□盧裕夫 王麗娜 劉 聰 吳多榮

一、概述

海南核電廠地處南海之濱，常年高溫所在區(qū)域海水pH值偏堿性，一般在8.3左右，溶解氧5mg/L[1]左右，氯離子及其它鹵素離子含量高，溶液是強(qiáng)電解質(zhì)，腐蝕性強(qiáng)；系統(tǒng)設(shè)備極易發(fā)生腐蝕。SEC系統(tǒng)是重要廠系統(tǒng)，與核安全相關(guān)。海南核電SEC系統(tǒng)運(yùn)行4年之久，共發(fā)生100多處腐蝕缺陷，最嚴(yán)重一次SEC壓差管發(fā)生腐蝕斷裂跑水。SEC系統(tǒng)產(chǎn)生的腐蝕缺陷基本上都集中在SEC泵坑。SEC系統(tǒng)主要由SEC管道、SEC泵、閥門及過濾器等組成。這些管道及設(shè)備所選用的材料不同、管道尺寸也不一樣、結(jié)構(gòu)連接比較復(fù)雜。內(nèi)部有腐蝕性較強(qiáng)的海水，外部處在海洋大氣環(huán)境下，腐蝕損壞問題比較突出，隨著電站運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，腐蝕問題日趨嚴(yán)重。為了保護(hù)管道內(nèi)外部免遭腐蝕，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，對(duì)管道進(jìn)行全面檢查，并制定措施，以防止設(shè)備管道發(fā)生腐蝕穿孔。

二、腐蝕現(xiàn)狀

重要廠用水系統(tǒng)主要由SEC泵、管道、貝類補(bǔ)集器、閥門組成，內(nèi)部介質(zhì)為海水SEC泵的的泵體、葉輪等材質(zhì)主要為不銹鋼組成。貝類補(bǔ)集器的外殼材質(zhì)為P335GH，內(nèi)部襯膠，SEC管道材質(zhì)為P265GH，內(nèi)部襯膠及重型環(huán)氧涂料外加電流陰極保護(hù)。

通過檢查，腐蝕最嚴(yán)重的是SEC泵坑格柵下的暗渠聯(lián)通管。通過對(duì)SEC系統(tǒng)全面排查，目前排查出33處腐蝕缺陷，其中閥門、法蘭占33%，管道類占21%，泵和過濾器類占3%，其他類占43%。

三、腐蝕類型、失效分析及防腐措施

根據(jù)管道及設(shè)備所選用的材質(zhì)、失效類型、腐蝕形貌對(duì)SEC系統(tǒng)的腐蝕進(jìn)行分類，腐蝕類型主要分為三類:第一類是碳鋼材質(zhì)的銹蝕，第二類是不銹鋼材質(zhì)的銹蝕，第三類是異種金屬的連接導(dǎo)致的電偶腐蝕。

(一)碳鋼材質(zhì)的腐蝕。在核電廠的SEC系統(tǒng)上，從成本上考慮，絕大多數(shù)的管道及閥門選用了碳鋼材質(zhì)，普遍采用碳鋼加內(nèi)襯技術(shù)，包括襯橡膠、襯塑料和重防腐涂層。其中使用涂料防護(hù)是電廠最常用的防腐方式，然而涂料的性能及涂裝效果也有所差異，在涂裝過程很容易出現(xiàn)流掛、脫落、老化等質(zhì)量問題。碳鋼在海水環(huán)境中極易發(fā)生腐蝕，涂層一旦失效，腐蝕問題隨之出現(xiàn)，特別是局部腐蝕。腐蝕的位置主要集中在焊縫及熱影響區(qū)、管道及閥門連接處以及一些縫隙的位置，其腐蝕特征是碳鋼表面的涂層局部失效，慢慢形成一些腐蝕坑，腐蝕位置的金屬變得疏松，周圍覆蓋潮濕的淤泥和銹水混雜物；腐蝕由內(nèi)向外緩慢發(fā)展，最終的結(jié)果是腐蝕穿孔，穿孔前很難發(fā)現(xiàn)，危害極大，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須引起足夠的重視。

(二)不銹鋼材質(zhì)的腐蝕。核電廠海水系統(tǒng)環(huán)境較為特殊，特別是海水制氯系統(tǒng)對(duì)海水進(jìn)行處理，如在海水中加入次氯酸鈉來抑制海生物的生長(zhǎng)，無形中造成Cl-的含量的升高。管道內(nèi)外部都要與海水接觸并且有污染物黏附在管壁上，很多管道海水處于靜止?fàn)顟B(tài)，氯離子及其它鹽類離子在管壁上富集，導(dǎo)致不銹鋼管道經(jīng)常腐蝕穿孔。就腐蝕模式來看，不銹鋼海水管道主要是點(diǎn)蝕，往往伴隨著晶間腐蝕。

(三)電偶腐蝕。在排查過程中，發(fā)現(xiàn)存在選材不當(dāng)而存在電偶腐蝕的現(xiàn)象，如法蘭為不銹鋼材質(zhì)，母管連接小支管為碳鋼；或者法蘭為不銹鋼材質(zhì)而連接的螺栓為碳鋼材質(zhì)，由于不銹鋼材質(zhì)電位較正，而碳鋼材質(zhì)電位較負(fù)。異種金屬的連接就存在一個(gè)電位差，且沒有良好的絕緣，管道里面是海水介質(zhì)，SEC泵坑又處于潮濕的環(huán)境中，形成一個(gè)閉合的回路。進(jìn)而發(fā)生大陰極，小陽極的情況，碳鋼材質(zhì)的小支管或者螺栓作為陽極不斷被腐蝕。

