王 煜

（深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東深圳 518100）

0 引言

目前，我國(guó)已建和在建的核電廠大多數(shù)分布在沿海地區(qū)，受環(huán)境影響，設(shè)備的腐蝕速度較快。其中，福建省及其以南地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)型海洋氣候，浙江及其以北地區(qū)屬于溫帶季風(fēng)型海洋氣候。海洋性氣候溫潤(rùn)潮濕、水汽中富含Cl-，且其主導(dǎo)風(fēng)向大多數(shù)從沿海吹向內(nèi)地。大部分核電廠位于長(zhǎng)江以南的沿海區(qū)域，降雨量大，空氣濕度高，而長(zhǎng)江以南沿海區(qū)域不僅降雨量大且位于我國(guó)酸雨高發(fā)區(qū)，其腐蝕環(huán)境尤為惡劣。

大亞灣核電廠瀕臨南海，屬南亞熱帶季風(fēng)性氣候，廠址周?chē)杲涤炅砍^(guò)2000 mm，且冬季風(fēng)速平均達(dá)到6 m/s。廠址大氣中的污染物，特別是氯離子等腐蝕性介質(zhì)對(duì)核電廠設(shè)備具有較強(qiáng)的腐蝕、破壞作用，直接影響其使用壽命。

1 設(shè)備腐蝕現(xiàn)狀

由于核電廠的部分設(shè)備生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，且設(shè)備引入的時(shí)間又相對(duì)靠前，所以設(shè)備生產(chǎn)及到貨往往早于項(xiàng)目核準(zhǔn)時(shí)間。大亞灣核電廠就面臨該問(wèn)題，受制于國(guó)家審批進(jìn)展，項(xiàng)目核準(zhǔn)時(shí)間一直無(wú)法確定。在面臨開(kāi)工呼聲較高時(shí)，按照工程二級(jí)進(jìn)度，現(xiàn)場(chǎng)的CA01 、CA20 等模塊均需要在主體工程開(kāi)工后兩個(gè)月即可吊裝就位，由于拼裝周期的存在，因此需要提前于主體工程就要開(kāi)始拼裝。

設(shè)備拼裝好后，由于設(shè)備體積大，無(wú)法進(jìn)行室內(nèi)倉(cāng)儲(chǔ)，露天倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的腐蝕速度往往比放入設(shè)備儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)的腐蝕速度要快很多。且模塊主要由碳鋼和部分304 不銹鋼組成，由于超期存放，腐蝕比較嚴(yán)重（圖1）。

圖1 模塊支架銹蝕嚴(yán)重

尤其值得注意的是，在實(shí)際工作中，核電設(shè)計(jì)人員往往采用按大氣腐蝕性分類(lèi)C5 指導(dǎo)進(jìn)行防腐蝕設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1），以覆蓋我國(guó)沿海所有腐蝕性環(huán)境，而不進(jìn)行詳細(xì)的大氣腐蝕性分類(lèi)調(diào)查和區(qū)分。部分大件設(shè)備的防護(hù)涂層雖然原始設(shè)計(jì)即為室外涂層，但由于未進(jìn)行環(huán)境腐蝕性調(diào)研，面對(duì)極端腐蝕性環(huán)境CX，仍存在發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

表1 大氣環(huán)境腐蝕性分級(jí)表

2 現(xiàn)場(chǎng)腐蝕環(huán)境調(diào)查

依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的法律、法規(guī)、規(guī)定、規(guī)范和相關(guān)文件要求，該核電業(yè)主公司委托相關(guān)單位完成的《某核電廠廠址大氣污染物采集、測(cè)試與分析報(bào)告》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“報(bào)告”），據(jù)其監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，該核電廠廠址附近某年1 月中旬到2 月中旬，氯離子濃度（沉降量）平均值為79.2 g/（m2·d），氯離子的瞬時(shí)平均值濃度23.3 g/m3，與其他廠址相似，SO2瞬時(shí)含量比較低、甚至無(wú)法檢出，監(jiān)測(cè)期間僅檢測(cè)到一次降雨；污染物采集期的濕度為全年較低季節(jié)。

鑒于該核電廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)施腐蝕現(xiàn)象明顯高于其他核電現(xiàn)場(chǎng)，且對(duì)原來(lái)報(bào)告中的檢測(cè)數(shù)據(jù)存疑，該核電廠委托專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)重新開(kāi)展大氣腐蝕因素監(jiān)測(cè)，采用累積法監(jiān)測(cè)大氣和降雨中的SO2和Cl-濃度，監(jiān)測(cè)雨水pH 值，監(jiān)測(cè)周期為1 年。

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該核電廠址Cl-濃度的年平均值及峰值均高于其他臨海廠址，尤其降雨中的Cl-濃度甚至比其他沿海電廠高10 倍有余。因此需要對(duì)原監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修訂，作為設(shè)備防腐的輸入依據(jù)。

研究了兩種防腐材料的具體性能，包括無(wú)機(jī)富鋅底漆（75 μm）+環(huán)氧封閉漆（25 μm）環(huán)氧云鐵中間漆（120 μm）+聚硅氧烷面漆（60 μm）和ZD700 環(huán)氧富鋅底漆（80 μm）+EZ28 環(huán)氧云鐵中間漆（120 μm）+FC1200 氟碳面漆（60 μm）兩種防腐形式。通過(guò)暴曬試驗(yàn)，加速防腐層的老化速度，確定適用于現(xiàn)場(chǎng)防腐的材料。

