摘要：闭式冷却水系统可以向核电厂相关运行设备提供冷却水，并带走设备运行所产生的热量，保障核电厂的稳定运行。但是闭式冷却水系统的阀门以及管道内壁受到材质、环境等因素的影响，容易遭受局部电化学腐蚀产生腐蚀瘤，威胁闭式冷却水系统的正常运行。垢下腐蚀是闭式冷却水系统阀门以及管道内壁腐蚀瘤产生的主要原因，技术人员通过对腐蚀瘤生成机理的分析可以制定出相应的腐蚀瘤预防和处理对策。本文结合核电厂闭式冷却水系统的运行特点，就阀门以及管道内壁腐蚀瘤的特征、生成机理以及处理方案进行了分析。
关键词：闭式冷却水系统；阀门；管道内壁；腐蚀瘤
一、核电厂闭式冷却水系统分析
核电厂生产运行中的励磁机、汽轮机、发电机、给水泵以及凝结水泵等辅助冷却器中冷却水的来源均为闭式冷却水系统，与此同时该系统的板式热交换器还会将上述辅助设备的热量带走并排至海水中。核电厂的闭式冷却水系统可以视作一个全封闭的除盐水循环系统，膨胀水箱、闭式冷却水泵以及水—水热交换器是该系统的主要设备。其冷却水介质为pH值在8.5~9.0的添加了Na3PO4 的除盐水。一般来说闭式冷却水泵会留有相应的化学药品加药口，减小除盐水药品对于设备和管道的腐蚀。碳钢为闭式冷却水系统管道和阀门的主要材质。
二、阀门及管道内壁腐蚀瘤分析
2.1腐蚀类型分析
闭式冷却水系统腐蚀检查是核电厂维护的重要内容，管道内壁以及阀门是腐蚀瘤分布的重要区域。腐蚀瘤的表现多为黄色，内部颜色偏深，将管道壁和阀门处的腐蚀瘤清理掉后，如果没有留下腐蚀坑则腐蚀程度较轻。核电厂闭式冷却水系统阀门以及管道所采用的碳钢材料本身耐腐蚀性较差，冷却水系统运行过程中部分管道内的水不流动，添加了Na3PO4 缓蚀剂的冷却水微生物滋生的几率显著提升，在一定程度上促进了腐蚀。Na3PO4 可以与水中可溶性的镁盐及钙盐发生反应，生成不溶于水的沉淀物导致金属表面结垢，诱发垢下腐蚀。电偶腐蚀、均匀腐蚀、垢下腐蚀以及缝隙腐蚀都是闭式冷却水系统管道和阀门常见的腐蚀类型。其中均匀腐蚀的危害性比较小，不会威胁到冷却水系统的正常工作运行，但是冷却水系统的管道内壁、法兰面等出现电偶腐蚀或者缝隙腐蚀等局部腐蚀时，会影响设备管道功能性的发挥。在设计阶段对容易发生腐蚀的特定部位进行合理的处理，并在使用中进行定期的检查可以对电偶腐蚀以及缝隙腐蚀进行有效的控制。垢下腐蚀导致腐蚀瘤产生的主要因素，当管道内壁以及阀门处堆积腐蚀产物时，该区域与水体的接触面积较小，为局部腐蚀的进一步深化创造了条件，加速了腐蚀的进程。腐蚀瘤是垢下腐蚀的重要特点，管道内壁以及设备表面都是腐蚀瘤的多发部位，在腐蚀瘤的下部常常留有腐蚀坑。闭式冷却水系统管道内壁以及阀门处腐蚀瘤多是由于垢下腐蚀导致的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2腐蚀瘤生成机理分析
