盧洪濤，鄭宏練，楊國(guó)棟

（中核集團(tuán)秦山核電有限公司，浙江 海鹽 314300）

秦山核電站是我國(guó)大陸自主設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行的第一座核電站。該30萬(wàn)kW核電機(jī)組1991年12月首次并網(wǎng)發(fā)電，1994年4月投入商業(yè)運(yùn)行。

秦山核電站的冷卻用海水取自于錢(qián)塘江、長(zhǎng)江與東海交匯處的杭州灣。杭州灣海水中氯離子的含量高達(dá)7250 ×10-6，海水中夾帶有大量黏性細(xì)顆粒粉砂，最大含砂量可達(dá)5～12 kg/m3，是非常復(fù)雜的“含大量氯離子的雙相流”。同時(shí)，海水中有機(jī)質(zhì)豐富，富含有機(jī)酸，貝類(lèi)等海生物生長(zhǎng)迅速。由于秦山地區(qū)的海水泥沙含量大，腐蝕性強(qiáng)，對(duì)設(shè)備的磨損和腐蝕作用顯著，具有磨損（沖刷）腐蝕、微生物腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、點(diǎn)蝕等多種腐蝕作用，故海水系統(tǒng)的防腐蝕管理是一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，也具有很強(qiáng)的代表性。

1 秦山核電站海水系統(tǒng)流程

1.1 系統(tǒng)概述

秦山核電站海水系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)不同分為一回路海水系統(tǒng)和二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。一、二回路海水系統(tǒng)共用49號(hào)海水泵房及海水取排水設(shè)施。杭州灣的海水經(jīng)取水方涵、攔污柵再通過(guò)取水隧道，經(jīng)過(guò)海水泵房?jī)?nèi)3臺(tái)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的過(guò)濾后進(jìn)入泵坑。4臺(tái)一回路海水泵和6臺(tái)二回路海水循環(huán)水泵再將海水泵房泵坑內(nèi)的海水通過(guò)管道輸送給各用戶(hù)進(jìn)行熱交換。在完成熱交換后，二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排水匯集到排水母管經(jīng)虹吸井、排水方涵、連接井、排水隧洞排入最終熱阱杭州灣。來(lái)自02號(hào)核島輔助廠房的一回路海水系統(tǒng)排水則直接排入虹吸井后的排水方涵，與二回路排水匯流；供給07號(hào)應(yīng)急柴油機(jī)廠房的一回路海水系統(tǒng)的排水直接排入廠區(qū)邊坡排水溝。

1.2 一回路海水系統(tǒng)

一回路海水系統(tǒng)也叫作重要廠用水系統(tǒng)，其功能是在機(jī)組各種運(yùn)行工況下向02號(hào)廠房設(shè)備冷卻水熱交換器以及07號(hào)廠房應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組套管式水冷器提供充足的冷卻水,并將收集的熱負(fù)荷輸送到最終熱阱，即杭州灣，確保反應(yīng)堆機(jī)組在正常運(yùn)行和事故運(yùn)行條件下安全運(yùn)行。一回路海水系統(tǒng)有4臺(tái)100%容量的海水泵,分為兩個(gè)冗余系列，即1號(hào)、2號(hào)泵在一根輸水母管上為A系列；3號(hào)、4號(hào)泵在另一根輸水母管上為B系列。該系統(tǒng)滿(mǎn)足核安全三級(jí)，抗震I類(lèi)要求。一回路海水系統(tǒng)流程如圖1所示。

1.3 二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

圖1 一回路海水（重要廠用水）系統(tǒng)流程圖Fig.1 Primary loop seawater （essential service water） system flow chart

