(1): 156

[本文引用: 1]

Wu J.

Research on flexible AC transmission technology and its application

[J]. Lamps Light., 2025, (3): 197

武 娟.

柔性交流输电技术及其应用研究

[J]. 光源与照明, 2025, (3): 197

Liu F S, Ding R, Wang Y, et al.

Fault ride-through strategy for offshore wind power islanding via VSC-HVDC grid-connected system

[J]. Electr. Drive, 2025, 55(10): 19

刘福锁, 丁 芮, 王 玉 等.

海上风电孤岛经VSC-HVDC并网系统的故障穿越策略

[J]. 电气传动, 2025, 55(10): 19

Liu H, Gao R, Ren X F, et al.

Research on overvoltage characteristics of ±525 kV submarine cable in offshore wind power VSC-HVDC transmission project

[J]. High Voltage Appar., 2025, 61(7): 171

[本文引用: 1]

刘 航, 高 仞, 任鑫芳 等.

海上风电柔性直流输电工程±525 kV海缆过电压特性研究

[J]. 高压电器, 2025, 61(7): 171

[本文引用: 1]

Tang G F, Pang H, He Z Y.

R&D and application of advanced power transmission technology in China

[J]. Proc. CSEE, 2016, 36: 1760

[本文引用: 1]

汤广福, 庞 辉, 贺之渊.

先进交直流输电技术在中国的发展与应用

[J]. 中国电机工程学报, 2016, 36: 1760

[本文引用: 1]

Mitra B, Chowdhury B, Manjrekar M.

HVDC transmission for access to off-shore renewable energy: A review of technology and fault detection techniques

[J]. IET Renew. Power Gener., 2018, 12: 1563

DOI      URL     [本文引用: 1]

Ma W M, Wu F J, Yang Y M, et al.

Flexible HVDC transmission technology's today and tomorrow

[J]. High Voltage Eng., 2014, 40: 2429

[本文引用: 1]

马为民, 吴方劼, 杨一鸣 等.

柔性直流输电技术的现状及应用前景分析

[J]. 高电压技术, 2014, 40: 2429

[本文引用: 1]

Wei X G, Shan Y H, Tang X L.

Development status and trend of high-voltage direct current transmission technology

[J]. Proc. CSEE, 2025, 45: 8937

[本文引用: 1]

魏晓光, 单云海, 唐新灵.

高压直流输电技术发展现状及趋势

[J]. 中国电机工程学报, 2025, 45: 8937

[本文引用: 1]

Zhang G H, Min J W, Zhao Q H, et al.

Analysis and study of corrosion and scaling in HVDC converter valve cooling water system

[J]. Smart Power, 2018, 46(11): 92

[本文引用: 1]

张格红, 闵建文, 赵勤虎 等.

换流阀冷却系统腐蚀结垢分析研究

[J]. 智慧电力, 2018, 46(11): 92

[本文引用: 1]

Zhang X H, Li R, Zhao H.

Study on the optimization effect of the electrochemical water treatment device based on EDS energy spectrum analysis

[J]. Sci. Technol. Innov., 2025, (7): 18

[本文引用: 1]

张祥虎, 李 然, 赵 贺.

基于EDS能谱分析的换流阀组除垢技术对电化学水处理设备优化效果研究

[J]. 科学技术创新, 2025, (7): 18

[本文引用: 1]

Liu X Z, Wang C X, Liu N, et al.

Influence of leakage currents on corrosion of heat sinks in inner water cooling system for converter valve

[J]. High Voltage Eng., 2020, 46: 1781

[本文引用: 2]

刘学忠, 王晨星, 刘 宁 等.

换流阀内水冷系统泄漏电流对散热器腐蚀的影响

[J]. 高电压技术, 2020, 46: 1781

[本文引用: 2]

Yang Y G, Gu Z B, Yao N, et al.

Research on the reliability of EPDM sealing gaskets for HVDC converter valves

[J]. Mech. Res. Appl., 2024, 37(2): 140

[本文引用: 1]

杨懿功, 顾志斌, 姚 宁 等.

