李利娟　肖贊

摘 要：文章結(jié)合華南某核電項(xiàng)目，討論了不同防腐措施在SEC管道防腐設(shè)計(jì)中的綜合應(yīng)用，不僅對(duì)各防腐措施的原理進(jìn)行了分析，更對(duì)后續(xù)核電項(xiàng)目SEC管道的防腐措施選擇提出了自己的建議。

關(guān)鍵詞：SEC管道；腐蝕；陰極保護(hù)

1 SEC系統(tǒng)介紹

SEC系統(tǒng)，在核電運(yùn)行系統(tǒng)中，全稱為重要廠用水系統(tǒng)（有的稱為安全廠用水系統(tǒng)），其功能是在正常運(yùn)行和事故工況下把從安全有關(guān)構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件傳來的熱量輸送到最終熱阱——海水。系統(tǒng)主要包括SEC泵、貝類捕集器、各種閥門和管道，用海水來冷卻RRI系統(tǒng)的RRI/SEC板式熱交換器。其中SEC泵入口到RRI/SEC板式換熱器出口之間為鋼質(zhì)管道，其余為混凝土管道。文章只對(duì)鋼質(zhì)管道的防腐措施進(jìn)行研究分析。

2 SEC管道防腐措施分析

海水作為冷卻水源的優(yōu)點(diǎn)是取之不盡，用之不竭，但海水含鹽量相當(dāng)高，具有高腐蝕性。長時(shí)間的腐蝕，會(huì)導(dǎo)致金屬管壁厚度減薄，降低了管道的承壓能力；管道銹蝕穿孔時(shí)，導(dǎo)致介質(zhì)外流，造成污染；嚴(yán)重銹蝕系統(tǒng)會(huì)造成閥門、水泵、減壓閥等過水設(shè)施出現(xiàn)渣滓沉積卡堵，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，會(huì)對(duì)核電站產(chǎn)生不利影響。所以，選擇合理有效的防腐措施是很有必要的。目前來說，核電站防止或減少腐蝕的手段主要有選擇耐蝕材料、增加防腐層、陰極保護(hù)等電化學(xué)防護(hù)措施。

2.1 SEC管道材質(zhì)的選擇

在現(xiàn)有濱海核電站，SEC管道材質(zhì)有不銹鋼管道、碳鋼加內(nèi)襯（襯涂層、襯橡膠、襯塑料、襯水泥砂漿）管道以及對(duì)強(qiáng)度要求不高的樹脂管道。

現(xiàn)有核電廠大部分SEC系統(tǒng)的反沖洗管道材質(zhì)均為奧氏體不銹鋼，運(yùn)行實(shí)踐已經(jīng)證明奧氏體不銹鋼不適用于海水環(huán)境。隨著鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，使用耐氯離子腐蝕的雙相不銹鋼已成為現(xiàn)實(shí)。比如在田灣核電站的設(shè)計(jì)中，其核島重要廠用水系統(tǒng)就采用了2507雙相不銹鋼來輸送海水，相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明運(yùn)行良好。除選擇雙相鋼外，也可以選用較耐海水腐蝕的低合金鋼10CrMoAl。如秦山二期整個(gè)SEC系統(tǒng)管道材質(zhì)選用的就是低合金鋼10CrMoAl。

采用浸塑工藝的鋼塑復(fù)合管也是個(gè)不錯(cuò)的選擇。目前秦山二期項(xiàng)目已用浸塑鋼管對(duì)SEC系統(tǒng)的不銹鋼反沖洗管線進(jìn)行了更換，運(yùn)行效果明顯。

考慮海水系統(tǒng)環(huán)境溫度壓力不太高，有些環(huán)境可選用玻璃鋼管和樹脂管，但玻璃鋼管和樹脂管耐老化性比較差，一旦出現(xiàn)破口往往是大型破裂，后果嚴(yán)重。