二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括為凝汽器供應(yīng)冷卻海水的海水循環(huán)水系統(tǒng)和為其他用戶(hù)提供冷卻海水的海水冷卻水系統(tǒng)。6臺(tái)循環(huán)水泵從海水泵房泵坑內(nèi)取水后匯集于A、B兩根進(jìn)水母管內(nèi)，再分成4根進(jìn)水管通過(guò)二次濾網(wǎng)過(guò)濾后分別供應(yīng)給兩臺(tái)凝汽器的A、B兩側(cè)進(jìn)行熱交換，排水經(jīng)4根排水管匯集于兩根回水母管后排入虹吸井。兩根進(jìn)水母管各引出一根支管將海水供應(yīng)給04號(hào)汽輪機(jī)廠房?jī)?nèi)的其他用戶(hù)構(gòu)成海水冷卻水系統(tǒng)。海水冷卻水系統(tǒng)設(shè)兩臺(tái)海水過(guò)濾器，過(guò)濾海水中的雜物，以免堵塞各用戶(hù)管束。3臺(tái)海水升壓泵是專(zhuān)為7.2 m標(biāo)高處的發(fā)電機(jī)空冷器設(shè)計(jì)的。其他用戶(hù)因布置在0m標(biāo)高層，海水壓力足夠高，故不另設(shè)升壓泵供水。海水冷卻水系統(tǒng)的用戶(hù)主要有發(fā)電機(jī)空冷器，工業(yè)水冷卻器和發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子水冷卻器。冷卻完各用戶(hù)后的海水排水分別經(jīng)兩根支管匯集到兩根回水母管中。二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的流程如圖2所示。

2 海水系統(tǒng)現(xiàn)有防腐蝕措施

2.1 外防腐措施

圖2 二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)流程Fig.2 Secondary loop recirculating and cooling seawater system flow chart

由于海水的腐蝕性很強(qiáng)，而土壤或大氣的腐蝕性相對(duì)較弱，故秦山核電站海水系統(tǒng)外防腐措施相對(duì)較為簡(jiǎn)單。埋地部分一般用環(huán)氧樹(shù)脂加玻璃絲布包纏（四油三布）進(jìn)行外防腐，配合廠區(qū)地下金屬埋設(shè)物區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行外壁聯(lián)合保護(hù)；廠房?jī)?nèi)部分一般用環(huán)氧玻璃絲布或環(huán)氧類(lèi)防腐漆進(jìn)行外防腐。

2.2 內(nèi)防腐措施

2.2.1 一回路海水系統(tǒng)

秦山核電站一回路海水系統(tǒng)輸水管道大部分為管溝鋪設(shè)，一少部分為埋地鋪設(shè)。管道內(nèi)表面襯有聚合物水泥砂漿襯里；4臺(tái)一回路海水泵泵殼材質(zhì)為奧氏體不銹鋼，為保護(hù)泵殼免受含泥沙海水的腐蝕及沖刷，均采用高聚陶瓷類(lèi)修復(fù)材料對(duì)泵殼內(nèi)表面進(jìn)行了防腐涂裝；設(shè)備冷卻水熱交換器前的2臺(tái)一回路海水過(guò)濾器用雙相不銹鋼及鈦材進(jìn)行制造，以保證良好的耐海水腐蝕性能；3臺(tái)設(shè)備冷卻水熱交換器殼體為16MnR材料，海水側(cè)水室有襯膠層保護(hù)，傳熱管及管板為鈦材；應(yīng)急柴油機(jī)冷卻水及中冷水熱交換器殼體材料為16MnR，海水水室有襯膠層，傳熱管為HAl77-2A鋁黃銅材料，管板為HSn62-1錫黃銅材料，這兩種銅合金均有較好的耐海水腐蝕性能；07號(hào)廠房?jī)?nèi)使用襯塑管道連接熱交換器和室外的砂漿襯里海水管道。

2.2.2 二回路海水循環(huán)水系統(tǒng)