直流输电换流阀EPDM密封垫可靠性研究

[J]. 机械研究与应用, 2024, 37(2): 140

[本文引用: 1]

He T T, Gao B, Yang F, et al.

The dynamic deposition behavior of grading electrode in converter valve cooling system considering electro-velocity-mass transfer field

[J]. Trans. China Electrotech. Soc., 2019, 34: 2863

[本文引用: 3]

贺婷婷, 高 兵, 杨 帆 等.

电-流-传质场作用下的换流阀冷却系统均压电极垢层动态沉积特性研究

[J]. 电工技术学报, 2019, 34: 2863

[本文引用: 3]

Xiao K, Wang Z, Zou Y S, et al.

Study on fracture mechanism of equalizing electrode of converter valve in HVDC projects

[J]. High Voltage Appar., 2023, 59(5): 43

[本文引用: 1]

肖 凯, 王 振, 邹延生 等.

高压直流输电工程换流阀均压电极断裂机理研究

[J]. 高压电器, 2023, 59(5): 43

[本文引用: 1]

Guo J B, Cui P F, Guan S L, et al.

Study on scaling mechanism of piezoelectric balance electrode of HVDC converter valve

[J]. Surf. Technol., 2019, 48(10): 285

[本文引用: 1]

国建宝, 崔鹏飞, 关胜利 等.

高压直流换流阀均压电极的结垢机理研究

[J]. 表面技术, 2019, 48(10): 285

[本文引用: 1]

Gao B, Huang C, Huang C H, et al.

Study on acoustic detection method for sediment on grading electrodes in converter valve cooling system

[J]. Trans. China Electrotech. Soc., 2024, 39: 7319

高 兵, 黄 驰, 黄晨浩 等.

换流阀冷却系统均压电极垢层沉积声学检测方法

[J]. 电工技术学报, 2024, 39: 7319

Tang Y X, Zhang F, Cui Z Y, et al.

Effect of hydrogen on crevice corrosion behavior of 2205 duplex stainless steel in 3.5%NaCl solution

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2025, 45: 431

[本文引用: 1]

汤熠鑫, 张 飞, 崔中雨 等.

氢对2205双相不锈钢在3.5%NaCl溶液中缝隙腐蚀行为影响

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2025, 45: 431

DOI      [本文引用: 1]

采用动电位极化、Mott-Schottky测试、恒电位极化测试技术以及扫描电子显微镜和共聚焦激光显微镜等方法研究了阴极充氢对2205双相不锈钢在3.5%NaCl溶液中缝隙腐蚀行为的影响。结果表明，充氢后钝化膜缺陷增多，点蚀电位显著降低。这导致充氢后2205双相不锈钢具有更低的临界缝隙腐蚀电位和更高的缝隙腐蚀敏感性。未充氢试样的缝隙腐蚀形貌主要表现为缝隙内的点蚀及条状腐蚀，充氢后试样在高电位下表现为缝隙口处的沟槽状腐蚀，在低电位下表现为缝隙内的点蚀。

Lu B X, Sun X Y, Liu P L, et al.

The corrosion mechanism of the aluminum heat sink in HVDC valves is found

[J]. IEEE Trans. Power Delivery, 2023, 38: 4029

[本文引用: 1]

Sheng C W, Wang C H, Wang P R, et al.

Research on type test of ±500 kV controllable line-commutated converter valve and its engineering practice

[J]. Power Syst. Technol., 2025, 49: 5304

[本文引用: 3]

盛财旺, 王成昊, 王蒲瑞 等.

±500kV可控换相换流阀型式试验方法研究及工程实践

[J]. 电网技术, 2025, 49: 5304

[本文引用: 3]

He Y H, Feng X Y, He X, et al.

A review on the corrosion mechanism of HVDC converter valve

[J]. Guangdong Chem. Ind., 2016, 43(22): 116

[本文引用: 1]

何运华, 冯雪玉, 何 潇 等.

直流输电换流阀腐蚀机理研究进展

[J]. 广东化工, 2016, 43(22): 116

[本文引用: 1]

Ming J L, Qian Z H, Yu Z Y, et al.