上述選材要么成本高昂，要么不能滿足運(yùn)行要求，最經(jīng)濟(jì)有效的解決辦法是盡量選用用碳鋼加內(nèi)襯的管道，只要內(nèi)襯不破損，就不會(huì)發(fā)生腐蝕問題。

核電站用得最多內(nèi)襯材料有橡膠、塑料、重防腐涂層和水泥砂漿，其中橡膠用得最多，適用于管道、閥門閥體、過濾器殼體、換熱器水室等設(shè)備或部件，但不能用在內(nèi)外都接觸海水的環(huán)境中。橡膠和塑料襯里的正常使用壽命在10年以上，但在核電站40年的壽期內(nèi)，襯膠和襯塑管道仍要進(jìn)行幾次更換。防腐涂層一般和陰極保護(hù)聯(lián)合使用，而不單獨(dú)使用。水泥砂漿襯里管道由于造價(jià)高，只在核安全要求特別嚴(yán)格且有抗地震要求場(chǎng)合才使用。

2.2 SEC管道外壁防腐措施

濱海大氣濕度相對(duì)較大，潮氣中鹽分含量高，管道外壁必須要采取有效的防腐措施。對(duì)于防止海洋大氣腐蝕，SEC管道與核電站其他碳鋼管道類似，外表面均采用噴砂涂漆的方法。涂漆保護(hù)的管道和支架根據(jù)所在區(qū)域環(huán)境條件而采用不同的涂層系統(tǒng)，涂層系統(tǒng)根據(jù)以下幾個(gè)方面進(jìn)行分類：（1）涂層所處的位置，例如：反應(yīng)堆廠房、核區(qū)（除反應(yīng)堆廠房外）、非核區(qū)；（2）涂層所處環(huán)境條件，例如：室內(nèi)大氣環(huán)境、露天海洋性氣候；（3）涂層所涂覆設(shè)備的運(yùn)行條件，例如：溫度、是否包保溫材料等；（4）基底材料的性質(zhì)，例如：鋼鐵、鍍鋅等；（5）涂料檢驗(yàn)頻率等。

《SEC系統(tǒng)管道陰極保護(hù)技術(shù)要求》中規(guī)定：對(duì)碳鋼管道外壁及碳鋼支吊架應(yīng)采用重防腐涂層的方法進(jìn)行保護(hù)。在GA廊道內(nèi)采用重防腐涂層應(yīng)滿足企標(biāo)《核島機(jī)械設(shè)備涂裝通用技術(shù)條件》中PEC200Ⅱ涂層系統(tǒng)的要求。在核島廠房?jī)?nèi)采用的重防腐涂層應(yīng)滿足《核島機(jī)械設(shè)備涂裝通用技術(shù)條件》中PID100Ⅰ涂層系統(tǒng)的要求，涂層厚度最好在240μm以上。

2.3 SEC管道內(nèi)壁的襯膠和陰極保護(hù)

金屬的腐蝕是一陽極過程。因此，預(yù)防金屬腐蝕的第三大對(duì)策就是將金屬置于陰極，即陰極保護(hù)法。陰極保護(hù)的原理是給金屬補(bǔ)充大量的電子，使被保護(hù)金屬整體處于電子過剩的狀態(tài)，使金屬表面各點(diǎn)達(dá)到同一負(fù)電位。此種方法要求管道內(nèi)介質(zhì)的電導(dǎo)率較高，因此多用于海水或苦咸水系統(tǒng)。有兩種辦法可以實(shí)現(xiàn)這一目的，即犧牲陽極保護(hù)法和外加電流保護(hù)法。

犧牲陽極保護(hù)法是將被保護(hù)金屬和一種電位更負(fù)的金屬或合金（即犧牲陽極）相連，使被保護(hù)體陰極極化以降低腐蝕速率的方法，適用于短距離、小口徑、分散的管道。