二回路海水循環(huán)水系統(tǒng)中，碳鋼類(lèi)循環(huán)水泵部件與海水接觸部分均有熔融環(huán)氧涂層或環(huán)氧瀝青漆等防腐涂層進(jìn)行保護(hù)，葉輪倉(cāng)部位安裝有鋅合金犧牲陽(yáng)極保護(hù)塊；循環(huán)水泵葉輪葉片由于泥沙沖刷磨損嚴(yán)重，曾使用高聚陶瓷類(lèi)冷涂層及超音速火焰熱噴涂WC-Co-Cr涂層進(jìn)行保護(hù)，現(xiàn)在還處于驗(yàn)證階段；循環(huán)水系統(tǒng)管道中室外部分均為埋地鋪設(shè)，管道內(nèi)表面大部分襯有水泥砂漿襯里，局部為熔融環(huán)氧或防腐涂層；為加強(qiáng)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)管道的保護(hù)，該部分管道加有廠區(qū)海水管道內(nèi)壁陰極保護(hù)系統(tǒng)，由16個(gè)鍍鉑鈦輔助陽(yáng)極裝置向管內(nèi)海水釋放電流對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行陰極保護(hù)；在輸水母管互通閘閥兩側(cè)直徑1.6 m和2.6 m漸縮管段內(nèi)壁加有鋁合金犧牲陽(yáng)極進(jìn)行陰極保護(hù)；04號(hào)廠房?jī)?nèi)凝汽器本體至海水進(jìn)出口蝶閥間的海水管道內(nèi)壁涂有重防腐環(huán)氧瀝青漆涂料，并結(jié)合鋁合金犧牲陽(yáng)極對(duì)管道進(jìn)行保護(hù)；4臺(tái)二次濾網(wǎng)筒體及凝汽器進(jìn)出口水室和折回水室內(nèi)表面襯有橡膠防腐層。

2.2.3 二回路海水冷卻水系統(tǒng)

二回路海水冷卻水系統(tǒng)，從進(jìn)水母管接口開(kāi)始直至04號(hào)廠房?jī)?nèi)海水過(guò)濾器前后的海水管道以及04號(hào)廠房至回水母管的排水管道均為砂漿襯里，其余去各用戶(hù)的海水管道內(nèi)表面大部分為熔融環(huán)氧，局部沖刷嚴(yán)重管段用高聚陶瓷類(lèi)耐磨材料進(jìn)行防護(hù)；不銹鋼材質(zhì)的海水過(guò)濾器內(nèi)表面使用高聚陶瓷類(lèi)涂層加以保護(hù)，以防止海水的點(diǎn)蝕和沖刷；3臺(tái)海水升壓泵泵殼內(nèi)表面也使用高聚陶瓷涂層加以保護(hù)以抵御含泥沙海水的沖刷腐蝕；工業(yè)水冷卻器與海水接觸部分如水室、傳熱管、管板均為鈦材質(zhì)，具有良好的耐海水腐蝕性能；定轉(zhuǎn)子冷卻器內(nèi)與海水接觸的水室或接管也都有襯膠或襯塑防腐層進(jìn)行防護(hù)；發(fā)電機(jī)空冷器傳熱管及管板為鈦材，碳鋼材質(zhì)的海水進(jìn)出口短管內(nèi)表面用熔融環(huán)氧加高聚陶瓷耐磨涂層進(jìn)行聯(lián)合保護(hù)，空冷器端蓋均用高聚陶瓷涂層進(jìn)行防護(hù)。

3 海水系統(tǒng)防腐蝕管理

3.1 海水系統(tǒng)防腐蝕管理策略

秦山核電站是我國(guó)大陸第一座核電站，受當(dāng)時(shí)條件限制，海水系統(tǒng)選材及防腐蝕初始設(shè)計(jì)中存在一些不足，造成運(yùn)行前期海水系統(tǒng)發(fā)生一些腐蝕問(wèn)題。由于一開(kāi)始并沒(méi)有成立專(zhuān)業(yè)的防腐科室對(duì)海水系統(tǒng)進(jìn)行管理，故前期海水系統(tǒng)的防腐管理還是以消缺性管理為主。隨著海水系統(tǒng)腐蝕問(wèn)題的日益突出，為從根本上解決問(wèn)題，公司通過(guò)一系列、大范圍的變更改造，并不斷探索新的防腐蝕手段，引進(jìn)新的防腐蝕材料和工藝，對(duì)海水系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)，現(xiàn)在海水系統(tǒng)的狀態(tài)已經(jīng)比較穩(wěn)定。

