核電廠設(shè)備的典型腐蝕損傷及其防護(hù)技術(shù)研究

付春亮，龔林華，郭明

（武漢第二船舶設(shè)計(jì)研究所，湖北 武漢 430000）

核電廠本身就是一個(gè)集成復(fù)雜性與系統(tǒng)性于一體的工作系統(tǒng)，日常運(yùn)行期間，容易受到多方面因素的干擾影響，而出現(xiàn)質(zhì)量隱患問題。其中，以腐蝕損傷問題尤為突出。究其原因，主要是因?yàn)楹穗姀S設(shè)備長期保持高效運(yùn)行狀態(tài)，容易受到人為原因或者自然災(zāi)害等因素的影響，而出現(xiàn)腐蝕損傷問題。如果相關(guān)管理人員并未及時(shí)針對(duì)設(shè)備腐蝕損傷問題進(jìn)行針對(duì)性處理，那么，核電系統(tǒng)整體運(yùn)行質(zhì)量效果將無法達(dá)到預(yù)期。近年來，為確保核電廠設(shè)備高效運(yùn)行，要求相關(guān)管理人員應(yīng)該嚴(yán)格恪守核電廠設(shè)備管理原則，重點(diǎn)針對(duì)腐蝕損傷等隱患問題進(jìn)行防護(hù)處理，以確保設(shè)備始終保持可靠性、安全性運(yùn)行狀態(tài)。

1 核電廠設(shè)備典型腐蝕損傷問題表現(xiàn)

1.1 應(yīng)力腐蝕問題

應(yīng)力腐蝕問題是核電廠設(shè)備典型腐蝕損傷問題表現(xiàn)之一，一般來說，所謂的應(yīng)力腐蝕主要是指金屬在拉應(yīng)力以及特定腐蝕性介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的腐蝕損傷問題。其中，應(yīng)力腐蝕問題所引起的破壞性影響多不會(huì)存在變形預(yù)兆，而是突發(fā)性產(chǎn)生脆性斷裂問題，容易對(duì)設(shè)備運(yùn)行過程造成嚴(yán)重危害影響。如核電廠中承壓容器類設(shè)備比較容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕問題。對(duì)此，建議核電廠設(shè)備管理人員應(yīng)該根據(jù)應(yīng)力腐蝕問題具體成因表現(xiàn)采取針對(duì)性措施，以確保核電廠設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量達(dá)到預(yù)期效果。

1.2 流體加速腐蝕問題

流體加速腐蝕問題主要是指在流體高速運(yùn)動(dòng)作用下，其會(huì)與金屬表面之間發(fā)生撞擊反應(yīng)。同時(shí)，會(huì)帶走金屬表面的氧化膜，促使金屬本體暴露出來，進(jìn)而導(dǎo)致金屬本體與相關(guān)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引發(fā)腐蝕損傷問題。結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)來看，這類腐蝕問題一般多易發(fā)生在管道拐角處。

1.3 微生物腐蝕問題

微生物腐蝕問題主要是指金屬表面與微生物膜之間所具備的溶解氧濃度、PH值等特性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過本底溶液。這樣一來，會(huì)直接導(dǎo)致局部腐蝕問題。再加上微生物新陳代謝產(chǎn)物的作用影響，如所產(chǎn)生的二氧化碳、二氧化硫等物質(zhì)，會(huì)加速局部腐蝕效率，容易導(dǎo)致設(shè)備表面出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕損傷問題。如果不及時(shí)處理，就很容易對(duì)核電廠設(shè)備整體運(yùn)行質(zhì)量造成不利影響。

2 核電廠設(shè)備典型腐蝕損傷問題的具體成因分析

關(guān)于核電廠設(shè)備典型損傷損傷問題具體成因的研究與分析，我們可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入探討與了解：

（1）核電材料標(biāo)準(zhǔn)不符合規(guī)范要求。對(duì)于核電廠設(shè)備安全運(yùn)行管理工作而言，材料性能表現(xiàn)往往是確保核電廠設(shè)備輸入質(zhì)量的關(guān)鍵所在。但是，根據(jù)實(shí)際情況來看，因核電材料標(biāo)準(zhǔn)化程度不高或者質(zhì)量缺損等問題造成的核電廠設(shè)備運(yùn)行隱患問題不在少數(shù)。究其原因，主要是因?yàn)楹穗姴牧显谛〔糠植牧匣瘜W(xué)成分控制管理方面較為狹窄，無法實(shí)現(xiàn)全方位控制管理。與此同時(shí)，核電材料檢測(cè)核心技術(shù)體系尚未構(gòu)建完全，缺乏相關(guān)組織結(jié)構(gòu)的支撐。

