趙興保++喬澤

摘 要：某核電廠用于保護(hù)海水系統(tǒng)設(shè)備或管道的外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)異常波動(dòng)，且設(shè)備或管道局部處于非保護(hù)狀態(tài)，因此對(duì)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)及被保護(hù)設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)估分析，結(jié)果顯示，外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)分區(qū)不均勻是導(dǎo)致設(shè)備或管道局部處于非保護(hù)狀態(tài)的根本原因，并提出了外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)措施，為類(lèi)似機(jī)組提供參考。

關(guān)鍵詞：外加電流 陰極保護(hù) 評(píng)估分析 改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（c）-0067-02

Evaluation Analysis and Improvement of Impressed Current Cathodic Protection System

Zhao Xingbao Qiao Ze

（Fujian Fuqing Nuclear Power Co.Ltd， Fuqing Fujian 350318，China）

Abstract：Abnormal fluctuations were found in the impressed current cathodic protection system in the nuclear power plant，and part of the equipment was under unprotectedstate. Analyze on the characteristics of impressed current cathodic protection system displayed that root cause was the uneven zoning.The optimization of impressed current cathodic protection system was put forward improvement measures.

Key Words：Impressed current cathodic protection；Evaluation analysis；Improvement

濱海核電廠通常使用海水作為冷卻水源，但海水中鹽分、氯離子及溶解氧含量導(dǎo)致海水的腐蝕性很強(qiáng)，給設(shè)備和管道帶來(lái)了極大的安全隱患[1，2]。

外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)CPA）是向設(shè)備施加電流使其陰極極化，達(dá)到腐蝕控制目的。某核電廠采用CPA保護(hù)循環(huán)水過(guò)濾系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)CFI）的鼓形濾網(wǎng)設(shè)備和重要廠用水系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)SEC）的管道，該文對(duì)其進(jìn)行評(píng)估分析，并對(duì)所存在的問(wèn)題進(jìn)行分析討論。

1 陰極保護(hù)系統(tǒng)介紹與評(píng)估

1.1 CFI鼓形濾網(wǎng)陰極保護(hù)

鼓形濾網(wǎng)陰極保護(hù)采用分區(qū)模式設(shè)計(jì)，共分為3個(gè)區(qū)域，濾網(wǎng)外側(cè)作為一個(gè)區(qū)域（一區(qū)），濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)沿中線分為兩個(gè)區(qū)域（二區(qū)、三區(qū)），如圖1所示，每個(gè)區(qū)域用1臺(tái)恒電位儀獨(dú)立控制，1個(gè)參比電極參與調(diào)控。

為驗(yàn)證CPA的有效性，通過(guò)近參比法在鼓型濾網(wǎng)大軸平臺(tái)上進(jìn)行電位檢測(cè)，主要包括兩個(gè)方面：（1）大軸平臺(tái)以下鼓型濾網(wǎng)整體電位分布情況，用于判斷浸水部分整體受保護(hù)狀態(tài)；（2）大軸平臺(tái)某一點(diǎn)在鼓型濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的電位變化情況，用于判斷鼓型濾網(wǎng)整體是否受良好保護(hù)，其腐蝕狀態(tài)是否均勻。電位檢測(cè)采用銅/飽和硫酸銅參比電極、高阻抗數(shù)字萬(wàn)用表。選用主軸平臺(tái)從左向右均勻分布測(cè)試4個(gè)點(diǎn)，分別記序號(hào)為1～4測(cè)試點(diǎn)，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)處從液位處向下每隔1 m測(cè)試1個(gè)點(diǎn)，如圖2所示，鼓型濾網(wǎng)大軸平臺(tái)以下的電位測(cè)量結(jié)果，其電位基本高于+0.25 V，處于欠保護(hù)狀態(tài)。

1.2 SEC管道陰極保護(hù)系統(tǒng)

SEC管道約長(zhǎng)300 m，采用一套陰極保護(hù)系統(tǒng)，由一臺(tái)恒電位儀獨(dú)立控制，布置6個(gè)參比電極采集保護(hù)電位信號(hào)，參比電極1反饋電位值參與恒電位儀的調(diào)控，如圖3所示。

