海水二次滤网异常腐蚀问题解决
2020-11-06亢凯鹏
亢凯鹏
摘 要 国内某核电碎石过滤器腐蚀较另外三台海水二次滤网严重,腐蚀情况十分明显。本文结合实际检修情况,对异常腐蚀出现的原因进行了分析,并给出了相应的处理措施。
关键词 碎石过滤器;腐蚀;原因分析;处理措施
1.背景
在机组换料大修期间,对CRF501/502/503/504FI进行预防性外观检查过程中,发现CRF504FI腐蚀较另外三台海水二次滤网严重,腐蚀情况十分明显。该台过滤器框架、网片、水帽、护罩等外部均呈褐色,从外观判断,表面附着一层腐蚀产物。另外三台过滤器框架、网片等部件外观基本呈现不锈钢基体的银白色。CRF504FI轴承组件解体后,发现与海水接触的零部件腐蚀同样比较严重,轴承组件的密封室和定位销腐蚀出现麻坑。
2.碎石过滤器使用的阴极保护技术(牺牲阳极)
1)阴极保护的原理
阴极保护的基本原理是使金属构件作为阴极,对其施加一定的直流电流,使其产生阴极极化,当金属的电位低于某一电位值时,该金属表面的电化学不均匀性得到消除,腐蚀的阴极溶解过程得到有效抑制,达到保护的目的。
保护电位的高低和保护电流密度的大小是实施阴极保护的关键问题。
保护电位:阳极溶解平衡电位,离子浓度10-6mol/L,但应用这一电位一定要避免引起强烈的析氢反应。氢脆、氢腐蚀、氢鼓泡等。也要注意因负差数效应引起的腐蚀速度反而加速(如两性金属碱腐蚀)的现象。
以下图为例,牺牲阳极M1的电位为:
铁阴极的电位高,是正极;锌阳极的电位低,是负极。电流的方向从铁阴极流向锌阳极。正极与负极间的电位差等于电流在介质电阻上的电压降。
2)电偶腐蚀
当两种不同的金属浸在腐蚀性溶液中时,这时耐蚀性较差的金属在接触后腐蚀通常增加,而较耐蚀的金属腐蚀则下降。这类腐蚀形态因为涉及电流和不同金属,所以称为电偶或双金属腐蚀。
驱动力:两种材料之间的电位差
电偶腐蚀影响因素:电极面积比,面积比越大,阳极腐蚀速度越快
介质导电性越强腐蚀越快
3)牺牲阳极的阴极保护技术
该技术无需外加电源(从而不会干扰邻近设施),投资少,安装维修方便,易于获得良好电流分布等优点,因此在舰船﹑海上设备﹑码头﹑地下管道等设施的保护上,得到了广泛的应用,目前广泛应用的有:镁基(自腐蚀作用大,电流效率低,通常只有50%左右,阳极消耗快,不适合用于海水等電阻率小的介质)、锌基和铝基(Al易钝化形成三氧化二铝)合金三类。
3.原因调查与分析
1)海水二次滤网牺牲阳极的布置形式
海水二次滤网共布置有8块牺牲阳极,对滤网上部的牺牲阳极进行了电阻检查,结果为CRF501/502/503FI的牺牲阳极与框架之间的电阻接近为0,CRF504FI的牺牲阳极与框架之间的电阻值最小为5Ω。
2)海水二次滤网电连接性的结构分析
牺牲阳极对海水二次滤网形成保护,通过两个电回路,一个是通过海水与被保护设备形成电性连接,另一个是依靠设备本身结构件与牺牲阳极之间形成可靠的电性连接。
3)结论
从牺牲阳极与网片之间的电阻值和剩余重量可以看出,CRF504FI的牺牲阳极未能起到较好的保护作用。根据对设备主要零部件材质的检定,排除了设备材料有问题的可能性。
为了在牺牲阳极和海水二次滤网本体之间形成可靠的电性连接,设计加装如下图所示的导电连接片。
4.解决方案
1)连接导电片加装位置分析
根据牺牲阳极的安装位置,结合海水二次滤网的结构,在右图所示1处和2处安装导电片是比较合理可行的。
但是由于海水二次滤网下部反洗斗部件会定时转动,因此如果安装在位置1,将会和反洗斗干涉。因此,合理可行的方案是位置2。
2)导电片加装方案加装完成后,测量各个牺牲阳极和网片之间的电阻值,数值均为0(除去万用表本底)左右。
5.结果验证
经过一个循环的运行后,加装了导电片的碎石过滤器腐蚀情况得到明显改善,证实了之前CRF504FI异常腐蚀的处理方案是成功的。
参考文献:
[1]成洁 机械设计手册 机械工业出版社 2008