Influence factors of corrosion and scaling in inner cooling water system of converter valve

[J]. Corros. Prot., 2021, 42(10): 97

[本文引用: 2]

明菊兰, 钱洲亥, 于志勇 等.

换流阀内冷水系统腐蚀结垢的影响因素

[J]. 腐蚀与防护, 2021, 42(10): 97

[本文引用: 2]

Liu P L.

The mechanism research on the corrosion of the aluminum heat sink and the deposition of the grading electrode

[D]. Beijing: North China Electric Power University (Beijing), 2023

[本文引用: 6]

刘鹏龙.

铝散热器腐蚀与均压电极沉积机理研究

[D]. 北京: 华北电力大学(北京), 2023

[本文引用: 6]

Liu X Z, Wang C X, Liu N, et al.

Current-induced corrosion of aluminium heat sinks in water-cooling systems for high-voltage direct-current converters

[J]. Corros. Eng. Sci. Technol., 2019, 54: 131

DOI      URL     [本文引用: 1]

Wang C X, Liu X Z, Wang X R, et al.

Effects of low electric current in deionized water dielectric on corrosion of aluminum heat sinks in HV converter valves

[A]. IEEE 19th International Conference on Dielectric Liquids (ICDL) [C]. Manchester, UK, 2017: 1

[本文引用: 1]

Weber I, Mallick B, Schild M, et al.

Behavior of highly diluted electrolytes in strong electric fields—Prevention of alumina deposition on grading electrodes in HVDC transmission modules by CO2-induced pH-control

[J]. Chem. Eur. J., 2014, 20: 12091

DOI      URL     [本文引用: 2]

Wang C X, Liu X Z, Wang X R, et al.

Stray-current corrosion of aluminum heat sinks in different inner water cooling systems for HV converter valves

[A]. IEEE Electrical Insulation Conference (EIC) [C]. Baltimore, 2017: 400

[本文引用: 2]

Li X W, Ding D, Wang L, et al.

Analysis of corrosion and scaling in high-voltage direct-current valve cooling water system

[J]. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2019, 474: 012017

[本文引用: 1]

Liang B G, Wang C X, Zhang C H, et al.

Distributing characteristics of deposition on grading electrodes in inner cooling system of converter valve

[J]. South. Power Syst. Technol., 2021, 15(8): 55

DOI      [本文引用: 2]

A variety of structures are used in the design of the inner cooling systems for HV converter valves, while the problem of deposition on the pin-type grading electrodes is still frequently observed. In this paper, the deposition status in the cooling water ways of the quadruple valve towers, the double valve towers and water ways inside the valve modules are measured and counted on site. The effects of environmental factors including electric field parameters and fluid field parameters are analyzed. The distribution of electric field and electric current on the pin-type grading electrodes is numerically calculated. By means of simulating calculation, the effects of electric polarity and electric current on the deposition distribution are verified. The results show that the relative electric polarity of the grading electrodes is the dominant factor affecting the deposition degree. The deposition tends to occur on the grading electrodes located at the high electric potentials. A positive correlation between the electric current and the deposition thickness on the grading electrode is obtained. The morphology of the deposition is in significant consistence with the distribution of electric current on the pin-type grading electrode.

梁秉岗, 王晨星, 张朝辉 等.

换流阀内冷却系统均压电极结垢分布规律

[J]. 南方电网技术, 2021, 15(8): 55

DOI      [本文引用: 2]

高压直流输电换流阀内冷却系统的冷却结构具有多种类型,但均不能规避针形均压电极的表面结垢问题。现场测量和统计了四重阀塔螺旋型主水路、二重阀塔S型主水路、并联型阀组件内水路等典型结构阀内冷水路中的均压电极结垢厚度分布,统计分析了电场和流体场等环境因素对电极结垢分布情况的影响,计算了内冷水路不同位置均压电极的电流大小及其表面电场分布情况,仿真分析验证了电极电压极性和电流对结垢分布情况的影响。结果表明,均压电极的相对电压极性是影响其结垢程度的主要因素,阀塔和阀组件中高电位处正极电极表面更易形成结垢,结垢厚度与电极表面阳极方向电流直流分量的大小呈正相关,电极表面结垢形态与电极电流的分布情况具有明显的一致性。

Tian X W, Yang J M, Zhang W P.

