某核电项目SEC海水管道防腐技术研究

李利娟　肖赞

摘 要：文章结合华南某核电项目，讨论了不同防腐措施在SEC管道防腐设计中的综合应用，不仅对各防腐措施的原理进行了分析，更对后续核电项目SEC管道的防腐措施选择提出了自己的建议。

关键词：SEC管道；腐蚀；阴极保护

1 SEC系统介绍

SEC系统，在核电运行系统中，全称为重要厂用水系统（有的称为安全厂用水系统），其功能是在正常运行和事故工况下把从安全有关构筑物、系统和部件传来的热量输送到最终热阱——海水。系统主要包括SEC泵、贝类捕集器、各种阀门和管道，用海水来冷却RRI系统的RRI/SEC板式热交换器。其中SEC泵入口到RRI/SEC板式换热器出口之间为钢质管道，其余为混凝土管道。文章只对钢质管道的防腐措施进行研究分析。

2 SEC管道防腐措施分析

海水作为冷却水源的优点是取之不尽，用之不竭，但海水含盐量相当高，具有高腐蚀性。长时间的腐蚀，会导致金属管壁厚度减薄，降低了管道的承压能力；管道锈蚀穿孔时，导致介质外流，造成污染；严重锈蚀系统会造成阀门、水泵、减压阀等过水设施出现渣滓沉积卡堵，导致系统不能正常运行，会对核电站产生不利影响。所以，选择合理有效的防腐措施是很有必要的。目前来说，核电站防止或减少腐蚀的手段主要有选择耐蚀材料、增加防腐层、阴极保护等电化学防护措施。

2.1 SEC管道材质的选择

在现有滨海核电站，SEC管道材质有不锈钢管道、碳钢加内衬（衬涂层、衬橡胶、衬塑料、衬水泥砂浆）管道以及对强度要求不高的树脂管道。

现有核电厂大部分SEC系统的反冲洗管道材質均为奥氏体不锈钢，运行实践已经证明奥氏体不锈钢不适用于海水环境。随着钢铁生产技术的不断提高，使用耐氯离子腐蚀的双相不锈钢已成为现实。比如在田湾核电站的设计中，其核岛重要厂用水系统就采用了2507双相不锈钢来输送海水，相关运行数据表明运行良好。除选择双相钢外，也可以选用较耐海水腐蚀的低合金钢10CrMoAl。如秦山二期整个SEC系统管道材质选用的就是低合金钢10CrMoAl。

采用浸塑工艺的钢塑复合管也是个不错的选择。目前秦山二期项目已用浸塑钢管对SEC系统的不锈钢反冲洗管线进行了更换，运行效果明显。

考虑海水系统环境温度压力不太高，有些环境可选用玻璃钢管和树脂管，但玻璃钢管和树脂管耐老化性比较差，一旦出现破口往往是大型破裂，后果严重。

上述选材要么成本高昂，要么不能满足运行要求，最经济有效的解决办法是尽量选用用碳钢加内衬的管道，只要内衬不破损，就不会发生腐蚀问题。

核电站用得最多内衬材料有橡胶、塑料、重防腐涂层和水泥砂浆，其中橡胶用得最多，适用于管道、阀门阀体、过滤器壳体、换热器水室等设备或部件，但不能用在内外都接触海水的环境中。橡胶和塑料衬里的正常使用寿命在10年以上，但在核电站40年的寿期内，衬胶和衬塑管道仍要进行几次更换。防腐涂层一般和阴极保护联合使用，而不单独使用。水泥砂浆衬里管道由于造价高，只在核安全要求特别严格且有抗地震要求场合才使用。

2.2 SEC管道外壁防腐措施

滨海大气湿度相对较大，潮气中盐分含量高，管道外壁必须要采取有效的防腐措施。对于防止海洋大气腐蚀，SEC管道与核电站其他碳钢管道类似，外表面均采用喷砂涂漆的方法。涂漆保护的管道和支架根据所在区域环境条件而采用不同的涂层系统，涂层系统根据以下几个方面进行分类：（1）涂层所处的位置，例如：反应堆厂房、核区（除反应堆厂房外）、非核区；（2）涂层所处环境条件，例如：室内大气环境、露天海洋性气候；（3）涂层所涂覆设备的运行条件，例如：温度、是否包保温材料等；（4）基底材料的性质，例如：钢铁、镀锌等；（5）涂料检验频率等。

