电厂重要厂系统腐蚀现状与防护策略

□卢裕夫 王丽娜 刘 聪 吴多荣

一、概述

海南核电厂地处南海之滨，常年高温所在区域海水pH值偏碱性，一般在8.3左右，溶解氧5mg/L[1]左右，氯离子及其它卤素离子含量高，溶液是强电解质，腐蚀性强；系统设备极易发生腐蚀。SEC系统是重要厂系统，与核安全相关。海南核电SEC系统运行4年之久，共发生100多处腐蚀缺陷，最严重一次SEC压差管发生腐蚀断裂跑水。SEC系统产生的腐蚀缺陷基本上都集中在SEC泵坑。SEC系统主要由SEC管道、SEC泵、阀门及过滤器等组成。这些管道及设备所选用的材料不同、管道尺寸也不一样、结构连接比较复杂。内部有腐蚀性较强的海水，外部处在海洋大气环境下，腐蚀损坏问题比较突出，随着电站运行时间的延长，腐蚀问题日趋严重。为了保护管道内外部免遭腐蚀，提高机组运行的安全性，延长设备的使用寿命，对管道进行全面检查，并制定措施，以防止设备管道发生腐蚀穿孔。

二、腐蚀现状

重要厂用水系统主要由SEC泵、管道、贝类补集器、阀门组成，内部介质为海水SEC泵的的泵体、叶轮等材质主要为不锈钢组成。贝类补集器的外壳材质为P335GH，内部衬胶，SEC管道材质为P265GH，内部衬胶及重型环氧涂料外加电流阴极保护。

通过检查，腐蚀最严重的是SEC泵坑格栅下的暗渠联通管。通过对SEC系统全面排查，目前排查出33处腐蚀缺陷，其中阀门、法兰占33%，管道类占21%，泵和过滤器类占3%，其他类占43%。

三、腐蚀类型、失效分析及防腐措施

根据管道及设备所选用的材质、失效类型、腐蚀形貌对SEC系统的腐蚀进行分类，腐蚀类型主要分为三类:第一类是碳钢材质的锈蚀，第二类是不锈钢材质的锈蚀，第三类是异种金属的连接导致的电偶腐蚀。

(一)碳钢材质的腐蚀。在核电厂的SEC系统上，从成本上考虑，绝大多数的管道及阀门选用了碳钢材质，普遍采用碳钢加内衬技术，包括衬橡胶、衬塑料和重防腐涂层。其中使用涂料防护是电厂最常用的防腐方式，然而涂料的性能及涂装效果也有所差异，在涂装过程很容易出现流挂、脱落、老化等质量问题。碳钢在海水环境中极易发生腐蚀，涂层一旦失效，腐蚀问题随之出现，特别是局部腐蚀。腐蚀的位置主要集中在焊缝及热影响区、管道及阀门连接处以及一些缝隙的位置，其腐蚀特征是碳钢表面的涂层局部失效，慢慢形成一些腐蚀坑，腐蚀位置的金属变得疏松，周围覆盖潮湿的淤泥和锈水混杂物；腐蚀由内向外缓慢发展，最终的结果是腐蚀穿孔，穿孔前很难发现，危害极大，严重影响机组的安全稳定运行，必须引起足够的重视。

(二)不锈钢材质的腐蚀。核电厂海水系统环境较为特殊，特别是海水制氯系统对海水进行处理，如在海水中加入次氯酸钠来抑制海生物的生长，无形中造成Cl-的含量的升高。管道内外部都要与海水接触并且有污染物黏附在管壁上，很多管道海水处于静止状态，氯离子及其它盐类离子在管壁上富集，导致不锈钢管道经常腐蚀穿孔。就腐蚀模式来看，不锈钢海水管道主要是点蚀，往往伴随着晶间腐蚀。

(三)电偶腐蚀。在排查过程中，发现存在选材不当而存在电偶腐蚀的现象，如法兰为不锈钢材质，母管连接小支管为碳钢；或者法兰为不锈钢材质而连接的螺栓为碳钢材质，由于不锈钢材质电位较正，而碳钢材质电位较负。异种金属的连接就存在一个电位差，且没有良好的绝缘，管道里面是海水介质，SEC泵坑又处于潮湿的环境中，形成一个闭合的回路。进而发生大阴极，小阳极的情况，碳钢材质的小支管或者螺栓作为阳极不断被腐蚀。