Analysis of water leakage in Tian-Guang HVDC equalizing electrode sealing rings and improvement suggestions

[J]. Mod. Sci., 2008, (8): 68

[本文引用: 5]

田兴旺, 杨洁民, 张望平.

天广直流均压电极密封圈渗水原因分析及改进建议

[J]. 今日科苑, 2008, (8): 68

[本文引用: 5]

Wang C X, Liu X Z, Wang X R, et al.

The distributing characteristics of sediment deposited on pin-type grading electrodes in inner cooling circuit of HV converter valve

[A]. IEEE Electrical Insulation Conference (EIC) [C]. Seattle, WA, 2015: 24

[本文引用: 1]

Cheng Y J, He T T, Song X N, et al.

Analysis and application of grading electrodes deposition model

[J]. Electr. Power, 2019, 52(9): 86

[本文引用: 4]

程一杰, 贺婷婷, 宋小宁 等.

均压电极垢层电沉积模型分析与应用

[J]. 中国电力, 2019, 52(9): 86

[本文引用: 4]

Jackson P O, Abrahamsson B, Gustavsson D, et al.

Corrosion in HVDC valve cooling systems

[J]. IEEE Trans. Power Delivery, 1997, 12: 1049

[本文引用: 5]

Ding D.

HVDC valve internal cooling system corrosion and scaling mechanism and protection technology research

[D]. Xi'an: Xi'an University of Technology, 2017

[本文引用: 1]

丁 德.

高压直流输电换流阀均压电极腐蚀结垢防护技术研究

[D]. 西安: 西安理工大学, 2017

[本文引用: 1]

Hao L S, Zheng F, Chen X P, et al.

Erosion corrosion behavior of aluminum in flowing deionized water at various temperatures

[J]. Materials, 2020, 13: 779

DOI      URL     [本文引用: 1]

Lokas L, Alar V.

The effect of temperature on corrosion behavior of AA5083 in brackish water and seawater

[J]. Mater. Corros., 2019, 70: 1817

DOI      [本文引用: 1]

Al-alloy, AA5083, as a lightweight structural material with favorable mechanical properties and, compared with other lightweight materials, good corrosion resistance has an increased usage in the marine environment. It is well known that all Al-alloys, including AA5083, in the presence of chloride ions are more prone to corrosion. Determination of corrosion behavior of AA5083 in seawater and brackish water has been investigated and compared at 18, 25, and at 30 degrees C. To obtain more accurate and realistic results, fresh seawater and brackish water were sampled as an electrolyte in Sibenik region. The investigation was carried out using the following electrochemical methods: open circuit potential measurement, electrochemical impedance spectroscopy, linear polarization resistance, potentiodynamic polarization, and cyclic polarization. After potentiodynamic polarization measurement, each alloy was examined using a metallographic microscope to clarify corrosion morphology. Obtained results have shown that an increase in temperature leads to an increase in corrosion activity of AA5083 in both electrolytes, while microscopic examination reveals that the dominant type of corrosion is pitting.

Datta J, Bhattacharya C, Bandyopadhyay S.

Influence of Cl-, Br-, NO-3 and SO2-4 ions on the corrosion behaviour of 6061 Al alloy

[J]. Bull. Mater. Sci., 2005, 28: 253

DOI      URL     [本文引用: 1]

Zhang C H, Wang X F, Wang C X, et al.

Application research on ring-type grading electrodes in inner cooling system for high voltage converter valves

[J]. South. Power Syst. Technol., 2022, 16(3): 16

DOI      [本文引用: 1]

The platinum pin-type grading electrodes are widely installed in the practical high voltage converter valve cooling system to limit the leakage current between the cooling water pipe and metallic heat sink. Then the deposited products on the grading electrodes fall off easily and probably result in water pipe blockage. Therefore a new design of ring-type grading electrode is proposed to replace the traditional pin-type grading electrode in this paper. The simulation deposition tests are carried out in the laboratery between the ring-type grading electrode and pin-type grading electrode. The distribution characteristics of deposited products on the two types of grading electrodes are analyzed contrastively. The test results show that the ring-type grading electrodes will effectively reduce the deposition rate to one tenth of the pin-type electrodes, and then lower the probability of falling off of deposition produt. Besides, the ring-type grading electrodes can eliminate the electric potential difference between the two ends of the tributary cooling water pipe, thus further inhibit the corrosion of metallic heat sinks led by the leakage current.