《SEC系统管道阴极保护技术要求》中规定：对碳钢管道外壁及碳钢支吊架应采用重防腐涂层的方法进行保护。在GA廊道内采用重防腐涂层应满足企标《核岛机械设备涂装通用技术条件》中PEC200Ⅱ涂层系统的要求。在核岛厂房内采用的重防腐涂层应满足《核岛机械设备涂装通用技术条件》中PID100Ⅰ涂层系统的要求，涂层厚度最好在240μm以上。

2.3 SEC管道内壁的衬胶和阴极保护

金属的腐蚀是一阳极过程。因此，预防金属腐蚀的第三大对策就是将金属置于阴极，即阴极保护法。阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位。此种方法要求管道内介质的电导率较高，因此多用于海水或苦咸水系统。有两种办法可以实现这一目的，即牺牲阳极保护法和外加电流保护法。

牺牲阳极保护法是将被保护金属和一种电位更负的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体阴极极化以降低腐蚀速率的方法，适用于短距离、小口径、分散的管道。

在某核电项目中，核岛厂房溢流堰之前的SEC管道，由于单根管线较短（约20米），采用牺牲阳极阴极保护和重防腐涂层的联合保护方法。敷设在PX泵房的SEC连通管、吸水管、GA廊道和核岛厂房贝类捕集器之前的SEC管道，由于单条管线较长（约450m），采用了外加电流阴极保护和重防腐涂层的联合防护方法，每条SEC管道采用一套保护系统。与SEC主管道相连的3寸及以上管径的碳钢管道，也要内涂重防腐涂层，与SEC主管道一起作为阴极保护的对象。对于20寸以下的管道，由于管道过细无法进行刮涂防腐涂层，在施工中应采用刷涂方式，但采用的涂层系列应为粘度较小的ZF-101T系列。SEC主管道设有若干1米长的法兰短管，便于电站运行过程中的防腐检查与维护。

外加电流阴极保护系统由恒电位仪、辅助阳极、参比电极、电缆、接线箱等组成。每套阴极保护系统设一台恒电位仪，恒电位仪设在PX泵房内，作为外部电源。辅助阳极采用铂/铌复合阳极，用以提供保护电子。参比电极采用网状结构Ag/AgCl，用于电位测量和为恒电位仪提供参比信号，恒电位仪根据信号自动调整保护电流。

从NX房间贝类捕集器至RRI板式热交换器之间的管道，包括一部分贝类捕集器的入口管和板式换热器的出口管，以及PX泵房SEC泵出入口管，采用碳钢管道内衬氯丁橡胶防护（管道衬胶技术条件见企标《EM4.2直径大于2"管道及相关吊架安装》的附录B）。因为该部分管道走向复杂，采用外加电流阴极保护较困难（弯头是阴极保护的薄弱环节）。而且阴极保护用的重防腐涂层在电站长时间运行后有局部脱落的危险，脱落的涂层碎片容易将板式换热器堵塞。但内衬的氯丁橡胶也存在老化问题，在核电40年寿期内需几次更换管道，再加上衬胶管道在衬胶之后不允许进行焊接操作，故而该部分管道设计为法兰连接。碳钢管道衬胶防腐的造价较低，但对施工精度要求较高，要保证衬里严密接触。由于衬胶需在场外进行，需要进行预制——预安装——拆除、倒运——场外衬胶——二次安装，现场预留孔口和运输通道空间有限，工序复杂，施工难度较大，对施工进度会有一定影响。

3 结束语

综上所述，SEC管道控制腐蚀行之有效的方法不外乎以下三种：选择耐腐蚀材料、使用有效的防腐涂层、采用电化学保护（如阴极保护）。三种方法配合使用，才能达到良好的保护效果。在保证防腐效果的同时，也应考虑每种措施的经济性与施工难易程度，综合运用。

参考文献

[1]秦山地区核电厂海水系统管道防腐对策研究[C].上海交通大学优秀硕博论文集.

[2]某工程公司企标.Q-CNPE.J102.4-2009.核岛机械设备涂装通用技术条件[S].

[3]某核电项目技术规格书.0738G0011.SEC系统管道阴极保护技术要求[S].

作者简介：李利娟（1984-），女，河南人，工程师，硕士，现主要从事核电工艺管道、支架布置设计工作。