(四)防腐措施。

1.从源头上控制腐蚀环境。针对SEC联通渠管道及相关法兰的防腐。在巡检过程中发现，联通渠管道长期浸泡在海水环境中，导致设备涂层鼓泡或者脱落，进而发生锈蚀的情况。建议通过技改增加排水泵，并设置好，当水位没过管道时，排水泵自动排水。并设置巡检点，及时跟踪反馈处理，留好记录便于后续跟踪。

2.合理防腐设计。如果选用的材料耐蚀等级不够，就会发生点蚀、晶间腐蚀等腐蚀缺陷；如果连接处选材不当，存在异种金属的连接就容易形成电偶腐蚀缺陷。所以选材一定要结合服役的环境，充分考虑材料的性能与经济性，借鉴同行电厂的经验，只有这样才能很好地避免因为选材不当后期造成的腐蚀问题。昌江电厂的海水含沙量较少，重要厂用水系统外径为711mm的碳钢管道、壁厚为7.92mm，而在秦山二扩工程中的壁厚为14mm[2]。设计时有必要考虑其他次要因素造成的腐蚀，保证适当的腐蚀余量，在不影响力学性能的前提下，适当增加管线的壁厚。对于小支管、弯头以及一些连接部件应选择材质较好的材料，但要充分考虑相连部件间的电位差在合理的范围。设计时充分考虑结构的几何形状，要便于后续的维修、保养，最好具有可达性。减少缝隙以及死角的存在避免水分的汇集造成易腐蚀环境而造成腐蚀。

3.SEC系统设备及管道的保护。SEC系统设备及管道的外表面采用涂料防护，涂层本身的局限性以及在施工过程出现的质量问题，加之腐蚀环境恶劣，极易造成设备的腐蚀问题。从SEC系统排查结果来看，设备外表面腐蚀占绝大多数，例如SEC暗渠母管和小支管，小支管外表面涂层起皱脱落，导致小支管外表面不断腐蚀减薄的现象。传统的油漆，如焦油300效果不理想。对于母管防腐，可以使用同行电厂反馈效果较好的interseal 670+interzone954系列油漆；对于小支管，涂刷环氧树脂并缠绕玻璃钢丝布，并保证一定的厚度；对于锈蚀的阴极保护法兰表面、不常拆卸的紧固件可以使用包覆性防腐材料，比较彻底地隔绝外部环境，效果非常好，建议大规模使用。

四、防腐工作的建议

(一)足够重视。SEC系统属于核安全系统，必须引起足够的重视。在策略上，以预防性为主，建议对应的防腐大纲，并生成相应的PM检查项目，每年自动触发主动检查。日常巡检和纠正性行动管理并行，发现问题及时处理。

(二)深化管理。根据国内外的状态报告、腐蚀事件、腐蚀环境、腐蚀产生后果的严重程度做出对应的分级管理，有针对性计划地触发检查周期和巡检周期，将被动管理转化为主动管理。

(三)建立一支成熟有经验的防腐技术队伍和外部专家支持网络，加强和同行电厂保持沟通交流，借鉴彼此的良好实践。加强同行电厂运行过程发生重大腐蚀问题的积累，因为很多腐蚀问题具有普遍性，在发生腐蚀问题时才能快速找到原因并及时制定出解决方案。

(四)注重细节。针对不同设备、部位的材料腐蚀失效形式，具体问题具体分析，进行腐蚀机理研究，从结构设计、材料选择、防腐手段等方面采取综合治理措施，延长材料使用寿命。

五、结语

由于昌江核电厂所处的腐蚀环境加之设备管道大量碳钢材质的应用决定了防腐工作是一项长期的系统工程，腐蚀问题涉及多个学科，必须多个专业互相配合。每个专业多献计献策，争取从源头上解决腐蚀问题。目前主要的防腐方式有选材合理、防腐结构设计的优化、防腐层的应用和采取阴极保护。多结合现场，根据现场的实际情况进行选择，不断积累经验、注重经验反馈，采取有效措施控制腐蚀速度，才能最大限度保证系统的正常运行，为机组的安全稳定运行做出应有的贡献。