李陳 許明遠(yuǎn)

南華大學(xué) 湖南衡陽 421000

核設(shè)施系統(tǒng)與設(shè)備經(jīng)過長期運(yùn)行，其表面污染一般比較嚴(yán)重，部分設(shè)備表面出現(xiàn)深度污染現(xiàn)象。為降低退役過程中，工作人員的受照劑量，減少放射性廢物的劑量水平，對污染嚴(yán)重的系統(tǒng)和設(shè)備拆除前需要進(jìn)行去污處理[1]。然而，一般情況下，常規(guī)的酸堿去污技術(shù)對污染嚴(yán)重的化工工藝系統(tǒng)設(shè)備難以奏效，只有強(qiáng)腐蝕性的去污試劑才可以有效的降低其表面的放射性污染水平，其中Ce（Ⅳ）/HNO3去污工藝是一種有效的去污技術(shù)。

去污劑當(dāng)中的Ce（Ⅳ）具有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕金屬表面，少量未反應(yīng)的Ce（Ⅳ）會殘留在去污廢液當(dāng)中，腐蝕儲存罐及廢液處理系統(tǒng)影響廢液的安全性，因此，需要對廢液進(jìn)行預(yù)處理，本處理方法，對處理后的上清液、貯存及處理系統(tǒng)設(shè)備腐蝕性問題進(jìn)行了探討。

1 實(shí)驗(yàn)與方法

1.1 上清液對廢水處理系統(tǒng)的腐蝕的檢驗(yàn)

根據(jù)某公司廢液處理設(shè)施的設(shè)備結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，需要檢驗(yàn)經(jīng)過預(yù)處理后的含鈰廢水上清液是否會腐蝕蒸發(fā)系統(tǒng)的設(shè)備，以確保廢水處理系統(tǒng)的安全。蒸發(fā)系統(tǒng)及廢液貯存系統(tǒng)中會與上清液接觸的設(shè)備主要有廢液貯槽、預(yù)熱器、蒸發(fā)器、殘液槽及其附屬管道、閥門等，其主要材質(zhì)為不銹鋼、A3鋼、黃銅等。因此，為上清液對蒸發(fā)系統(tǒng)的腐蝕作用選用黃銅、A3鋼、不銹鋼等材料的標(biāo)準(zhǔn)掛片進(jìn)行30天的常溫浸泡腐蝕試驗(yàn)。考慮到放射性廢水處理設(shè)施的預(yù)熱器、蒸發(fā)器為不銹鋼材質(zhì)，特選用不銹鋼掛片進(jìn)行72小時的90℃高溫浸泡腐蝕試驗(yàn)。

1.2 高溫下不銹鋼腐蝕情況研究

將三塊不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)掛片，編號、稱重后，放入含鈰廢水上清液中浸泡，升溫至90℃。持續(xù)觀察，記錄掛片的變化情況，72小時后將掛片取出，稱重。將數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，計(jì)算20年后的腐蝕深度、腐蝕質(zhì)量。

1.3 常溫下黃銅，不銹鋼，A3鋼腐蝕情況研究

取三塊黃銅，三塊不銹鋼，三塊A3鋼標(biāo)準(zhǔn)掛片，編號、稱重后，放入含鈰（Ce3+）廢水上清液中浸泡。持續(xù)觀察，并記錄掛片的變化情況。13天后觀察金屬以及上清液的變化，30天后再做進(jìn)一步的觀察，最后將掛片取出進(jìn)行稱重、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，計(jì)算20年后的腐蝕深度、腐蝕質(zhì)量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不銹鋼高溫腐蝕結(jié)果

由表1可見，20年后每1m2最大腐蝕預(yù)計(jì)2107g,腐蝕深度最深約為0.28mm。初步判斷在可接受的范圍內(nèi)。

表1 不銹鋼高溫腐蝕結(jié)果

2.2 黃銅常溫腐蝕結(jié)果

13天后，浸泡黃銅的上清液由無色變?yōu)闇\藍(lán)色，最終變?yōu)樯钏{(lán)色，30天后將掛片取出，黃銅掛片表面金屬光澤消失，并出現(xiàn)綠色銅綠，由表2可見，20年后每1m2最大腐蝕預(yù)計(jì)19000g,腐蝕深度最深2.25mm。因此，含鈰廢水上清液對黃銅腐蝕性很強(qiáng)。

表2 黃銅腐蝕結(jié)果

2.3 不銹鋼常溫腐蝕結(jié)果

13天后，不銹鋼掛片沒有明顯腐蝕痕跡，掛片表面有金屬光澤，30天后取出掛片被浸泡的不銹鋼掛片沒有出現(xiàn)腐蝕痕跡，溶液沒有變化，表3可見，上清液對不銹鋼腐蝕較弱，20年預(yù)計(jì)每1m2最多腐蝕136g，最深腐蝕0.018mm，在可接受的范圍內(nèi)。

表3 不銹鋼常溫腐蝕結(jié)果

2.4 A3常溫腐蝕結(jié)果

13天后，A3鋼掛片出現(xiàn)腐蝕痕跡，溶液沒有變化。30天后取出掛片，A3鋼掛片腐蝕明顯增加，掛片表面有金屬光澤，由表4可見，20年后每1m2最大腐蝕預(yù)計(jì)9200g,腐蝕深度最深1.14mm。初步判定溶液對A3鋼的腐蝕較強(qiáng)，但值得說明的是，1號掛片在溶液中的腐蝕在懸掛細(xì)繩的小孔與邊緣處表現(xiàn)的非常強(qiáng)，銹跡沿掛片下流，沿途腐蝕強(qiáng)烈，而周圍光滑表面未見明顯腐蝕現(xiàn)象，其余兩個掛片無此現(xiàn)象。1號掛片的這種現(xiàn)象，主要是腐蝕電位造成的。在掛片小孔處，形成一個陽極和陰極區(qū)隔離的腐蝕電位電池，金屬在溶液中失去電子，變成帶正電的陽離子，這是一個氧化過程即陽極過程。因此，1號掛片的腐蝕屬于個例，溶液對A3鋼腐蝕性在可接受的范圍。

表4 A3腐蝕結(jié)果

3 結(jié)語

根據(jù)某低廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料，蒸發(fā)器、預(yù)熱器等設(shè)備為不銹鋼材質(zhì)，其設(shè)備及管道的腐蝕裕量為2mm，經(jīng)過高溫腐蝕試驗(yàn)，20年后，腐蝕深度為0.28mm，小于設(shè)計(jì)值。廢液貯槽材質(zhì)均為不銹鋼，其設(shè)計(jì)腐蝕裕量為1mm，經(jīng)常溫腐蝕試驗(yàn)，20年后，腐蝕深度為0.018mm，小于設(shè)計(jì)值。由于系統(tǒng)內(nèi)部分閥門閥芯為黃銅，20年后，腐蝕深度最大預(yù)計(jì)為2.25mm，不難發(fā)現(xiàn)，含鈰廢水對銅的腐蝕較強(qiáng)。若長期運(yùn)行，可能會加大閥門內(nèi)漏的風(fēng)險，影響廢液處理系統(tǒng)的安全。根據(jù)不銹鋼的腐蝕結(jié)果，可考慮將閥芯材質(zhì)改為不銹鋼。對于可能與含鈰廢水長期接觸的A3鋼材質(zhì)設(shè)備，應(yīng)在設(shè)備制造過程中對設(shè)備進(jìn)行無損探傷，檢查其是否存在孔隙和微裂紋，從而避免設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)大量腐蝕的現(xiàn)象，減少設(shè)備隱患[2]。