外加电流阴极保护系统评估分析及改进

赵兴保++乔泽

摘 要：某核电厂用于保护海水系统设备或管道的外加电流阴极保护系统出现异常波动，且设备或管道局部处于非保护状态，因此对外加电流阴极保护系统及被保护设备特点进行了评估分析，结果显示，外加电流阴极保护系统分区不均匀是导致设备或管道局部处于非保护状态的根本原因，并提出了外加电流阴极保护系统的优化改进措施，为类似机组提供参考。

关键词：外加电流 阴极保护 评估分析 改进

中图分类号：TE83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（c）-0067-02

Evaluation Analysis and Improvement of Impressed Current Cathodic Protection System

Zhao Xingbao Qiao Ze

（Fujian Fuqing Nuclear Power Co.Ltd， Fuqing Fujian 350318，China）

Abstract：Abnormal fluctuations were found in the impressed current cathodic protection system in the nuclear power plant，and part of the equipment was under unprotectedstate. Analyze on the characteristics of impressed current cathodic protection system displayed that root cause was the uneven zoning.The optimization of impressed current cathodic protection system was put forward improvement measures.

Key Words：Impressed current cathodic protection；Evaluation analysis；Improvement

滨海核电厂通常使用海水作为冷却水源，但海水中盐分、氯离子及溶解氧含量导致海水的腐蚀性很强，给设备和管道带来了极大的安全隐患[1，2]。

外加电流阴极保护系统（简称CPA）是向设备施加电流使其阴极极化，达到腐蚀控制目的。某核电厂采用CPA保护循环水过滤系统（简称CFI）的鼓形滤网设备和重要厂用水系统（简称SEC）的管道，该文对其进行评估分析，并对所存在的问题进行分析讨论。

1 阴极保护系统介绍与评估

1.1 CFI鼓形滤网阴极保护

鼓形滤网阴极保护采用分区模式设计，共分为3个区域，滤网外侧作为一个区域（一区），滤网内侧沿中线分为两个区域（二区、三区），如图1所示，每个区域用1台恒电位仪独立控制，1个参比电极参与调控。

为验证CPA的有效性，通过近参比法在鼓型滤网大轴平台上进行电位检测，主要包括两个方面：（1）大轴平台以下鼓型滤网整体电位分布情况，用于判断浸水部分整体受保护状态；（2）大轴平台某一点在鼓型滤网旋转周期内的电位变化情况，用于判断鼓型滤网整体是否受良好保护，其腐蚀状态是否均匀。电位检测采用铜/饱和硫酸铜参比电极、高阻抗数字万用表。选用主轴平台从左向右均匀分布测试4个点，分别记序号为1～4测试点，每个测试点处从液位处向下每隔1 m测试1个点，如图2所示，鼓型滤网大轴平台以下的电位测量结果，其电位基本高于+0.25 V，处于欠保护状态。

1.2 SEC管道阴极保护系统

SEC管道约长300 m，采用一套阴极保护系统，由一台恒电位仪独立控制，布置6个参比电极采集保护电位信号，参比电极1反馈电位值参与恒电位仪的调控，如图3所示。

为验证CPA的有效性，通过万用表对6个参比电极的信号进行实地测量，测量结果表1可见在SEC管道的末端进入核岛辅助厂房（简称：NX）部分的保护电位高于-0.80 V，处于欠保护状态。

2 系统分析及改进

2.1 CFI鼓形滤网阴极保护系统

原设计分区是将鼓网的所有不锈钢网片作为一个保护区域（一区），内部结构分为两个区域（二区、三区）。其中一区主要包括两部分：近海端和远海端，近海端鼓网腔体内的工况是死水区，而且当鼓网进行旋转时，该区域金属构件已在海水中极化一段时间；远海端鼓网腔体内的工况是出水口，出水口水流流速较快，当鼓网旋转时，该区域金属构件已在空气中一段时间，当进入液面以下后需要进一步重新极化，若要达到相同电位，近海端和远海端所需电流不同。根据阴极保护的工作原理，第一分区由一台恒电位仪控制，反馈电位仅由两个区域中的1支参比电极控制，当恒电位仪根据控制参比电极将该区域电位控制在保护范围以内时，另一区域电位可能存在一些偏差。并且二区和三区为对称结构，之间电流可能会存在互相干扰。因此，导致鼓形滤网区域CPA保护电位存在偏差，处于欠保护状态。

经过上述分析，鼓型滤网近海端和远海端滤网所处的环境介质流速不同，以及浸入海水时网片状态不同等原因，其所需电流大小存在一定的差异，建议鼓型滤网用于保护不锈钢网片的近海端和远海端进行独立分区，分别为第一区和第二区；而鼓型滤网两侧环境工况和材料本身相同，所需的电流大小也处于同等水平，建议将鼓型滤网两侧同为第三区。

2.2 SEC管道阴极保护系统

SEC管道末端，从GA廊道进入NX厂房，该管段与设备连接后实现了电联通，出现保护电流的流失，并且该管段进入NX厂房后弯管处较多，其对电流的需求与GA廊道内的SEC直管段不同，因此，作为一个分区不能满足保护要求。

建议将进入NX厂房的管段进行分区保护，增加1台恒电位仪；同时增加参比电极监测点，可在法兰面增加微型参比电极。

3 结语

海水系统的设备或管道在海水环境易遭受腐蚀，采用外加电流阴极保护系统可以有效地降低钢材的腐蚀速率，从而达到腐蚀控制的目的。但是，外加电流阴极保护系统的分区设置、参比电极数量设置及分布，以及参与恒电位仪调控的控制点选择尤为重要。在外加电流阴极保护系统分区设置时，需要结合现场实际工况，合理分区布置，才能有效地对海水系统的设备或管道实施保护。

参考文献

[1] 化学工业部化工机械研究院.腐蝕与防护手册[M].北京：化学工业出版社，1989.

[2] 杨道武.电化学与电力设备的腐蚀与防护[M].北京：中国电力出版社，2004.

[3] 外加电流阴极保护系统手册[Z].