福建福清核电有限公司 福建福清 350318
摘要：核电厂设备因腐蚀而引起故障，不光在腐蚀环境下常有发生，在通常被认为是非腐蚀环境下甚至是洁净环境下也会偶有发生，而且还不易被发现?这些环境一般会用到水和蒸汽?比如，医院的消毒供应中心，水?蒸汽和清洗酶是医疗设备单舱清洗消毒机?多舱清洗消毒机清洗消毒医疗器械时必须使用的?水?蒸汽和清洗酶在特殊情况下会对电气设备形成腐蚀，进而引起电气故障?
关键词：核电厂；设备；腐蚀；防护
1?典型腐蚀损伤产生的原因
1.1?大气自然环境腐蚀
分类大气环境腐蚀性的分类是反映各个地区大气自然环境下严酷程度的重要方法，对不同材料在大气环境下的腐蚀行为研究?防腐设计材料的选择?材料腐蚀寿命评估等具有重要意义?目前大气腐蚀环境性分类方法与技术已经比较完善，并先后制定?颁布了国际与国家相关标准，如ISO9223?GB/T15957?GB/T19292等?ISO9223是大气腐蚀性评估的重要国际标准，于1992年颁布并于2012年进行了更新?该标准规定了根据标准金属试件的腐蚀率，以及综合润湿时间和大气环境中污染腐蚀介质的含量，给出了两种大气腐蚀性分类方法]?GB/T15957《大气环境腐蚀性分类》主要规定参考碳钢材料在湿度?空气中腐蚀性物质含量两个方面进行划分?
1.2?核电厂缝隙结构的腐蚀
对某核电厂缝隙结构的腐蚀问题持续进行了为期2a的跟踪调查，收集和分析了一百多个具有代表性的腐蚀案例?根据缝隙结构的几何特征和构件服役环境的差异，将核电厂缝隙结构归纳为九类，见图1，其中热交换器?容器内部?法兰密封面三类缝隙结构会发生浸泡环境中的缝隙腐蚀，其余六类结构会发生非浸泡环境中的缝隙腐蚀?某核电厂近年来由于这九类缝隙结构腐蚀导致的设备及构件降级事件统计结果见图1?
图1 某核电厂缝隙结构的分类和因其腐蚀导致的设备降级事件统计
2?核电厂设备典型腐蚀损伤防护技术应用
2.1?核电站大气自然环境腐蚀监测
在对核电站大气自然环境腐蚀监测工作中主要运用的方法为核电常用材料材料（低碳钢?不锈钢?有色金属?镀锌材料等）在自然大气环境下的暴露试验与室内模拟加速试验等传统方法，研究方法包括失重法测量?锈层形貌分析?极化曲线和电化学阻抗测试?电偶腐蚀试验?通过第一年腐蚀速率评估电站大气腐蚀等级?另外通过大气污染物测量，按照标准GB/T19292.1-2003通过检测润湿时间及二氧化硫和氯化物沉积量的检测对大气腐蚀性的分级方法?大气腐蚀监测仪（ACM）是根据薄液膜电化学电池的电流讯号来反映大气环境腐蚀性强弱?是基于电化学原理的腐蚀评价设备?可以对大气环境腐蚀性进行评价?也可对选定材料的腐蚀速率进行测量?通过腐蚀模型的内建，能实现材料腐蚀速率和环境腐蚀等级计算工作的自动进行，可应用于核电站大气腐蚀性分析与评估，采用多种材料（碳钢?不锈钢?镀锌?有色金属）探头与环境探头，将大气腐蚀监测仪布置在核电站典型室外大气环境及重要腐蚀敏感区域，对其检测的数据进行分析即可得到现场的大气环境数据及相应材料腐蚀性评价结果?
