蒸汽發(fā)生器管板管孔銹蝕原因及控制措施

岑龍濤，王保滿，張志強，王偉波

（中廣核工程有限公司，廣東深圳 518124）

0 引言

蒸汽發(fā)生器是核電站核島關(guān)鍵設(shè)備之一，通過熱交換產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機(jī)做功，并且起到隔離一回路和二回路的作用。華龍項目蒸汽發(fā)生器管板管孔銹蝕問題，不僅影響密封焊的焊接質(zhì)量，處理過程也耗費大量的成本，造成工期延誤[1]。

分析導(dǎo)致管孔出現(xiàn)銹蝕問題的影響因素，對工藝過程控制的缺陷進(jìn)行針對性改進(jìn)，為華龍項目蒸汽發(fā)生器管板管孔清潔度的質(zhì)量控制優(yōu)化做出有益嘗試。

1 銹蝕情況

蒸汽發(fā)生器管板組件在進(jìn)入清潔室后裝配支撐板之前，發(fā)現(xiàn)268 個管孔（共計12 312 個管孔）內(nèi)壁存在銹蝕，銹蝕孔數(shù)量占比2.18%，銹蝕主要分布在管孔兩側(cè)端部低合金鋼位置，距離管板一次側(cè)表面管孔的銹蝕數(shù)量比二次側(cè)表面多（圖1）。

2 原因分析

結(jié)合銹蝕缺陷的分布位置和深度、長度，通過對于人，機(jī)，料，法，環(huán)等5 個方面進(jìn)行排查分析，分析出銹蝕產(chǎn)生的主要原因（圖2）。根據(jù)歸納的原因，對于可能的原因逐項進(jìn)行分析（表1）。

2.1 防護(hù)工藝措施/防護(hù)材料

圖1 管孔麻點銹蝕

圖2 人、機(jī)、料、法、環(huán)分析

表1 原因分析匯總

由于管板孔銹蝕數(shù)量占比較少（2.18%），且管孔采用清洗劑潤濕+氈塞封堵+氣相防銹膜封閉包裹相結(jié)合的方式進(jìn)行防護(hù)，同類其他項目并未發(fā)生銹蝕，表明防護(hù)工藝有效。

2.2 深孔鉆機(jī)加工切削液/清潔用材料

管孔銹蝕需要接觸水、氧氣和其他污染物，防護(hù)的主要作用是隔絕水、氧氣和其他污染物。如果保護(hù)膜和保護(hù)環(huán)境被破壞，就有發(fā)生銹蝕的可能。在管板部件生產(chǎn)過程中，制造廠辦理了產(chǎn)品工序臨時調(diào)整單。生產(chǎn)工序調(diào)整后，管孔具備接觸水和污染性腐蝕離子（如F，Cl）的可能性。為了進(jìn)一步驗證可能導(dǎo)致管孔銹蝕的原因，對切削液以及毛氈塞進(jìn)行化學(xué)檢測，分析結(jié)果如下：

（1）深孔鉆機(jī)加工用切削液。對鏜床用切削液進(jìn)行了F 離子、Cl 離子的化學(xué)分析（表2），分析結(jié)果表明：機(jī)加切削液為pH值9～10 的水基乳化液，其主要成分為有機(jī)羧酸。在車間生產(chǎn)過程中，未對切削液進(jìn)行完全隔離，部分切削液流入管板一側(cè)[2]，吸附于毛氈塞上，也有部分濺到毛氈塞或管孔與毛氈塞縫隙處，導(dǎo)致局部氯離子含量過高，引起腐蝕問題。

表2 切削液化學(xué)元素分析10-6

加工過程中產(chǎn)生的酸化蒸汽和大氣中的水分（夏季空氣中含有一定的氯離子和鹽分）等，聚集吸附于毛氈塞表面，和切削液共同引發(fā)了管板孔局部腐蝕[3]。

（2）封堵防護(hù)用毛氈塞。對毛氈塞不同階段的有害元素含量（主要檢測產(chǎn)生和加速銹蝕誘因因素F 離子，Cl 離子）進(jìn)行測定（表3），結(jié)果表明：毛氈塞使用前后以及隨著銹蝕的增加，毛氈塞中的有害元素不斷增加。帶有銹蝕的毛氈塞，均存在黑色污染物附著；未帶銹蝕的毛氈塞，呈現(xiàn)原始顏色。產(chǎn)生銹蝕管孔的毛氈塞，均存在不同程度的污染。