隨著電站累積運(yùn)行時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，腐蝕問(wèn)題日益引起公司管理層的關(guān)注。通過(guò)成立材料防腐科專(zhuān)業(yè)科室對(duì)防腐工作進(jìn)行歸口管理和中長(zhǎng)期規(guī)劃，完善防腐相關(guān)管理制度，并建立了《系統(tǒng)設(shè)備防腐大綱》以及一、二回路海水系統(tǒng)設(shè)備預(yù)防性防腐大綱等子程序，初步實(shí)現(xiàn)了海水系統(tǒng)防腐管理文件體系的建立，現(xiàn)在海水系統(tǒng)的防腐管理工作已經(jīng)過(guò)渡到以預(yù)防性維修為主，持續(xù)改進(jìn)的新階段。同時(shí)，為保證海水系統(tǒng)在改造過(guò)程中防腐性能不降低，材料防腐科負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備變更、技改等項(xiàng)目的材料和防腐技術(shù)條件進(jìn)行歸口審查，可以從源頭上保證選材的正確性和防腐手段的有效性，從而保持海水系統(tǒng)良好的防腐蝕性能。

現(xiàn)有的海水系統(tǒng)防腐蝕管理工作主要分為預(yù)防性防腐和消缺性防腐兩種。其中，預(yù)防性防腐工作占有很大的比重。一方面通過(guò)對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)的不斷維護(hù)，保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)海水管道內(nèi)外壁進(jìn)行持續(xù)的陰極保護(hù)，阻止或減緩海水對(duì)系統(tǒng)管道的腐蝕；另一方面，根據(jù)海水系統(tǒng)設(shè)備預(yù)防性防腐大綱合理安排防腐項(xiàng)目，利用每次換料大修或日常期間設(shè)備、管道解體的時(shí)間窗口，對(duì)設(shè)備、管道內(nèi)表面的防腐層進(jìn)行檢查及修復(fù)，保證防腐層的完好，發(fā)揮最佳的保護(hù)效果；此外，還通過(guò)合理選材和改進(jìn)防腐材料及工藝等手段來(lái)達(dá)到預(yù)防腐蝕的目的。由于海水的腐蝕性很強(qiáng)，且各種保護(hù)手段也存在一定的失效概率，因此盡管采取了以上種種預(yù)防性防腐措施，僅僅單純依靠它們?nèi)圆荒鼙ＷC海水系統(tǒng)不發(fā)生腐蝕問(wèn)題。一旦發(fā)生意料外的海水系統(tǒng)腐蝕問(wèn)題，就需要采取消缺性防腐行動(dòng)。一般消缺性防腐工作有如下幾個(gè)來(lái)源：運(yùn)行人員巡檢發(fā)現(xiàn)腐蝕問(wèn)題填報(bào)缺陷報(bào)告（DR）；檢修或腐蝕調(diào)查人員在設(shè)備檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)腐蝕問(wèn)題填報(bào)質(zhì)量缺陷報(bào)告（QDR）；電站工作人員發(fā)現(xiàn)腐蝕問(wèn)題填報(bào)狀態(tài)報(bào)告（CR）。這些報(bào)告均有標(biāo)準(zhǔn)的處理流程，都會(huì)流轉(zhuǎn)到材料防腐科，并由材料防腐科組織專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行消缺處理，可以保證缺陷得到及時(shí)、有效的控制和處理以及記錄。以預(yù)防性防腐為主，輔以臨時(shí)性消缺處理，雙管齊下，方可保證海水系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全、可靠運(yùn)行。