张朝辉, 王行飞, 王晨星 等.

高压换流阀内冷却系统水路环形均压电极应用研究

[J]. 南方电网技术, 2022, 16(3): 16

DOI      [本文引用: 1]

高压换流阀内冷水路中安装铂制针形均压电极是限制水路与散热器之间泄漏电流的主要措施,但存在电极表面结垢且易脱落而引发水路堵塞的问题。因此,提出了一种环形电极替代针形电极的解决方案,在实验室进行了环形电极与针形电极的模拟结垢试验,对比分析了两种均压电极上结垢物的分布特征。结果表明:设计的环形电极表面结垢速率降至针形电极的十分之一,且结垢物不易因过厚而发生脱落;同时,环形电极能够完全消除支流管水路两端电位差,从而大大抑制了因水路泄漏电流而导致的金属散热器腐蚀。

Li D Y, Wang S P, Feng W X, et al.

Analysis and improvement for scaling of grading electrodes in HVDC

[J]. J. Electr. Eng., 2019, 14(1): 26

[本文引用: 2]

李道豫, 王圣平, 冯文昕 等.

高压直流输电均压电极结垢的解析与改进

[J]. 电气工程学报, 2019, 14(1): 26

[本文引用: 2]

Song Y F, He Y H, Yang X Y, et al.

Study on deposition mechanism and application of scaling on converter valve equalizing electrodes

[J]. Clean. World, 2021, 37(9): 129

[本文引用: 1]

宋玉锋, 何运华, 杨雪滢 等.

换流阀均压电极结垢沉积规律机理及应用的研究

[J]. 清洗世界, 2021, 37(9): 129

[本文引用: 1]

Ma J L, Tong S, Ren F Z, et al.

Influences of inhibitor L-cysteine/zinc oxide on electrochemical performance of 3102 Al-alloy in alkaline solution

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2018, 38: 351

[本文引用: 1]

马景灵, 通 帅, 任凤章 等.

L-半胱氨酸/ZnO缓蚀剂对3102铝合金在碱性溶液中电化学性能的影响

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2018, 38: 351

DOI      [本文引用: 1]

选用防锈铝合金3102作为铝空气电池阳极材料,研究有机/无机复合缓蚀剂L-半胱氨酸/ZnO对3102铝合金在4 mol/L NaOH溶液中腐蚀及放电性能的影响。结果表明：复合缓蚀剂明显降低了3102铝合金的自腐蚀速率。在NaOH及NaOH/L-半胱氨酸溶液中,铝阳极溶解由电荷转移控制;而在含ZnO的溶液中,铝阳极的溶解由锌盐及腐蚀产物的扩散控制。在4 mol/L NaOH碱性溶液中添加L-半胱氨酸/ZnO复合缓蚀剂,3102铝合金作为阳极材料的铝空气电池的放电性能明显得到改善。

Song Y S, Zhang Y, Zhou L Q.

Factors effecting on the hydrogen evolution on Al-anodes in strong alkaline solution

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2006, 26: 237

[本文引用: 1]

宋玉苏, 张 燕, 周立清.

强碱性介质铝阳极析氢影响因素研究

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2006, 26: 237

[本文引用: 1]

结合恒电流集气试验和表面分析手段研究了强碱性介质中影响铝阳极析氢作用的因素，分析了铝阳极的合金化、电解液浓度、工作温度和抑氢物质对材料析氢性能的影响.结果表明：4 mol/L KOH是综合性能较好的强碱性介质，并且选择稀土铝阳极，引入邻胺基苯酚抑氢剂，能够显著抑制铝阳极表面的析氢速率.

Zhang X, Liu X Y, Wu Y L, et al.

