福建福清核电有限公司 350318
摘要：电力能源在现代社会发展中占据重要地位，随着社会不断发展，相应提高了发电企业的实际工作要求。核电厂利用核能转换为热能，再使用汽轮机发电的机构，对于电力生产条件有着较高的要求，其内部设备及管线普遍装有保温层。随着社会和管线使用时间不断增加，在多种因素影响下，其保温层下腐蚀问题会日益严重，如不进行管理，就会影响核电厂的正常生产运行。笔者从核电厂实际生产工况入手，就保温层下腐蚀机理和相应的防护技术，发表几点看法，以供相关单位参考。
关键词：核电厂；保温层下腐蚀；防腐技术；监测
保温是保冷、保温、以及防烫装置的总称，在核电厂生产中，承载着提高能源有效利用率、维护设备和管线热平衡的重要作用，直接影响着装置安全有效的运行状态。保温措施在核电厂中应用较为广泛，包括主回路和辅助系统中均设置有大量的保温层，因此核电厂需对保温层下腐蚀问题引起足够的重视，从保温层下腐蚀机理入手，对其进行防护，以确保稳定的生产状态，提高核电厂生产效益。
一、核电厂设备和管线保温层下腐蚀问题概述
保温层下腐蚀（Corrosion Under Insulation）具体是指产生于安设有外保温层的设备及管道外表面的腐蚀现象。保温技术的广泛使用，节约能源、提高能源利用率的同时，也相应增加了保温层下腐蚀的风险，如进一步恶化为泄露或火灾爆炸事故，不仅会给核电厂带来巨大的经济损失，还可能导致更为严重的不良后果。
（一）保温层下腐蚀基本机理分析
安设有保温层的设备及管道，如发生保温材料安装不当、保温材料受外力印象破损、检维修不当、外保温材料性能劣化等问题时，就可能导致外界水分渗入保温层，随着水分不断积累，设备及管道金属表面与保温层间，潮湿腐蚀环境逐渐形成，在薄层电解质液膜的影响下，就会发生腐蚀。相关科学研究表明，如果是碳钢或低合金钢材质，则以均匀腐蚀和点蚀为主，如果是奥氏体不锈钢，则以应力腐蚀开裂和点蚀为主，后者在核电厂中应用广泛，如发生应力腐蚀开裂，将导致严重的不良后果。
有水分渗入保温层并产生聚集是导致基底环境改变的根本原因，也是保温层下腐蚀问题的开始。如保温层出现破损，发生水分渗入，其保温节能效果将大大降低，同时由于水分的集聚，将在保温材料和金属表面间形成相应的薄层电解质溶液，创造电化学腐蚀所需的必要条件。这一阶段阴极、阳极发生的反应，以及总反应如下图所示。
应力腐蚀开裂问题成因如下，潮湿环境中，保温材料与金属表面间存在大量的游离水，在游离水的作用下，保温材料无机离子转移至金属表面，为应力腐蚀裂纹的产生创造条件。在特殊腐蚀剂或焊接管道中，应力腐蚀就会发生。
（二）保温层下腐蚀干扰因素分析
核电厂普遍具有规模大、生产工艺复杂等特点，内部设备、管线分布情况、保温层使用情况较为复杂，保温层腐蚀干扰因素众多，主要包含以下几点内容：一，外部环境因素。外部环境因素具体是指冷却水塔水汽、涂层老化、外保温层脱落或损坏等；二，运行工况因素。核电厂运行工况对于保温层下腐蚀的影响，主要表现于温度变化方面。核电厂生产过程中，管线温度变化区间较大，金属表面在干湿交替、冷热交替的环境中，发生保温层下腐蚀的概率提升明显；三，保温材料影响因素。事实上，不存在可完全避免保温层下腐蚀的保温材料，但部分材料本身具有水溶性、渗透性，或遇水产生腐蚀有害物质，就不适用于核电厂使用；四，存在腐蚀介质。如在潮湿环境中存在腐蚀介质，则会加速保温层下腐蚀问题的发生速率。部分保温材料具有较高的溶解性，在潮湿环境中发生水解，导致环境pH值下降，从而加速腐蚀反应过程。常见腐蚀介质，主要包括硫酸盐和氯化物两种。
二、保温层下腐蚀防护技术措施分析
（一）传统防腐措施分析
传统防腐蚀措施以有机涂层防腐为主，常见措施包括厚浆型环氧铝粉漆、浸泡级环氧酚醛涂料、以及无机硅酮铝粉高温漆三种。第一种防腐措施的优势在于维修方便，但仅适用于连续温度在150℃下的工况使用；第二种防腐措施的优势在于热循环性能及防腐保护性能优异，缺点是施工要求较高，需严格控制膜厚，且仅适用于连续温度在230℃以下的工况使用；第三种防腐措施的优势在于具有优良的耐高温特性，但整体防腐能力有限，施工要求较高，需多道涂层。
传统防腐措施普遍会为了美观，而在保温材料外层覆盖一层铝箔包层或不锈钢包层。一方面，外加金属包层给予保温材料一定的保护，降低了保温材料受外力损坏的可能性，同时避免了保温材料与外界环境的直接解除；另一方面，外加金属包层相应提高了保温层下腐蚀检查的难度，通常发现问题时，腐蚀问题已经恶化至一定程度。并且，在150℃以下运行温度情况下，保温层内还会有冷凝水产生，相应提高了保温层下腐蚀的发生概率，并且这种风险会随着保温使用时间的推移而不断增大。
（二）新型保温层下防腐技术分析
随着保温层下腐蚀防护技术不断发展，一些新型的保温层下腐蚀技术被不断提出。美国防腐工程师协会（NACE）经过长时间的科学研究后，证实了热喷铝涂层具有良好的防腐应用效果，可有效避免保温层下腐蚀问题。与传统的防腐技术相比，热喷铝技术具有更优良的防腐性能，可实现20~30年的长期有效防腐保护。国际油漆总部实验室，在经历7年的研究之后，研发出一种“冷喷铝”技术，并相应设计出测试涂层性能的评价方法。经过严格的实验室模拟和实际试用测试，新型冷喷铝防腐技术证实了自身的优越性能，科研实验证明，该种涂层在大幅度的温度变化环境中，仍可保持相对优异的防腐保护性能、耐热震性和耐高温性。
结语：
综上所述，保温层在核电厂中有着较为广泛的应用，起到节能、保温的重要作用。核电厂内部设备、管线分布情况较为复杂，且保温层下腐蚀干扰因素众多，较容易发生保温层下腐蚀，影响电厂的正常运行和生产。因此，核电厂应从保温层下腐蚀反应机理入手，不断提高自身防腐技术水平，以提高生产安全性和可靠性，促进企业的进一步发展。
参考文献：
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论文作者:冯唯一,王洪
论文发表刊物:《基层建设》2016年31期
论文发表时间:2017/1/18
标签：核电厂论文; 保温层论文; 保温材料论文; 管线论文; 发生论文; 技术论文; 包层论文; 《基层建设》2016年31期论文;