（2）核電設(shè)備防腐蝕設(shè)計(jì)效果質(zhì)量不佳。對(duì)于核電廠防腐蝕技術(shù)設(shè)計(jì)工作而言，設(shè)計(jì)人員并未完全立足于核電廠設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況，對(duì)于防腐蝕施工以及防腐蝕檢查工作未落實(shí)到位?；蛘呤窃谙嚓P(guān)材料的選擇方面缺乏防腐蝕管理概念，因此，在核電設(shè)備防腐蝕設(shè)計(jì)工作中難以體現(xiàn)出防腐蝕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）核電設(shè)備制造本身存在缺陷問題。部分核電廠設(shè)備制造在質(zhì)量控制方面表現(xiàn)強(qiáng)度較低，且在制造檢驗(yàn)技術(shù)方面相對(duì)滯后，容易導(dǎo)致核電設(shè)備制造質(zhì)量效果無法達(dá)到預(yù)期，進(jìn)而形成設(shè)備制造固有可靠性問題。

（4）核電設(shè)備材料使用可靠性問題明顯。因設(shè)備維修資料不夠完整或者環(huán)境運(yùn)行質(zhì)量控制力度不強(qiáng)，導(dǎo)致核電設(shè)備材料在正式應(yīng)用過程中，容易受到較多不確定因素的干擾，而出現(xiàn)質(zhì)量隱患問題。如果不及時(shí)解決，所造成的防腐損失問題將會(huì)越來越嚴(yán)重。

3 核電廠設(shè)備典型腐蝕損傷問題的防護(hù)技術(shù)研究

3.1 根據(jù)腐蝕損傷問題表現(xiàn)，采取針對(duì)性防護(hù)技術(shù)

（1）應(yīng)力腐蝕防護(hù)技術(shù)。對(duì)于核電廠設(shè)備應(yīng)力腐蝕防護(hù)技術(shù)處理工作，建議操作人員應(yīng)該從減少應(yīng)力集中、選擇合理的防腐蝕技術(shù)方面入手。實(shí)施過程中，建議操作人員應(yīng)該盡量減少應(yīng)力集中反應(yīng)，確保其與流體接觸表面光滑度得以加強(qiáng)。如對(duì)于焊縫位置而言，應(yīng)該遠(yuǎn)離應(yīng)力集中位置，防止受到應(yīng)力作用的影響而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫或者腐蝕等問題。對(duì)于傳熱管等設(shè)備類型而言，應(yīng)該采取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，如四葉型設(shè)計(jì)，減少應(yīng)力腐蝕開裂危險(xiǎn)。除此之外，操作人員可以根據(jù)制造工藝需求，采取整體熱處理或者局部熱處理方法，解決應(yīng)力集中問題。如此一來，應(yīng)力腐蝕防護(hù)效果基本上可以得到有效加強(qiáng)，有利于促進(jìn)核電廠設(shè)備高效運(yùn)行質(zhì)量。

（2）流體加速腐蝕防護(hù)技術(shù)。流體加速腐蝕防護(hù)技術(shù)可以從材料選擇與局限設(shè)計(jì)改變方面入手。對(duì)于材料選擇工作而言，盡量選擇抗腐蝕能力強(qiáng)的材料，降低流體加速腐蝕效率。與此同時(shí)，適當(dāng)改變局部幾何形狀，如改變單向流管道直徑，控制腐蝕速率。除此之外，在核電廠設(shè)備正式運(yùn)行期間，相關(guān)管理人員應(yīng)該針對(duì)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境問題進(jìn)行重點(diǎn)把控，避免因環(huán)境因素干擾而對(duì)設(shè)備整體運(yùn)行質(zhì)量造成不良影響。

