碎石過濾器陰極保護系統異常原因

費克勛，劉曉軍

（蘇州熱工研究院，蘇州215004）

國內某電站機組首輪大修期間，檢查發現循環冷卻水系統一個碎石過濾器CRF504FI表面大面積出現不同程度的銹蝕，見圖1（a），（b）。與其余三個相同的碎石過濾器CRF501～503FI比較，其余三個表面均未見明顯腐蝕，見圖1（c），（d）。

碎石過濾器安裝于與海水管道相連的筒體內，主要作用是在海水進入凝汽器前對海水中固體碎片進行過濾，防止固體碎征損傷和堵塞凝汽器傳熱管。碎石過濾器長期浸泡在腐蝕性極強的海水環境中，為抑制腐蝕，采用了犧牲陽極陰極保護。通過在過濾器上下各安裝四只23kg鋁合金犧牲陽極，犧牲陽極通過螺栓與筒體連接［1］。根據設備腐蝕情況，CRF504FI比CRF501～503FI腐蝕嚴重，現場采用手持式合金分析儀（DS2000型，Innov-X）分析，四個過濾器所采用的材料相同，因此初步判斷L3CRF504FI犧牲陽極陰極保護系統存在故障，故對犧牲陽極陰極保護系統進行檢查。

圖1 碎石過濾器腐蝕情況

1 電連接性檢查

采用萬用表（FLUKE 289）對CRF504FI中犧牲陽極與筒體之間電阻、犧牲陽極與碎石過濾器本體（濾網）之間電阻進行測量，結果見表1。碎石過濾器下游四只犧牲陽極與筒體之間電阻為0.02～0.04Ω·cm，表明陽極與筒體連接良好。但陽極與碎石過濾器本體（濾網）之間電阻高達5.36～14.1Ω·cm，這表明陽極與碎石過濾器本體，筒體與碎石過濾器都沒有良好連接。鋁合金犧牲陽極陰極保護系統中有效驅動電壓僅為0.3V，當連接電阻過高時，將會導致陰極保護電流無法輸送到被保護物，不能達到腐蝕控制目的。

表1 CRF504FI犧牲陽極連接電阻測試

對CRF501～503FI中電連接性進行測量，各過濾器濾網與犧牲陽極之間電阻均保持在極小水平（0.01～0.05Ω·cm），所以得到良好的保護（見表2）。結合現場腐蝕情況，不良的電連接性是導致陰極保護系統失效，結構被腐蝕的根本原因。不良的電連接性不但會導致局部得不到保護電流繼續腐蝕，更會造成因設備各處電位不等而造成雜散電流干擾腐蝕，起加速腐蝕。

表2 CRF501～503FI平均電阻測試

2 電連接性問題分析

圖2為碎石過濾器結構圖。由圖2可見，過濾器本體與筒體之間接觸位置為圖中1，2，3和4四個位置。

圖2 碎石過濾器結構圖

圖3 為圖2中位置1連接結構局部放大圖。在此處，碎石過濾器與筒體采用螺栓連接。筒體及螺栓孔內均襯有硬橡膠，因而此處筒體與碎石過濾器完全絕緣。

圖3 位置1的連接結構圖

圖3 為圖2中位置2處的驅動部件穿過筒體的結構圖。與齒輪罩相連的鋼管穿過筒體時，與筒體接觸部位A為不銹鋼，在部件A與管道之間存在氟橡膠O型圈，此處連接具有不確定性，根據每次安裝情況不同，電連接性會存在很大差異，可能導通或者絕緣。

圖4 位置2處驅動部件穿過筒體結構圖

圖2 中排污管3，4和5位置的結構圖見圖5。位置3為排污管穿過筒體位置，排污管通過螺栓與筒體直接相連，因此筒體與排污管之間電連接導通。位置4為支撐與筒體連接位置，支撐通過螺栓連接于筒體與排污管之間，因此支撐也與筒體之間電連接導通。

圖5 排污管3，4和5位置結構圖

位置5為反洗轉子與排污管連接部位，局部連接結構如圖6所示。排污管與軸承箱（電木）直接連接，螺栓分兩種連接形式：a類連接中排污管只與電木軸承箱接觸，不能形成電連接導通；b類連接除a類相同部分外，螺栓延伸部分與下部排污管相連。由圖6（b）可見，螺栓與不銹鋼軸承法蘭相連，而不銹鋼法蘭與軸承之間存在氟橡膠O型圈，因此此處連同樣接具有不確定性，根據每次安裝情況不同，電連接性會存在很大差異，可能導通或者絕緣。

圖6 電木法蘭連接結構圖

綜上所述，以圖2中5部分為邊界，以下部分的排污管與筒體連通，已以上部分連接不確定。推斷下部排污管應受到陰極保護，現場檢查（見圖7）發現排污管和支撐表面呈金屬光澤，沒有腐蝕跡象，但其上部反洗轉子表面出現嚴重銹跡，與推論吻合，因此該過濾器中排污管與反洗轉子絕緣。

圖7 排污管和支撐腐蝕情況

3 改進措施

陰極保護系統發揮作用必須保證犧牲陽極與被保護結構物之間電連接導通，而經過上述分析，碎石過濾器與筒體之間沒有固定的電連接，只有2、5區域（圖2）存在不確定性的電連接，因此該陰極保護系統可靠性不能保證。

為保證陰極保護系統可靠，采取了以下措施：

（1）安裝固定電連接導電片 根據現場分析，可以將碎石過濾器與筒體連接螺栓和犧牲陽極固定螺栓采用導電片連接，如圖8。該兩個螺栓分別與碎石過濾器、犧牲陽極完全導通。通過安裝導電片可以保證碎石過濾器與犧牲陽極之間形成良好的電連接性。

（2）回裝后測量電連接性 在碎石過濾器檢修工作結束，設備組裝完成后，按圖9測量A-B，AC，D-E，D-F之間電阻，保證每個部件都與犧牲陽極保持電連接導通，以確保陰極保護系統正常運行。