大亚湾和岭澳核电站海水冷却系统的腐蚀与控制.docx

大亚湾和岭澳核电站海水冷却 系统的腐蚀与控制 汪长春，王成铭，郑文远 （大亚湾核电运营管理有限责任公司，广东 深圳 518124） 〔摘 要〕介绍了大亚湾和岭澳核电站海水冷却系统的腐蚀现状和几种典型的腐蚀损坏类型，对这些损 坏类型进行了腐蚀原因分析，介绍了相应的防腐措施，同时提出了控制滨海核电厂海水腐蚀的工作思路和管 理策略。 〔关键词〕核电厂；海水腐蚀；防腐措施 大亚湾核电站和岭澳核电站地处南海之滨，装 备 4 台 900 MW 压水堆机组，采用海水作为冷却介 质。两核电站相邻而建，所在区域海水 pH 值一般 在 8.3～8.5，溶解氧 5～6 mg/L,含有大量氯离子 和其他盐类离子，是强电解质溶液，具有强腐蚀性； 为了抑制海洋生物污染，冷却海水连续加入次氯酸 钠，次氯酸钠具有强氧化性，加强了海水的侵蚀性。 直接跟海水接触的系统和设备分别是循环水过滤系 统(系统编码CFI，下同)、常规岛冷却水系统(CRF)、 辅助冷却水系统(SEN) 和核岛重要冷却水系统 (SEC)。这些系统的管道及设备具有材质多样、管 径不一、连接点多、结构复杂的特点。海水系统的 腐蚀损坏问题比较突出，随着电站运行年份的增 加，海水介质的设备腐蚀损坏趋势日益加剧，纠正 性维修工作量和由此产生的维修成本逐年增加。因 此，采取恰当的防腐措施和优化防腐策略，对核电 站安全可靠和持续经济运行具有重要意义。 1 海水冷却系统的腐蚀概况 根据大亚湾 / 岭澳核电站经验反馈系统(简称 EFS)统计，从 2003 年 5 月到 2008 年 4 月，与 CFI， CRF，SEN，SEC 系统相关的腐蚀损坏事件报告共 214 起，由此产生的纠正性维修工作量呈逐年上升 图 1 海水介质设备维修工作票数量统计趋势，相应的工作票数量统计如图 图 1 海水介质设备维修工作票数量统计 这 5 年中，SEC 系统跟腐蚀相关的纠正性维修 工作票共 657 张，CRF 共 352 张，CFI 共 560 张， SEN 共 321 张。比较严重的腐蚀损坏事件有大亚湾 核电站凝汽器水室及海水进水管腐蚀穿孔、SEN 过 滤器内衬破损导致壳体腐蚀损坏、CFI 系统反冲洗 管腐蚀等。这些腐蚀损坏事件严重影响系统与设备 的安全运行并对核安全造成了影响。 2 腐蚀损坏的类型、原因分析及防腐措施 根据海水设备的材质、腐蚀特征及原因对海水 冷却系统的腐蚀进行分类，其腐蚀类型大致可归结 为碳钢材料的腐蚀、不锈钢材料的腐蚀以及不同材 质之间的电偶腐蚀三大类。 2.1 碳钢材料的腐蚀 在核电站的海水冷却系统上，碳钢材质设备众 多，主要用在输水管道、阀门阀体、过滤器壳体、换 热器水室等设备上，且普遍采用碳钢加内衬技术， 包括衬橡胶、衬塑料、衬水泥砂浆和重防腐涂层，腐 蚀穿孔是其最为典型的腐蚀损坏形式。下面以大亚 湾核电站冷凝器水室腐蚀破坏事件为例讨论其腐蚀 现象、原因和纠正措施。 凝汽器壳体采用碳钢，冷却管束采用钛管，管 板是双层管板(内层碳钢，外层铝青铜)，钛管两端 胀接在双层管板上。早期的冷凝器及其入口管道都 采用单一涂层防腐(最初为乙烯树脂，后改为环氧树 脂)。在最初的 5 年里，频繁发生腐蚀损坏甚至穿孔 事件，这些腐蚀大多发生在弯头、角落等海水夹带 物容易沉积的缓流区，其腐蚀特征是碳钢基体溃疡 形成凹坑，周边的金属变得疏松，凹坑周围覆盖淤 泥和铁锈的混杂物；腐蚀由内向外发展，有些凹坑 继续发展成为穿孔，见图 2。 图 2 凝汽器水室腐蚀穿孔第 11 卷 (2009 年第 2 期) 电力 图 2 凝汽器水室腐蚀穿孔 2.2 不锈钢材料的腐蚀  安 全 生 产 Anquanshengchan A 由于涂料的涂装质量参差不齐以及涂层寿命较 短，涂层自然老化脱落不可避免。碳钢本身不耐海 水腐蚀，一旦涂层破损，局部腐蚀随之发生。而且， 由于凝汽器壳体的碳钢跟其他高电位金属(钛合金、 不锈钢)同时使用，形成大阴极/小阳极组合的电偶 腐蚀电池，涂层破损处的碳钢作为小阳极而加速腐 蚀穿孔。表 1 显示了大亚湾核电站的凝汽器防腐措 施的演变过程。 表 1 凝汽器壳体防腐措施的演变 年 份 壳体的防腐措施 腐蚀情况 1994-1997 玻璃鳞片加强的 涂料脱落，壳体腐蚀，少数局部 (初始阶段) 乙烯树脂 穿孔 涂料脱落，壳体腐蚀严重，少数局 在核电站的海水冷却系统上，不锈钢材料主要 用在海水冷却系统的一次滤网和二次滤网等设备 上。由于海水的强腐蚀性和高浓度的氯离子，不锈 钢设备腐蚀问题突出，其腐蚀模式主要是点蚀和缝 隙腐蚀，通常采用阴极保护和更换为耐蚀性更好的 材料来抑制腐蚀。下面以岭澳核电站 CRF 二次滤网 腐蚀破坏事件为例讨论其腐蚀现象、原因分析和纠 正措施。 图 4 二次滤