海水二次滤网异常腐蚀问题解决

2020-11-06亢凯鹏

中国电气工程学报 2020年10期

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。