某核电厂龙门架高强度螺栓腐蚀情况分析

赵寻 苏嵘荣

（中广核研究院有限公司 广东深圳 518000）

某近海核电厂内两台机组龙门架是辅助设备检修的重要结构，龙门架为钢结构，构件间采用高强度螺栓连接。电厂制定了对龙门架的定期检查程序，其中包括对连接部位高强度螺栓的腐蚀情况检查，但仍然出现了螺栓断裂掉落的情况。掉落螺栓见图1，可见其垫片有明显腐蚀。两台机组龙门架先后进行了高强度螺栓更换施工，通过对更换螺栓的锈蚀原因、龙门架连接节点处螺栓锈蚀情况的分析，对龙门架检查程序提出改进建议。

图1 龙门架断裂螺栓

1 螺栓腐蚀情况

1.1 螺栓腐蚀分级

根据腐蚀程度，将更换的螺栓分为四级（见图2）。

无腐蚀：螺栓表面几乎无腐蚀痕迹；

轻微腐蚀：螺栓表面有腐蚀痕迹，但不明显；

一般腐蚀：螺栓表面有明显腐蚀痕迹；

严重腐蚀：螺栓表面腐蚀严重，螺栓头部和垫圈有明显腐蚀。

图2 螺栓腐蚀情况分级

1.2 螺栓腐蚀统计

对两台机龙门架节点处的螺栓腐蚀情况进行统计（见图3），大部分节点处的螺栓都有不同程度的腐蚀，可见海洋大气环境对螺栓影响很明显。无腐蚀、轻微腐蚀、一般腐蚀螺栓在未卸下前，从外观上无法分辨，但由于腐蚀不严重，对结构影响很小。

图3 各节点处螺栓腐蚀情况统计

严重腐蚀螺栓的螺栓头或垫片有明显腐蚀（见图4），在卸下螺栓前便可分辨，且出现严重腐蚀螺栓的节点多有存水现象。

图4 严重腐蚀螺栓

1.3 螺栓腐蚀分布规律

将一般腐蚀螺栓和严重腐蚀螺栓部位在分别使用圆圈和方框在龙门架上标出。一号机龙门架靠海一侧与海风方向刚好垂直，严重腐蚀螺栓集中在这一侧；相应的，一般腐蚀螺栓主要在背海侧。而二号机龙门架靠海一侧与海风方向成45°角，这一侧严重腐蚀螺栓多于背海一侧，两侧的一般腐蚀螺栓部位相当。由此推测龙门架螺栓腐蚀受海风影响较大，靠海一侧更易腐蚀。

2 结果及分析

龙门架高强螺栓材质为20MnTiB磷化螺栓，在螺母、螺帽及两者与安装面的间隙部位用腻子封闭，将螺栓密封，防止潮湿大气及雨水进入螺栓孔，后进行油漆防腐处理。但由于螺栓所处环境为海洋大气环境，油漆层和腻子层长时间暴露在大气及雨水环境中，会产生老化开裂现象，使螺栓密封不严。一旦腐蚀介质进入到螺栓高应力位置，在腐蚀介质和应力的长期共同作用下，螺栓高应力位置的磷化层会逐渐消耗，使螺栓基体直接暴露在腐蚀介质中，从而使螺栓基体发生腐蚀反应。而存水节点处的龙门架由于存水影响，电化学反应加速，导致腐蚀更加严重。靠海一侧螺栓腐蚀由于海风影响，受到更多Cl、S等腐蚀介质侵蚀，导致腐蚀严重。

3 结论

电厂规定每年对龙门架结构进行预防性检查，其中也包括了螺栓的检查。但由于只进行整体目视检查，一些严重腐蚀螺栓未被发现，因此无法及时处理。根据此次对更换下螺栓的腐蚀情况分析，针对电厂的预防性策略提出一些建议：①依次对每个节点处的螺栓进行检查，发现螺栓头或垫圈有明显腐蚀时，及时更换螺栓；②加强对龙门架迎风侧的检查；③对于节点处易存水部位，及时增加疏水孔。