在某核電項(xiàng)目中，核島廠房溢流堰之前的SEC管道，由于單根管線較短（約20米），采用犧牲陽極陰極保護(hù)和重防腐涂層的聯(lián)合保護(hù)方法。敷設(shè)在PX泵房的SEC連通管、吸水管、GA廊道和核島廠房貝類捕集器之前的SEC管道，由于單條管線較長（約450m），采用了外加電流陰極保護(hù)和重防腐涂層的聯(lián)合防護(hù)方法，每條SEC管道采用一套保護(hù)系統(tǒng)。與SEC主管道相連的3寸及以上管徑的碳鋼管道，也要內(nèi)涂重防腐涂層，與SEC主管道一起作為陰極保護(hù)的對(duì)象。對(duì)于20寸以下的管道，由于管道過細(xì)無法進(jìn)行刮涂防腐涂層，在施工中應(yīng)采用刷涂方式，但采用的涂層系列應(yīng)為粘度較小的ZF-101T系列。SEC主管道設(shè)有若干1米長的法蘭短管，便于電站運(yùn)行過程中的防腐檢查與維護(hù)。

外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)由恒電位儀、輔助陽極、參比電極、電纜、接線箱等組成。每套陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)一臺(tái)恒電位儀，恒電位儀設(shè)在PX泵房?jī)?nèi)，作為外部電源。輔助陽極采用鉑/鈮復(fù)合陽極，用以提供保護(hù)電子。參比電極采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)Ag/AgCl，用于電位測(cè)量和為恒電位儀提供參比信號(hào)，恒電位儀根據(jù)信號(hào)自動(dòng)調(diào)整保護(hù)電流。

從NX房間貝類捕集器至RRI板式熱交換器之間的管道，包括一部分貝類捕集器的入口管和板式換熱器的出口管，以及PX泵房SEC泵出入口管，采用碳鋼管道內(nèi)襯氯丁橡膠防護(hù)（管道襯膠技術(shù)條件見企標(biāo)《EM4.2直徑大于2"管道及相關(guān)吊架安裝》的附錄B）。因?yàn)樵摬糠止艿雷呦驈?fù)雜，采用外加電流陰極保護(hù)較困難（彎頭是陰極保護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)）。而且陰極保護(hù)用的重防腐涂層在電站長時(shí)間運(yùn)行后有局部脫落的危險(xiǎn)，脫落的涂層碎片容易將板式換熱器堵塞。但內(nèi)襯的氯丁橡膠也存在老化問題，在核電40年壽期內(nèi)需幾次更換管道，再加上襯膠管道在襯膠之后不允許進(jìn)行焊接操作，故而該部分管道設(shè)計(jì)為法蘭連接。碳鋼管道襯膠防腐的造價(jià)較低，但對(duì)施工精度要求較高，要保證襯里嚴(yán)密接觸。由于襯膠需在場(chǎng)外進(jìn)行，需要進(jìn)行預(yù)制——預(yù)安裝——拆除、倒運(yùn)——場(chǎng)外襯膠——二次安裝，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留孔口和運(yùn)輸通道空間有限，工序復(fù)雜，施工難度較大，對(duì)施工進(jìn)度會(huì)有一定影響。

3 結(jié)束語

綜上所述，SEC管道控制腐蝕行之有效的方法不外乎以下三種：選擇耐腐蝕材料、使用有效的防腐涂層、采用電化學(xué)保護(hù)（如陰極保護(hù)）。三種方法配合使用，才能達(dá)到良好的保護(hù)效果。在保證防腐效果的同時(shí)，也應(yīng)考慮每種措施的經(jīng)濟(jì)性與施工難易程度，綜合運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

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[3]某核電項(xiàng)目技術(shù)規(guī)格書.0738G0011.SEC系統(tǒng)管道陰極保護(hù)技術(shù)要求[S].

作者簡(jiǎn)介：李利娟（1984-），女，河南人，工程師，碩士，現(xiàn)主要從事核電工藝管道、支架布置設(shè)計(jì)工作。