核電廠大件設備防腐措施與建議

王 煜

（深圳中廣核工程設計有限公司，廣東深圳 518100）

0 引言

目前，我國已建和在建的核電廠大多數分布在沿海地區(qū)，受環(huán)境影響，設備的腐蝕速度較快。其中，福建省及其以南地區(qū)屬于亞熱帶季風型海洋氣候，浙江及其以北地區(qū)屬于溫帶季風型海洋氣候。海洋性氣候溫潤潮濕、水汽中富含Cl-，且其主導風向大多數從沿海吹向內地。大部分核電廠位于長江以南的沿海區(qū)域，降雨量大，空氣濕度高，而長江以南沿海區(qū)域不僅降雨量大且位于我國酸雨高發(fā)區(qū)，其腐蝕環(huán)境尤為惡劣。

大亞灣核電廠瀕臨南海，屬南亞熱帶季風性氣候，廠址周圍年降雨量超過2000 mm，且冬季風速平均達到6 m/s。廠址大氣中的污染物，特別是氯離子等腐蝕性介質對核電廠設備具有較強的腐蝕、破壞作用，直接影響其使用壽命。

1 設備腐蝕現(xiàn)狀

由于核電廠的部分設備生產周期較長，且設備引入的時間又相對靠前，所以設備生產及到貨往往早于項目核準時間。大亞灣核電廠就面臨該問題，受制于國家審批進展，項目核準時間一直無法確定。在面臨開工呼聲較高時，按照工程二級進度，現(xiàn)場的CA01 、CA20 等模塊均需要在主體工程開工后兩個月即可吊裝就位，由于拼裝周期的存在，因此需要提前于主體工程就要開始拼裝。

設備拼裝好后，由于設備體積大，無法進行室內倉儲，露天倉儲設備的腐蝕速度往往比放入設備儲存?zhèn)}庫的腐蝕速度要快很多。且模塊主要由碳鋼和部分304 不銹鋼組成，由于超期存放，腐蝕比較嚴重（圖1）。

圖1 模塊支架銹蝕嚴重

尤其值得注意的是，在實際工作中，核電設計人員往往采用按大氣腐蝕性分類C5 指導進行防腐蝕設計（設計標準見表1），以覆蓋我國沿海所有腐蝕性環(huán)境，而不進行詳細的大氣腐蝕性分類調查和區(qū)分。部分大件設備的防護涂層雖然原始設計即為室外涂層，但由于未進行環(huán)境腐蝕性調研，面對極端腐蝕性環(huán)境CX，仍存在發(fā)生嚴重腐蝕的風險。

表1 大氣環(huán)境腐蝕性分級表

2 現(xiàn)場腐蝕環(huán)境調查

依據國家現(xiàn)行的法律、法規(guī)、規(guī)定、規(guī)范和相關文件要求，該核電業(yè)主公司委托相關單位完成的《某核電廠廠址大氣污染物采集、測試與分析報告》（以下簡稱“報告”），據其監(jiān)測結果顯示，該核電廠廠址附近某年1 月中旬到2 月中旬，氯離子濃度（沉降量）平均值為79.2 g/（m2·d），氯離子的瞬時平均值濃度23.3 g/m3，與其他廠址相似，SO2瞬時含量比較低、甚至無法檢出，監(jiān)測期間僅檢測到一次降雨；污染物采集期的濕度為全年較低季節(jié)。

鑒于該核電廠現(xiàn)場設備設施腐蝕現(xiàn)象明顯高于其他核電現(xiàn)場，且對原來報告中的檢測數據存疑，該核電廠委托專業(yè)機構重新開展大氣腐蝕因素監(jiān)測，采用累積法監(jiān)測大氣和降雨中的SO2和Cl-濃度，監(jiān)測雨水pH 值，監(jiān)測周期為1 年。

監(jiān)測結果表明，該核電廠址Cl-濃度的年平均值及峰值均高于其他臨海廠址，尤其降雨中的Cl-濃度甚至比其他沿海電廠高10 倍有余。因此需要對原監(jiān)測數據進行修訂，作為設備防腐的輸入依據。