Inhibition of corrosion mechanism of Cl- in 304 stainless steel by different SO2-4 concentration at 30 ℃

[J]. Mater. Chem. Phys., 2025, 343: 130979

DOI      URL     [本文引用: 1]

Xing S H, Peng W S, Qian Y, et al.

Effect of seawater flow velocity on pitting corrosion of 2205 stainless steel with different surface treatments

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2024, 44: 658

邢少华, 彭文山, 钱 峣 等.

海水流速对经抛光和钝化表面处理的2205不锈钢点蚀的影响

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44: 658

DOI     

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱以及Mott-Schottky曲线等电化学测试方法研究了2205不锈钢管路材料在流动海水中的耐点蚀性能，并对测试后的试样进行了腐蚀形貌观察。结果表明，抛光状态和钝化状态下，试样表面均出现了明显的点蚀形貌，点蚀电位在0.9~1.2 V之间。在静态环境中材料的耐点蚀性要强于流动海水中；随着流速上升，材料的耐点蚀性并未发生明显变化，但表面钝化膜在流动海水中失去了再钝化能力。2205不锈钢表面钝化膜呈现n型和p型两种半导体特征，说明不锈钢表面钝化膜呈现双层结构，主要由外层Fe的氧化物和内层Cr的氧化物组成。钝化处理后试样的耐点蚀性能有所上升，但钝化膜的半导体性质未发生明显变化。海水冲刷使得不锈钢耐点蚀性能下降，不同表面处理的2205不锈钢在海水冲刷下表面钝化膜特性差异导致不锈钢点蚀敏感性不同。

Yang Z Y, Ji C, Guo L Y, et al.

Initial corrosion behavior of several pure irons and steels in 3.5%NaCl solution

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2025, 45: 469

[本文引用: 1]

杨震宇, 基 超, 郭丽雅 等.

6种典型商用纯铁和钢材在3.5%NaCl溶液中的初期腐蚀行为

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2025, 45: 469

DOI      [本文引用: 1]

采用电化学和浸泡腐蚀实验，结合扫描电镜、3D光学轮廓仪和显微Raman光谱仪等研究了纯铁3N2、4N2、5N2以及普碳钢Q235B、耐候钢SPA-H、不锈钢304L在3.5%NaCl溶液中的初期腐蚀行为。电化学阻抗谱结果表明样品的腐蚀速率为：304L &lt; 5N2 &lt; 4N2 &lt; 3N2 &lt; SPA-H &lt; Q235B。扫描电镜和3D轮廓仪揭示了纯铁3N2、4N2和5N2发生了局部腐蚀，其中3N2蚀坑最深。各样品表面腐蚀产物的主要成分为Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>、γ-FeOOH和α-FeOOH。

Sun H S, Wang Y H, Zhong J R, et al.

Failure analysis of corrosion perforation of heat exchanger plate

[J]. J. Fail. Anal. Prev., 2025, 25: 885

DOI      [本文引用: 1]

In-depth investigation of corrugated plate heat exchanger plate made of 316 stainless steel was carried out with reference to equipment design, service conditions and materials of construction in this paper. The failure mechanism and cause were studied based on metallographic testing, micromorphological analysis and fluid simulation. Macroscopic inspection showed that the channels on the water side were severely blocked by deposits, and holes expanding from the water side were observed after clearing away the deposits. Pitting corrosion was observed on the surface of the heat exchanger plate by scanning electron microscopy (SEM) with a small amount of corrosion products. Oxides and chlorine were detected on both deposits and corrosion pits by energy dispersive spectrum (EDS). In summary, the cause of perforation is attributed to chloride ion pitting corrosion, and the process of chloride ion corrosion on stainless steel and the influencing factors are discussed. The result showed that the root cause of the blockage is a structural design defect in the heat exchanger plate’s diversion area.

Rodriguez-Vargas B R, Stornelli G, Hdz-García H M, et al.

Microstructural assesment of ferrite-austenite ratio and its influence on corrosion and mechanical performance of DSS 2205 welds under H2S-rich real environment

[J]. Mater. Today Commun., 2025, 47: 113144

[本文引用: 1]

Ozturk M C, Coghlan L, Zimina M, et al.