表3 毛氈塞化學(xué)元素分析10-6

通過原因分析，發(fā)現(xiàn)管孔表面銹蝕的根本原因為：生產(chǎn)工序調(diào)整后的防護(hù)措施不到位，導(dǎo)致污染物聚集吸附于毛氈塞表面，從而引起局部腐蝕。

3 處理措施

采用球頭刷或磨頭對管板孔內(nèi)部銹蝕點進(jìn)行修磨、圓滑處理。

（1）直徑方向的控制。修磨時直徑方向按最小量去除零散銹蝕點修磨處理，目視檢測與尺寸測量同步進(jìn)行。

（2）圓周方向的控制。若該區(qū)域管孔>Φ17.80 mm，對于圓周局部有零散銹蝕點的情況，按至少1/4 周進(jìn)行修磨，修磨周向圓滑過渡至正?？讌^(qū)，利于后續(xù)管子管板脹接；對于圓周均有零散銹蝕點的情況，按整周進(jìn)行修磨。

（3）軸向長度方向的控制。對于局部或圓周有零散銹蝕點的軸向修磨長度進(jìn)行控制，若該區(qū)域管孔>Φ17.80 mm，沿管孔軸向按≥10 mm（盡可能?。┑沫h(huán)帶或局部環(huán)帶進(jìn)行修磨，并圓滑過渡至正?？讌^(qū)，以利于后續(xù)管子管板脹接。

4 工藝過程控制改進(jìn)

（1）工序調(diào)整。按照制造生產(chǎn)要求合理安排車間工序，盡量避免工序調(diào)整。工序調(diào)整前，進(jìn)行技術(shù)可行性分析和風(fēng)險點識別；工序調(diào)整后，開展風(fēng)險防范措施落實。

（2）切削液清理。檢查切削液合格證書，確保各項化學(xué)元素含量在合理范圍內(nèi)。深孔鉆機(jī)加過程中，不定期清理管孔中的殘存切削液；深孔鉆機(jī)加結(jié)束后，對管孔進(jìn)行完全除油清潔。

（3）毛氈塞塞孔保護(hù)。對毛氈塞的數(shù)量和規(guī)格進(jìn)行信息登記，確保所有管孔均實行毛氈塞塞孔防護(hù)，避免污染物污染管孔表面及內(nèi)壁。

（4）管板一次側(cè)整體防護(hù)。使用遮蓋布對于管板一次側(cè)進(jìn)行整體防護(hù)，避免車間油污灰塵污染管孔。

（5）管孔涂擦清洗劑保護(hù)。進(jìn)入清潔室前，車間執(zhí)行其他生產(chǎn)工序時，對管孔涂擦清洗劑進(jìn)行清潔保護(hù)。定期按照一定比例（10%）抽檢管孔清洗劑清潔情況。

（6）清潔室內(nèi)清潔度檢查。管板組件進(jìn)入清潔室后，在裝配支撐板的過程中，定期（1 次/每周）開展管孔的清潔檢查工作（12 312 個管孔100%檢查），防止管孔產(chǎn)生銹蝕問題。

5 結(jié)語

華龍項目蒸汽發(fā)生器管板組件生產(chǎn)制造周期較長，管板管孔出現(xiàn)的銹蝕問題，一定程度上影響了液壓脹接的工藝有效性和管孔密封焊的焊接質(zhì)量。

工藝過程改進(jìn)后，管板管孔清潔控制質(zhì)量得到了明顯改善（表4）。

表4 管孔銹蝕數(shù)量

通過對管孔銹蝕的原因分析和工藝過程控制優(yōu)化，保證了管孔的清潔質(zhì)量，為蒸發(fā)器管孔密封焊接整體質(zhì)量可控提供了有益的研究和嘗試，為國內(nèi)核島主設(shè)備管板管孔的工藝質(zhì)量控制提供了寶貴的經(jīng)驗。