針對(duì)試驗(yàn)研究成果，對(duì)核電廠設(shè)備在使用年限內(nèi)（核電廠總體壽期為60 年）可能遭受的腐蝕有充分的估計(jì)，并提出防腐方案，如采用符合室外環(huán)境條件的涂層設(shè)計(jì)，關(guān)鍵設(shè)備在壽役期間受腐蝕嚴(yán)重建議進(jìn)行特殊防護(hù)或更換材料等措施。

3 腐蝕原因分析

3.1 腐蝕環(huán)境認(rèn)識(shí)不足

原先設(shè)計(jì)過(guò)程中引用的廠址大氣污染物采集、測(cè)試與分析報(bào)告由于測(cè)量周期不足，按照大氣腐蝕性分類(lèi)C5 指導(dǎo)進(jìn)行防腐蝕設(shè)計(jì)，而后來(lái)經(jīng)過(guò)全周期測(cè)量，大氣腐蝕分類(lèi)遠(yuǎn)超過(guò)C5 類(lèi)的腐蝕速度，接近Cx 的極端腐蝕環(huán)境。

3.2 防腐余量不足

由于設(shè)計(jì)過(guò)程中，沒(méi)有考慮大件設(shè)備需要在惡劣的腐蝕環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存，腐蝕防護(hù)措施不當(dāng)，腐蝕余量考慮不足，導(dǎo)致該核電廠在項(xiàng)目重啟時(shí)，可能面臨大件設(shè)備因厚度不足無(wú)法繼續(xù)使用的后果。

3.3 腐蝕防護(hù)措施不當(dāng)

大件設(shè)備的防護(hù)涂層通常是針對(duì)建成后的室內(nèi)環(huán)境條件設(shè)計(jì)，并未考慮室外條件下，暴露在鹽霧氛圍及高濕環(huán)境，涂層通常未進(jìn)行凝露試驗(yàn)和中性鹽霧試驗(yàn)，涂層在受到鹽霧及高濕環(huán)境極易損壞，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備腐蝕。

4 防腐措施優(yōu)化建議

4.1 防腐涂料優(yōu)化

根據(jù)設(shè)備環(huán)境條件選擇合適的涂層，并對(duì)涂層進(jìn)行適宜的試驗(yàn)驗(yàn)證，確保能否起到有效防腐效果。如：采用黑色無(wú)機(jī)防腐涂料，該防腐涂料是改性溶液，由于該防腐材料由無(wú)機(jī)聚合物螯合，耐酸時(shí)間長(zhǎng)，可有效保護(hù)基材；且該防腐涂料能通過(guò)化學(xué)鍵、離子鍵與基體表面牢固結(jié)合涂刷后和基體，附著力強(qiáng)，不起皮脫落；耐酸耐堿性強(qiáng)，耐重腐蝕時(shí)間長(zhǎng)，長(zhǎng)期在重環(huán)境下保護(hù)基體；改性螯合成膜溶液，能通過(guò)化學(xué)鍵、離子鍵與基體表面牢固結(jié)合涂刷后和基體，附著力強(qiáng)，不起皮脫落。

4.2 定期維護(hù)與檢查

定期進(jìn)行設(shè)備檢查與維護(hù)，在發(fā)現(xiàn)有涂層鼓泡、剝落等失效情況發(fā)生生時(shí)，及時(shí)進(jìn)行處理和修復(fù)，防止腐蝕進(jìn)一步擴(kuò)大。

4.3 建立低鹽度的小環(huán)境

對(duì)大件設(shè)備進(jìn)行包裹覆蓋，并對(duì)包裹內(nèi)的大件設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在天氣條件具備的前提下進(jìn)行晾曬，以降低包裹內(nèi)的環(huán)境濕度。增設(shè)模塊頂蓋，避免酸性降雨直接沖刷大件設(shè)備。

4.4 建立設(shè)備專(zhuān)項(xiàng)檔案

建立設(shè)備專(zhuān)項(xiàng)檔案，為設(shè)備的日常維護(hù)和保養(yǎng)提供依據(jù)，定期對(duì)模塊的腐蝕程度進(jìn)行檢測(cè)，定期測(cè)量設(shè)備厚度。對(duì)于腐蝕較嚴(yán)重的區(qū)域，增加洗除銹蝕層的頻率，并及時(shí)涂抹防銹油。

4.5 增加經(jīng)費(fèi)投入

投入專(zhuān)項(xiàng)費(fèi)用，用于設(shè)備的防腐，如涂抹防銹漆及防銹油、定期修復(fù)保護(hù)層等。對(duì)于部分可以采用電泳防腐、黑化及磷化的部件，應(yīng)及時(shí)采用有效的防腐措施，降低腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)全方位落實(shí)防腐措施，設(shè)備在相同的腐蝕環(huán)境下，腐蝕速度明顯下降，為大件設(shè)備在項(xiàng)目重啟后依然可用提供保障。由于設(shè)備可用，為該核電廠節(jié)約了工程造價(jià)，同時(shí)也避免了大件設(shè)備受腐蝕后因不滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)要求而進(jìn)行可用性論證導(dǎo)致的工期延長(zhǎng)。