垢下腐蚀的存在导致了管道内壁以及阀门表面腐蚀瘤的出现，目前业界关于垢下腐蚀也进行了大量的研究。垢下腐蚀所产生的腐蚀瘤可以分为微生物腐蚀瘤和非微生物腐蚀瘤两大类。其中微生物腐蚀瘤是由于冷却水中的铁氧化菌作用于溶解在水中的氢氧化亚铁，生成了无法溶于水的氢氧化铁并沉积咋管道的内壁，这是管道外部为喜氧菌，管道内部为厌氧菌，微生物繁殖体系生成且不断发展。微生物生长过程中还会产生一些可以加速电化学反应的介质，使得管道内壁的表面腐蚀进程不断加快。一般来说微生物腐蚀瘤的形状多样且腐蚀坑的形态也各不相同。非微生物腐蚀瘤是由局部电化学腐蚀产生的，腐蚀产物附着在金属表面会使其内部与氧气隔离，这个水体无法进入的局部腐蚀环境为阴离子富集的酸性区域，冷却水与福饰面之间的溶解氧浓度不同，局部腐蚀环境中的腐蚀瘤外表面为阴极，金属为阳极，电化学反应不断进行，腐蚀瘤的生长速度也随之加快，腐蚀瘤下部会形成圆形的腐蚀坑。这类腐蚀瘤具有特定的结构，可以分为腐蚀瘤壳、瘤皮、瘤核、福饰面以及充液腹腔几个部分。通过对腐蚀瘤的形态结构的分析可以判别出腐蚀瘤的种类，微生物瘤的新鲜的腐蚀产物位于腐蚀的最外层，而非微生物瘤的内部为最新的腐蚀产物。
2.3腐蚀瘤处理分析
结合核电厂闭式冷却水系统的检修情况来看，腐蚀瘤的表现硬度较大且多为空心，将附着的腐蚀瘤刮掉后并不会有硫化物的气味，因而可以判定冷却水系统内的腐蚀瘤为局部电化学腐蚀引起的第二类腐蚀瘤。但是非微生物腐蚀瘤无法完全否定微生物在腐蚀过程中的促进作用，仍然需要进一步的分析。冷却水的流速、溶解氧含量、pH值以及其他腐蚀性离子是影响系统阀门以及管道内壁腐蚀的重要因素，其中腐蚀瘤生长受溶解氧浓度的影响最为显著，因而为了抑制腐蚀瘤必须要对溶解氧浓度进行有效的控制。当含氧量低时局部腐蚀也可以得到抑制但并不会完全被消除。在完全密闭的冷却水系统中氧并不会源源不断供应，伴随着腐蚀的推进溶解氧不断被消耗，腐蚀的速率也就会减缓。但是在非密闭的间歇式流动管道中，氧气会得到补充，腐蚀情况无法得到抑制，腐蚀瘤的生长速度也会加快。管道内可提供的溶解氧越多则腐蚀越为严重。冷却水中本来就存在的氧气以及金属表面结垢的存在为腐蚀的发生创造了条件。为了消除冷却水系统阀门以及管道内壁的垢下腐蚀以及腐蚀瘤的发生，要尽可能减少冷却水内的溶解氧，最大程度地抑制金属表面结垢。
三、结束语
综上所述，垢下腐蚀所导致的非微生物腐蚀瘤是核电厂闭式冷却水系统腐蚀的重要表现。为了保证阀门管道的使用寿命和冷却水系统的稳定运行，相关技术人员要加强对于闭式冷却水系统的腐蚀分析，通过冷却水含氧量的控制、冷却水系统运行方式调整以及Na3PO4加入方式的改变等，控制冷却水结垢，抑制腐蚀瘤的生成。
参考文献：
[1]乔泽，赵兴保，陈平等.福清核电辅助冷却水系统管道腐蚀穿孔原因分析[J].腐蚀科学与防护技术，2017（29）
[2]温平.某芳烃企业循环冷却水引起换热器腐蚀穿孔问题的探讨及改善措施[J].江西建材，2017（24）
论文作者:王博麒
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/24
标签：冷却水论文; 管道论文; 内壁论文; 系统论文; 核电厂论文; 阀门论文; 微生物论文; 《基层建设》2018年第32期论文;