由于防腐涉及的工作面比較寬，工作量大，考慮到科室人力資源有限，為此我們與國(guó)內(nèi)多家優(yōu)秀承包商單位建立了長(zhǎng)期、穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，整合利用他們的技術(shù)、人力、材料等優(yōu)勢(shì)資源，不斷提高我們的防腐管理水平，實(shí)現(xiàn)了合作各方的共贏。

3.2 海水系統(tǒng)防腐蝕管理文件體系

為了保證海水系統(tǒng)防腐蝕管理工作的規(guī)范和有效，材料防腐科專(zhuān)業(yè)人員有組織、有計(jì)劃地不斷建立和完善相關(guān)的管理制度和技術(shù)文件?！断到y(tǒng)設(shè)備腐蝕監(jiān)督與防腐管理制度》以及《外委防腐施工監(jiān)督程序》是對(duì)包括海水系統(tǒng)在內(nèi)的生產(chǎn)相關(guān)工藝系統(tǒng)進(jìn)行防腐管理的指導(dǎo)性文件。為保證陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)廠區(qū)海水循環(huán)水管道內(nèi)壁和埋地部分海水管道外壁的有效保護(hù)，編寫(xiě)和逐步完善了《54號(hào)陰極保護(hù)站管理制度》、《54號(hào)陰極保護(hù)站檢修規(guī)程》、《54號(hào)陰極保護(hù)站運(yùn)行規(guī)程》等技術(shù)文件。

為使包括海水系統(tǒng)在內(nèi)的防腐工作能夠達(dá)到預(yù)防性維修的水平，材料防腐科投入大量精力建立了《系統(tǒng)設(shè)備防腐大綱》，并編制了《一回路海水系統(tǒng)設(shè)備預(yù)防性防腐大綱》、《海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)備預(yù)防性防腐大綱》等子程序以及相關(guān)的檢查及修復(fù)操作規(guī)程，即《腐蝕檢查規(guī)程》、《橡膠襯里檢查及修復(fù)規(guī)程》、《涂層檢查及修復(fù)規(guī)程》、《水泥砂漿襯里檢查及修復(fù)規(guī)程》、《玻璃鋼檢查及修復(fù)規(guī)程》，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)海水系統(tǒng)進(jìn)行有計(jì)劃、標(biāo)準(zhǔn)化的腐蝕調(diào)查和預(yù)防性防腐處理工作。通過(guò)對(duì)上述預(yù)防性防腐大綱的編制，對(duì)海水系統(tǒng)內(nèi)腐蝕敏感設(shè)備一一進(jìn)行了分析篩選，結(jié)合設(shè)備的材質(zhì)、運(yùn)行工況、腐蝕環(huán)境等進(jìn)行了綜合分析，最終確定設(shè)備的腐蝕模式，并對(duì)防腐蝕措施及防腐要求加以明確，建立了海水系統(tǒng)設(shè)備防腐基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，在大綱中也明確規(guī)定了針對(duì)具體設(shè)備的防腐工作清單，包括工作內(nèi)容、工作周期、工作時(shí)機(jī)、使用的規(guī)程等。只要依據(jù)大綱就可以安排好每次大修中的腐蝕調(diào)查及防腐施工項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維修的最終目的。同時(shí)，這些大綱也是不斷完善、持續(xù)改進(jìn)的。根據(jù)幾個(gè)循環(huán)的腐蝕調(diào)查和防腐施工結(jié)果，可以對(duì)大綱中的相關(guān)要求或規(guī)定進(jìn)行修改和調(diào)整，以保證程序最佳的科學(xué)性和可操作性。按照預(yù)防性防腐大綱對(duì)海水系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)防性維修管理，可有效地維持整個(gè)海水系統(tǒng)處于較好的工作狀態(tài)，做到防患于未然。