為驗(yàn)證CPA的有效性，通過(guò)萬(wàn)用表對(duì)6個(gè)參比電極的信號(hào)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，測(cè)量結(jié)果表1可見(jiàn)在SEC管道的末端進(jìn)入核島輔助廠房（簡(jiǎn)稱(chēng)：NX）部分的保護(hù)電位高于-0.80 V，處于欠保護(hù)狀態(tài)。

2 系統(tǒng)分析及改進(jìn)

2.1 CFI鼓形濾網(wǎng)陰極保護(hù)系統(tǒng)

原設(shè)計(jì)分區(qū)是將鼓網(wǎng)的所有不銹鋼網(wǎng)片作為一個(gè)保護(hù)區(qū)域（一區(qū)），內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)區(qū)域（二區(qū)、三區(qū)）。其中一區(qū)主要包括兩部分：近海端和遠(yuǎn)海端，近海端鼓網(wǎng)腔體內(nèi)的工況是死水區(qū)，而且當(dāng)鼓網(wǎng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，該區(qū)域金屬構(gòu)件已在海水中極化一段時(shí)間；遠(yuǎn)海端鼓網(wǎng)腔體內(nèi)的工況是出水口，出水口水流流速較快，當(dāng)鼓網(wǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，該區(qū)域金屬構(gòu)件已在空氣中一段時(shí)間，當(dāng)進(jìn)入液面以下后需要進(jìn)一步重新極化，若要達(dá)到相同電位，近海端和遠(yuǎn)海端所需電流不同。根據(jù)陰極保護(hù)的工作原理，第一分區(qū)由一臺(tái)恒電位儀控制，反饋電位僅由兩個(gè)區(qū)域中的1支參比電極控制，當(dāng)恒電位儀根據(jù)控制參比電極將該區(qū)域電位控制在保護(hù)范圍以內(nèi)時(shí)，另一區(qū)域電位可能存在一些偏差。并且二區(qū)和三區(qū)為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，之間電流可能會(huì)存在互相干擾。因此，導(dǎo)致鼓形濾網(wǎng)區(qū)域CPA保護(hù)電位存在偏差，處于欠保護(hù)狀態(tài)。

經(jīng)過(guò)上述分析，鼓型濾網(wǎng)近海端和遠(yuǎn)海端濾網(wǎng)所處的環(huán)境介質(zhì)流速不同，以及浸入海水時(shí)網(wǎng)片狀態(tài)不同等原因，其所需電流大小存在一定的差異，建議鼓型濾網(wǎng)用于保護(hù)不銹鋼網(wǎng)片的近海端和遠(yuǎn)海端進(jìn)行獨(dú)立分區(qū)，分別為第一區(qū)和第二區(qū)；而鼓型濾網(wǎng)兩側(cè)環(huán)境工況和材料本身相同，所需的電流大小也處于同等水平，建議將鼓型濾網(wǎng)兩側(cè)同為第三區(qū)。

2.2 SEC管道陰極保護(hù)系統(tǒng)

SEC管道末端，從GA廊道進(jìn)入NX廠房，該管段與設(shè)備連接后實(shí)現(xiàn)了電聯(lián)通，出現(xiàn)保護(hù)電流的流失，并且該管段進(jìn)入NX廠房后彎管處較多，其對(duì)電流的需求與GA廊道內(nèi)的SEC直管段不同，因此，作為一個(gè)分區(qū)不能滿足保護(hù)要求。

建議將進(jìn)入NX廠房的管段進(jìn)行分區(qū)保護(hù)，增加1臺(tái)恒電位儀；同時(shí)增加參比電極監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可在法蘭面增加微型參比電極。

3 結(jié)語(yǔ)

海水系統(tǒng)的設(shè)備或管道在海水環(huán)境易遭受腐蝕，采用外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)可以有效地降低鋼材的腐蝕速率，從而達(dá)到腐蝕控制的目的。但是，外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的分區(qū)設(shè)置、參比電極數(shù)量設(shè)置及分布，以及參與恒電位儀調(diào)控的控制點(diǎn)選擇尤為重要。在外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)分區(qū)設(shè)置時(shí)，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，合理分區(qū)布置，才能有效地對(duì)海水系統(tǒng)的設(shè)備或管道實(shí)施保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 化學(xué)工業(yè)部化工機(jī)械研究院.腐蝕與防護(hù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989.

[2] 楊道武.電化學(xué)與電力設(shè)備的腐蝕與防護(hù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[3] 外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)手冊(cè)[Z].