研究了兩種防腐材料的具體性能，包括無機富鋅底漆（75 μm）+環(huán)氧封閉漆（25 μm）環(huán)氧云鐵中間漆（120 μm）+聚硅氧烷面漆（60 μm）和ZD700 環(huán)氧富鋅底漆（80 μm）+EZ28 環(huán)氧云鐵中間漆（120 μm）+FC1200 氟碳面漆（60 μm）兩種防腐形式。通過暴曬試驗，加速防腐層的老化速度，確定適用于現(xiàn)場防腐的材料。

針對試驗研究成果，對核電廠設備在使用年限內（核電廠總體壽期為60 年）可能遭受的腐蝕有充分的估計，并提出防腐方案，如采用符合室外環(huán)境條件的涂層設計，關鍵設備在壽役期間受腐蝕嚴重建議進行特殊防護或更換材料等措施。

3 腐蝕原因分析

3.1 腐蝕環(huán)境認識不足

原先設計過程中引用的廠址大氣污染物采集、測試與分析報告由于測量周期不足，按照大氣腐蝕性分類C5 指導進行防腐蝕設計，而后來經過全周期測量，大氣腐蝕分類遠超過C5 類的腐蝕速度，接近Cx 的極端腐蝕環(huán)境。

3.2 防腐余量不足

由于設計過程中，沒有考慮大件設備需要在惡劣的腐蝕環(huán)境下長時間儲存，腐蝕防護措施不當，腐蝕余量考慮不足，導致該核電廠在項目重啟時，可能面臨大件設備因厚度不足無法繼續(xù)使用的后果。

3.3 腐蝕防護措施不當

大件設備的防護涂層通常是針對建成后的室內環(huán)境條件設計，并未考慮室外條件下，暴露在鹽霧氛圍及高濕環(huán)境，涂層通常未進行凝露試驗和中性鹽霧試驗，涂層在受到鹽霧及高濕環(huán)境極易損壞，進而導致設備腐蝕。

4 防腐措施優(yōu)化建議

4.1 防腐涂料優(yōu)化

根據設備環(huán)境條件選擇合適的涂層，并對涂層進行適宜的試驗驗證，確保能否起到有效防腐效果。如：采用黑色無機防腐涂料，該防腐涂料是改性溶液，由于該防腐材料由無機聚合物螯合，耐酸時間長，可有效保護基材；且該防腐涂料能通過化學鍵、離子鍵與基體表面牢固結合涂刷后和基體，附著力強，不起皮脫落；耐酸耐堿性強，耐重腐蝕時間長，長期在重環(huán)境下保護基體；改性螯合成膜溶液，能通過化學鍵、離子鍵與基體表面牢固結合涂刷后和基體，附著力強，不起皮脫落。

4.2 定期維護與檢查

定期進行設備檢查與維護，在發(fā)現(xiàn)有涂層鼓泡、剝落等失效情況發(fā)生生時，及時進行處理和修復，防止腐蝕進一步擴大。

4.3 建立低鹽度的小環(huán)境

對大件設備進行包裹覆蓋，并對包裹內的大件設備進行監(jiān)測，在天氣條件具備的前提下進行晾曬，以降低包裹內的環(huán)境濕度。增設模塊頂蓋，避免酸性降雨直接沖刷大件設備。

4.4 建立設備專項檔案

建立設備專項檔案，為設備的日常維護和保養(yǎng)提供依據，定期對模塊的腐蝕程度進行檢測，定期測量設備厚度。對于腐蝕較嚴重的區(qū)域，增加洗除銹蝕層的頻率，并及時涂抹防銹油。

4.5 增加經費投入

投入專項費用，用于設備的防腐，如涂抹防銹漆及防銹油、定期修復保護層等。對于部分可以采用電泳防腐、黑化及磷化的部件，應及時采用有效的防腐措施，降低腐蝕風險。

5 結束語

通過全方位落實防腐措施，設備在相同的腐蝕環(huán)境下，腐蝕速度明顯下降，為大件設備在項目重啟后依然可用提供保障。由于設備可用，為該核電廠節(jié)約了工程造價，同時也避免了大件設備受腐蝕后因不滿足原設計要求而進行可用性論證導致的工期延長。