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摘要：流动加速腐蚀（FAC）是核电厂二回路碳钢管道的一种重要老化机理。本文参考国内外对此进行的研究，介绍了流动加速腐蚀的发生机理以及影响流动加速腐蚀的因素，并以海外某核电机组二回路管道为例，对其腐蚀情况进行初步预测分析。提出了防止FAC发生的一些建议。
关键字：核电厂二回路；碳钢管道；流动加速腐蚀
1 前言
压水堆核电厂二回路汽水管道（包括主蒸汽管线、主给水管线、凝结水管线、疏水管线等）在服役期间，会受到各种作用的影响而发生管道内壁局部减薄的现象，例如受流动加速腐蚀、液滴冲击、气蚀等作用的影响。在各种影响因素中，流动加速腐蚀FAC（flow accelerated corrosion）是造成上述管道壁厚减薄的主要因素。国内外相关统计数据以及工程经验反馈皆表明，FAC引起的核电站管道失效占管道失效事件的30%以上。
2 FAC的机理
流体加速腐蚀FAC是由流体物理上对管壁的冲刷加上水中离子对管壁的电化学腐蚀共同作用造成的。FAC之初是由电化学的腐蚀主导，之后流体冲刷使管壁加速变薄。在还原性全挥发处理的条件下，在碳钢或低合金钢的内表面上会形成双层Fe3O4氧化膜保护层，由致密的内伸Fe3O4层和多孔疏松的Fe3O4外延层组成。在高速高温水的作用下导致氧化膜变薄，使得它们对于管道的保护作用减少，腐蚀的速率大大加快了，当溶解和腐蚀相当时，腐蚀的速率达到稳定，并且这个过程会伴随机组的运行持续下去。但当有些区域氧化层很薄，基本消耗殆尽时，不锈钢或者低合金钢基体就会直接暴露在水中，这时候腐蚀速度就会急剧上升，最终导致金属管壁减薄。
3 FAC的影响因素
鉴于FAC在核电厂二回路管道壁厚减薄方面的所起的重要作用，国内外学者对影响FAC的因素做了大量研究，一般认为影响FAC的因素主要有流体状态、流体环境（PH值、温度、水汽带载量）以及管道材料。
流体状态对FAC有很大影响。而流速是流体流动重要的特征参数之一，一般来说流速越大，腐蚀进行的就越激烈，如图1所示，这也在上海交通大学张乐福教授在利用CFD以及ANSYS对大小头管道的模拟中得到验证。
通过上表的比较分析可知，该核电二回路管道整体情况比较良好，超级管道、凝结水管道、主给水管道和抽气管道都不在FAC敏感区，但是一些疏水管道比较容易受到流动加速腐蚀的影响，包括MSR壳体疏水管道、给水加热器疏水管道、给水再循环管道等，机组运行中，这些管道的道壁厚应该受到重点监测。
6 预防措施
随着我国在建核电站数量的增多和运行年限的增加，流动加速腐蚀作为核电站设备失效的一个重要原因必将长期存在，为此对FAC 的预防可从设计、运行两个阶段来考虑。在设计阶段，为了防止FAC 的发生，应尽量采用含有一定量铬元素的低合金钢或碳钢制造管道、管件，使其对FAC 不敏感；还可以改变管道或部件的形状/尺寸以减少湍流的发生。在运行阶段，应重点从改善二回路的水化学（PH 值）、提高蒸汽干度等方面来减缓FAC的发生。另外在确定出FAC 敏感管线清单后，还应采用FAC相关的 分析评估软件预测壁厚减薄速率，有目的地进行现场管道壁厚检测工作，加强管道监督检查来防止FAC 危害事件的发生，制订出合理有效的FAC 老化管理大纲。
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作者简介：张晶宇 男（1984-），汉族，华北电力大学，热能工程，工程师，从事核电站建设与管理工作
论文作者:张晶宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/7
标签：管道论文; 核电厂论文; 回路论文; 疏水论文; 流体论文; 核电站论文; 管壁论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;