（3）微生物腐蝕防護(hù)技術(shù)。微生物腐蝕防護(hù)技術(shù)要求操作人員應(yīng)該嚴(yán)格按照微生物腐蝕防護(hù)技術(shù)原則，從多個(gè)方面針對(duì)防護(hù)處理工作進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署。如操作人員應(yīng)該定期清理核電廠設(shè)備，最好優(yōu)先采用耐腐蝕材料作為設(shè)備主要材料。其中，對(duì)于金屬材料易腐蝕問題必須予以高度重視?？蓛?yōu)先采取非金屬材料代替金屬材料的方法控制微生物腐蝕速率。同時(shí)，在相關(guān)設(shè)備運(yùn)行期間，操作人員應(yīng)該定期做好殺菌處理工作，防止設(shè)備出現(xiàn)腐蝕損傷問題。

3.2 深化設(shè)備防腐蝕可靠性設(shè)計(jì)效果，減少腐蝕損傷問題

防腐蝕設(shè)計(jì)質(zhì)量作為確保核電廠設(shè)備高效運(yùn)行的重要保障，建議相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重點(diǎn)深化設(shè)備防腐蝕可靠性設(shè)計(jì)效果，以期可以減少腐蝕損傷問題。一方面，建議設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重點(diǎn)抓住造成核電廠設(shè)備腐蝕損傷問題的成因，并根據(jù)具體成因制定預(yù)防性設(shè)計(jì)措施。另一方面，根據(jù)故障模式以及影響表現(xiàn)情況，確定當(dāng)前哪些設(shè)備功能會(huì)受到故障隱患問題的影響而出現(xiàn)失效問題。綜合上述結(jié)果，制定科學(xué)、合理的防腐蝕可靠性設(shè)計(jì)方案，以確保設(shè)計(jì)運(yùn)行性能得以大幅度提升。

3.3 合理運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，時(shí)刻監(jiān)督設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

為確保核電廠設(shè)備腐蝕損傷問題得以及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，操作人員應(yīng)該合理運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行有效實(shí)現(xiàn)。一般來說，通過合理運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，基本上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)核電廠各類設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)刻監(jiān)督。操作人員可以根據(jù)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的反饋結(jié)果，衡量與判斷當(dāng)前核電廠設(shè)備腐蝕損傷情況，并進(jìn)行嚴(yán)格控制。需要注意的是，在應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)期間，操作人員應(yīng)該嚴(yán)格按照在線監(jiān)測(cè)技術(shù)原則及要求，針對(duì)設(shè)備運(yùn)行問題進(jìn)行準(zhǔn)確把握，一旦發(fā)現(xiàn)腐蝕損傷問題，必須及時(shí)鎖定故障位置，并進(jìn)行針對(duì)性處理，以降低腐蝕損傷問題帶來的損失影響。

3.4 確立科學(xué)、合理的設(shè)備防腐蝕管理體系，確保設(shè)備安全運(yùn)行

為確保核電廠設(shè)備始終保持安全運(yùn)行狀態(tài)，建議相關(guān)管理人員應(yīng)該立足于當(dāng)前核電廠設(shè)備腐蝕損傷情況，確立科學(xué)合理的設(shè)備防腐蝕管理體系。定期針對(duì)核電廠設(shè)備腐蝕損傷問題進(jìn)行有效處理，并按照防腐蝕管理原則及要求，針對(duì)當(dāng)前防腐蝕管理工作存在的不足問題進(jìn)行積極改正，防止因個(gè)人管理失誤而對(duì)設(shè)備整體運(yùn)行效果造成不良影響。必要時(shí)，可以積極借鑒國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)內(nèi)容，我覺得當(dāng)前技術(shù)體系存在的不足。

4 結(jié)語

總而言之，為消除核電廠設(shè)備腐蝕損傷危害影響，建議相關(guān)管理人員應(yīng)該勇于承擔(dān)起自身的設(shè)備管理重責(zé)，嚴(yán)格按照防護(hù)管理原則及要求，準(zhǔn)確針對(duì)當(dāng)前核電廠設(shè)備腐蝕損傷問題進(jìn)行針對(duì)性處理。與此同時(shí)，相關(guān)管理人員應(yīng)該明確掌握造成核電廠設(shè)備腐蝕損傷問題的具體成因。并根據(jù)具體成因表現(xiàn)情況，采取針對(duì)性解決措施進(jìn)行預(yù)防管理。除此之外，核電廠方面應(yīng)該積極借鑒國內(nèi)外先進(jìn)防腐蝕技術(shù)，及時(shí)補(bǔ)缺當(dāng)前防腐蝕技術(shù)體系存在的不足問題。相信在全體人員的不斷努力下，核電廠設(shè)備腐蝕損傷問題勢(shì)必會(huì)得到有效解決。