2.2?热交换器的缝隙防护
SG二次侧的水平管板或支撑板内会堆积泥渣，由于杂质的沉积与浓缩，使得与之接触的传热管表面发生以点蚀?斑蚀为特征的腐蚀现象，称为耗蚀?通过添加联氨及排污等措施控制机组的水化学条件，并在大修期间采取高压水力冲洗的措施，可基本解决耗蚀问题?SG二次侧传热管与管板/支撑板之间形成环形缝隙，沉积物聚集在缝隙内形成闭塞区间而发生缝隙腐蚀，比基体金属体积大的腐蚀产物聚集挤压传热管，造成传热管管径减小而产生凹痕（凹蚀），在应力作用下可能导致传热管破裂?采用全深度液压胀接的加工工艺，可有效避免管板胀接处缝隙腐蚀的产生；AP1000SG传热管支承板采用三叶草管孔结构，三叶草管孔与传热管平面接触，平面接触使传热管与支承板接触点的缝隙过热显著减少，限制了局部化学浓缩。
修复SG损坏的传热管，最常见的方式是通过堵头机械胀管和焊接堵塞U形管两端管口；衬管（管中管）也是一种维修手段，因工序更加复杂，一般很少采用?二回路及海水系统的管式热交换器，考虑到电站的经济性和换热效率，堵管不再是唯一的处理方式，使用环氧聚合物对热交换器管板进行修复已得到工程验证?
2.3?日常维护保养
2.3.1?机械部件
钢丝绳是每个起重设备必不可少的元件之一，要定期对钢丝绳进行检查，确认是否有断丝或磨损情况?要做好钢丝绳的润滑工作，确保润滑油深入钢丝绳股之间?另外，固定钢丝绳用的螺钉，也应定期检查，如发现松动及时进行紧固?作为提升机构的主要部件，卷筒?轴承等也是日常维护保养的重点对象?检查卷筒和滑轮时，应检查绳槽?轮槽表面情况，滑轮是否能够在轴上自由旋转?对于滚动轴承，应检查轴承座固定是否牢靠，轴承内润滑油脂是否充足?在更换润滑油时，应先用煤油将轴承清洗干净，检查钢珠是否有损坏?
2.3.2?法兰螺栓连接系统的腐蚀与防护
法兰螺栓连接系统数量庞大，由于几何形状的复杂性，设计有效的法兰防护方案已成为一个挑战?法兰螺栓连接系统的腐蚀体现在两个方面：螺栓自身的腐蚀，螺栓与法兰面/孔形成的缝隙结构的腐蚀?国内核电厂针对螺栓等紧固件的关注主要集中在其强度及材料性能方面，尤其是高强紧固件的管理，从国家监管层到核电业主，都十分重视，但并未重视对于螺栓耐蚀性不足导致的强度降低问题?某滨海核电厂室外大量使用发黑处理的低合金螺栓，2a内即出现严重锈蚀?对于采用碳钢发黑?达克罗?热镀锌?粉末复合渗锌等处理工艺的四种螺栓在海洋大气区进行了为期2a的试用，结果表明，粉末复合渗锌技术在海洋大气区具有最好的防腐蚀效果?复合渗锌技术的复合层弥补了渗锌层耐盐雾性能的不足，边飞龙等采用真空渗锌+达克罗的复合涂层工艺对海洋环境中的紧固件进行防护，其耐盐雾测试时间可达1 000h?核电厂所处环境为海洋大气环境，针对紧固件，建议推广使用复合渗锌防腐蚀技术?
结束语
综上所述，核电厂设备在实际运行中出现典型腐蚀损伤问题，将严重影响核电厂的正常运行?导致核电厂设备产生典型腐蚀损伤的原因较多，首先是核电设备多采用多元素混合应用的合金，在材料纯净度不高的情况下易出现腐蚀；其次，核电设备在制造环节中掺入的杂质较多；最后是在核电设备的防腐蚀设计上存在技术性问题?而要实现核电厂设备典型腐蚀损伤的技术防护，则需关注核电设备用料，对设备进行相应的防腐性设计和对材料进行耐腐蚀性评定?
参考文献
[1]赵文龙.电厂化学水处理设备腐蚀问题处理措施探讨[J].科技经济导刊，2019，27（13）：72.
[2]陈亮，孙广，冯凯，熊志亮，郭宝超.核电设备用钴基合金耐磨层多工艺熔敷性能比较分析[J].电焊机，2019，49（04）：144-147.
[3]洪庆文.电气设备腐蚀维修两例[J].电世界，2019，60（04）：34-35.
[4]夏晓健，金焱，乔汉文，李辛庚，雷龙武，郝文魁，林德源.输变电设备腐蚀状况调查与分析[J].腐蚀科学与防护技术，2019，31（02）：121-127.
论文作者:王栋立,陶赏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/9/30
标签：核电厂论文; 缝隙论文; 大气论文; 腐蚀性论文; 设备论文; 螺栓论文; 材料论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;