隨著海水系統(tǒng)防腐蝕管理的不斷深入和完善，今后將根據(jù)工作的需要，在完善現(xiàn)有制度和程序的基礎(chǔ)上，編寫(xiě)新的管理制度和技術(shù)文件，以完善整個(gè)防腐管理文件體系，對(duì)海水系統(tǒng)實(shí)施更加有效的、規(guī)范的管理。

4 海水系統(tǒng)防腐蝕管理難點(diǎn)問(wèn)題

4.1 泥沙沖刷問(wèn)題

由于秦山地區(qū)海水含沙量較高，且沙粒的硬度很高，對(duì)海水系統(tǒng)設(shè)備尤其是葉輪等轉(zhuǎn)動(dòng)部件以及閥后管道或泵出口水室等海水流向急劇變化的靜機(jī)部件的沖刷、磨蝕較嚴(yán)重，導(dǎo)致了一系列的腐蝕問(wèn)題。循環(huán)水泵葉輪因沖刷磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致備件更換頻繁?，F(xiàn)已采用多種防腐手段如前面所述冷涂、熱涂耐磨涂層等進(jìn)行防護(hù)，但現(xiàn)在均還處于防護(hù)效果驗(yàn)證階段，還沒(méi)能最終確定一種較好的解決方案。一回路海水泵葉輪、口環(huán)等部件也存在類(lèi)似的沖蝕問(wèn)題，今后將繼續(xù)探索新的防腐手段來(lái)解決這一問(wèn)題。一回路海水泵及海水升壓泵泵殼內(nèi)表面等靜機(jī)部件已經(jīng)用高聚陶瓷類(lèi)防腐耐磨涂層進(jìn)行保護(hù)，經(jīng)一個(gè)燃料循環(huán)約400天的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)后，涂層保持完好，取得了很好的保護(hù)效果。我們將不斷調(diào)研、探索新的防腐手段和材料來(lái)逐步解決上述懸而未決的腐蝕問(wèn)題。

4.2 襯膠老化問(wèn)題

雖然秦山核電站海水系統(tǒng)中的襯膠設(shè)備并不是很多，但隨著機(jī)組累積運(yùn)行時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，像凝汽器這樣重要的設(shè)備以及各熱交換器和二次濾網(wǎng)內(nèi)的襯膠層均面臨著襯膠老化的問(wèn)題。由于現(xiàn)在還沒(méi)有掌握橡膠老化診斷的有效方法，未能建立相關(guān)管理程序，對(duì)海水系統(tǒng)中襯膠設(shè)備的防腐管理還存在著不足?，F(xiàn)在對(duì)老化襯膠的處理方法為用電火花檢測(cè)后對(duì)老化部分用橡膠修復(fù)材料進(jìn)行修復(fù)處理。今后將努力改進(jìn)，盡快掌握橡膠老化診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)襯膠老化的有效管理，及時(shí)判斷襯膠壽期，合理安排工期，對(duì)老化襯膠進(jìn)行整體更換。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)的防腐材料和工藝，結(jié)合一系列、大范圍的設(shè)備改造，成立材料防腐科專(zhuān)業(yè)科室進(jìn)行專(zhuān)門(mén)管理，逐步建立和完善海水系統(tǒng)防腐蝕管理技術(shù)文件體系，秦山核電站對(duì)海水系統(tǒng)的管理工作已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)消缺到預(yù)防性維修管理的根本性轉(zhuǎn)變。雖然海水系統(tǒng)的防腐管理工作已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步，但由于秦山地區(qū)海水泥沙含量高等自然因素的限制，秦山核電站海水系統(tǒng)的防腐管理工作仍面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。同時(shí)，我們?cè)谝r膠老化管理等方面還存在著諸多的不足，今后將加強(qiáng)與兄弟單位的溝通和協(xié)作，借鑒他們好的經(jīng)驗(yàn)和方法，通過(guò)不斷的努力、持續(xù)改進(jìn)，將秦山核電站海水系統(tǒng)的防腐蝕管理工作推進(jìn)到更好的水平。