(四)防腐措施。

1.從源頭上控制腐蝕環(huán)境。針對(duì)SEC聯(lián)通渠管道及相關(guān)法蘭的防腐。在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)，聯(lián)通渠管道長(zhǎng)期浸泡在海水環(huán)境中，導(dǎo)致設(shè)備涂層鼓泡或者脫落，進(jìn)而發(fā)生銹蝕的情況。建議通過技改增加排水泵，并設(shè)置好，當(dāng)水位沒過管道時(shí)，排水泵自動(dòng)排水。并設(shè)置巡檢點(diǎn)，及時(shí)跟蹤反饋處理，留好記錄便于后續(xù)跟蹤。

2.合理防腐設(shè)計(jì)。如果選用的材料耐蝕等級(jí)不夠，就會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕、晶間腐蝕等腐蝕缺陷；如果連接處選材不當(dāng)，存在異種金屬的連接就容易形成電偶腐蝕缺陷。所以選材一定要結(jié)合服役的環(huán)境，充分考慮材料的性能與經(jīng)濟(jì)性，借鑒同行電廠的經(jīng)驗(yàn)，只有這樣才能很好地避免因?yàn)檫x材不當(dāng)后期造成的腐蝕問題。昌江電廠的海水含沙量較少，重要廠用水系統(tǒng)外徑為711mm的碳鋼管道、壁厚為7.92mm，而在秦山二擴(kuò)工程中的壁厚為14mm[2]。設(shè)計(jì)時(shí)有必要考慮其他次要因素造成的腐蝕，保證適當(dāng)?shù)母g余量，在不影響力學(xué)性能的前提下，適當(dāng)增加管線的壁厚。對(duì)于小支管、彎頭以及一些連接部件應(yīng)選擇材質(zhì)較好的材料，但要充分考慮相連部件間的電位差在合理的范圍。設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮結(jié)構(gòu)的幾何形狀，要便于后續(xù)的維修、保養(yǎng)，最好具有可達(dá)性。減少縫隙以及死角的存在避免水分的匯集造成易腐蝕環(huán)境而造成腐蝕。

3.SEC系統(tǒng)設(shè)備及管道的保護(hù)。SEC系統(tǒng)設(shè)備及管道的外表面采用涂料防護(hù)，涂層本身的局限性以及在施工過程出現(xiàn)的質(zhì)量問題，加之腐蝕環(huán)境惡劣，極易造成設(shè)備的腐蝕問題。從SEC系統(tǒng)排查結(jié)果來看，設(shè)備外表面腐蝕占絕大多數(shù)，例如SEC暗渠母管和小支管，小支管外表面涂層起皺脫落，導(dǎo)致小支管外表面不斷腐蝕減薄的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的油漆，如焦油300效果不理想。對(duì)于母管防腐，可以使用同行電廠反饋效果較好的interseal 670+interzone954系列油漆；對(duì)于小支管，涂刷環(huán)氧樹脂并纏繞玻璃鋼絲布，并保證一定的厚度；對(duì)于銹蝕的陰極保護(hù)法蘭表面、不常拆卸的緊固件可以使用包覆性防腐材料，比較徹底地隔絕外部環(huán)境，效果非常好，建議大規(guī)模使用。

四、防腐工作的建議

(一)足夠重視。SEC系統(tǒng)屬于核安全系統(tǒng)，必須引起足夠的重視。在策略上，以預(yù)防性為主，建議對(duì)應(yīng)的防腐大綱，并生成相應(yīng)的PM檢查項(xiàng)目，每年自動(dòng)觸發(fā)主動(dòng)檢查。日常巡檢和糾正性行動(dòng)管理并行，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

(二)深化管理。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的狀態(tài)報(bào)告、腐蝕事件、腐蝕環(huán)境、腐蝕產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度做出對(duì)應(yīng)的分級(jí)管理，有針對(duì)性計(jì)劃地觸發(fā)檢查周期和巡檢周期，將被動(dòng)管理轉(zhuǎn)化為主動(dòng)管理。

(三)建立一支成熟有經(jīng)驗(yàn)的防腐技術(shù)隊(duì)伍和外部專家支持網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)和同行電廠保持溝通交流，借鑒彼此的良好實(shí)踐。加強(qiáng)同行電廠運(yùn)行過程發(fā)生重大腐蝕問題的積累，因?yàn)楹芏喔g問題具有普遍性，在發(fā)生腐蝕問題時(shí)才能快速找到原因并及時(shí)制定出解決方案。

(四)注重細(xì)節(jié)。針對(duì)不同設(shè)備、部位的材料腐蝕失效形式，具體問題具體分析，進(jìn)行腐蝕機(jī)理研究，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、防腐手段等方面采取綜合治理措施，延長(zhǎng)材料使用壽命。

五、結(jié)語

由于昌江核電廠所處的腐蝕環(huán)境加之設(shè)備管道大量碳鋼材質(zhì)的應(yīng)用決定了防腐工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，腐蝕問題涉及多個(gè)學(xué)科，必須多個(gè)專業(yè)互相配合。每個(gè)專業(yè)多獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，爭(zhēng)取從源頭上解決腐蝕問題。目前主要的防腐方式有選材合理、防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化、防腐層的應(yīng)用和采取陰極保護(hù)。多結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，不斷積累經(jīng)驗(yàn)、注重經(jīng)驗(yàn)反饋，采取有效措施控制腐蝕速度，才能最大限度保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。