Corrosion behaviour of 316L stainless steel under stress in artificial seawater droplet exposure at elevated temperature and humidity

[J]. Corros. Sci., 2025, 254: 113039

DOI      URL     [本文引用: 1]

Liu M, Zhang L D, Sun Z H, et al.

Assessment on performance decay induced by hot air aging for typical fluoroelastomer sealing materials

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2025, 45: 137

[本文引用: 1]

刘 明, 张连栋, 孙志华 等.

典型氟橡胶密封材料热空气老化试验研究

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2025, 45: 137

[本文引用: 1]

Xiao J, Li H J, Sun Z H, et al.

Failure mechanism analysis and equivalent test method research on electrode O-ring of converter valve

[J]. Mach. Tool Hydraul., 2020, 48(21): 134

[本文引用: 1]

肖 晋, 李华君, 孙占华 等.

换流阀均压电极密封圈失效机制分析及等效试验方法研究

[J]. 机床与液压, 2020, 48(21): 134

[本文引用: 1]

Sun Y F.

Research on failure mechanism and aging life of HVDC valve internal cooling system

[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2020

[本文引用: 1]

孙燕飞.

高压直流阀内冷系统进口密封圈失效机理及老化寿命研究

[D]. 广州: 华南理工大学, 2020

[本文引用: 1]

Wang Q G.

Study on characteristics of waterproof material in underground engineering based on micro scanning technology

[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2017

[本文引用: 1]

王庆国.

基于微观扫描技术的地下工程防水材料特性研究

[D]. 成都: 西南交通大学, 2017

[本文引用: 1]

He J X, Zhang Y T, Guan X D, et al.

Present status and progress of corrosion protection for microchannel heat exchangers of Al-alloy

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2024, 44: 993

[本文引用: 1]

何佳璇, 张羽彤, 管旭东 等.

铝合金微通道换热器的腐蚀防护现状与进展

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44: 993

DOI      [本文引用: 1]

介绍了微通道换热器中存在的腐蚀问题，概述了包括冷却剂、合金相间电位差、大气污染物等腐蚀诱因和机理，并总结了缓蚀剂添加和基材表面处理等腐蚀控制手段；阐述了诸如化学镀、阳极氧化、化学转化、溶胶-凝胶处理等3003铝合金基材的表面防护技术，为耐蚀铝合金微通道换热器的开发和生产提供参考。

Davies J C, Hayden B E, Pegg D J.

The electrooxidation of carbon monoxide on ruthenium modified Pt(110)

[J]. Electrochim. Acta, 1998, 44: 1181

DOI      URL     [本文引用: 1]

Wang T, Gao K, Zhong S N, et al.

Research progress on hydrophobic modification of polyurethane coatings

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2024, 44: 823

[本文引用: 1]

王 汀, 高 坤, 钟赛男 等.

聚氨酯涂层的疏水改性研究进展

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44: 823

[本文引用: 1]

Wu L L, Wang X F, Huang L P.

Preparation and application of carbon nanotubes/conductive carbon black/ethylene-propylene-diene rubber composite

[J]. China Synth. Rubber Ind., 2023, 46: 255

[本文引用: 1]

Li F S, Wu B, Fang S Y, et al.

Construction of ZDMA@Si3N4 hybrids by modifying Si3N4 with ZDMA: Preparation and properties research of ZDMA@Si3N4/EPDM composites

[J]. Anhui Chem. Ind., 2024, 50(3): 81

[本文引用: 1]

李方山, 吴 兵, 方胜阳 等.

ZDMA改性Si3N4制备ZDMA@Si3N4/EPDM复合材料及性能研究

[J]. 安徽化工, 2024, 50(3): 81

[本文引用: 1]

/

〈 〉


版权所有 © 2017 《中国腐蚀与防护学报》编辑部　
地址: 沈阳市文化路72号, 中国科学院金属研究所(110016)
电话: +86-024-23971318，024-23971819　E-mail: jcscp@imr.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发 技术支持：support@magtech.com.cn