某核電廠龍門架高強(qiáng)度螺栓腐蝕情況分析

趙尋 蘇嶸榮

（中廣核研究院有限公司 廣東深圳 518000）

某近海核電廠內(nèi)兩臺機(jī)組龍門架是輔助設(shè)備檢修的重要結(jié)構(gòu)，龍門架為鋼結(jié)構(gòu)，構(gòu)件間采用高強(qiáng)度螺栓連接。電廠制定了對龍門架的定期檢查程序，其中包括對連接部位高強(qiáng)度螺栓的腐蝕情況檢查，但仍然出現(xiàn)了螺栓斷裂掉落的情況。掉落螺栓見圖1，可見其墊片有明顯腐蝕。兩臺機(jī)組龍門架先后進(jìn)行了高強(qiáng)度螺栓更換施工，通過對更換螺栓的銹蝕原因、龍門架連接節(jié)點(diǎn)處螺栓銹蝕情況的分析，對龍門架檢查程序提出改進(jìn)建議。

圖1 龍門架斷裂螺栓

1 螺栓腐蝕情況

1.1 螺栓腐蝕分級

根據(jù)腐蝕程度，將更換的螺栓分為四級（見圖2）。

無腐蝕：螺栓表面幾乎無腐蝕痕跡；

輕微腐蝕：螺栓表面有腐蝕痕跡，但不明顯；

一般腐蝕：螺栓表面有明顯腐蝕痕跡；

嚴(yán)重腐蝕：螺栓表面腐蝕嚴(yán)重，螺栓頭部和墊圈有明顯腐蝕。

圖2 螺栓腐蝕情況分級

1.2 螺栓腐蝕統(tǒng)計(jì)

對兩臺機(jī)龍門架節(jié)點(diǎn)處的螺栓腐蝕情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見圖3），大部分節(jié)點(diǎn)處的螺栓都有不同程度的腐蝕，可見海洋大氣環(huán)境對螺栓影響很明顯。無腐蝕、輕微腐蝕、一般腐蝕螺栓在未卸下前，從外觀上無法分辨，但由于腐蝕不嚴(yán)重，對結(jié)構(gòu)影響很小。

圖3 各節(jié)點(diǎn)處螺栓腐蝕情況統(tǒng)計(jì)

嚴(yán)重腐蝕螺栓的螺栓頭或墊片有明顯腐蝕（見圖4），在卸下螺栓前便可分辨，且出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕螺栓的節(jié)點(diǎn)多有存水現(xiàn)象。

圖4 嚴(yán)重腐蝕螺栓

1.3 螺栓腐蝕分布規(guī)律

將一般腐蝕螺栓和嚴(yán)重腐蝕螺栓部位在分別使用圓圈和方框在龍門架上標(biāo)出。一號機(jī)龍門架靠海一側(cè)與海風(fēng)方向剛好垂直，嚴(yán)重腐蝕螺栓集中在這一側(cè)；相應(yīng)的，一般腐蝕螺栓主要在背海側(cè)。而二號機(jī)龍門架靠海一側(cè)與海風(fēng)方向成45°角，這一側(cè)嚴(yán)重腐蝕螺栓多于背海一側(cè)，兩側(cè)的一般腐蝕螺栓部位相當(dāng)。由此推測龍門架螺栓腐蝕受海風(fēng)影響較大，靠海一側(cè)更易腐蝕。

2 結(jié)果及分析

龍門架高強(qiáng)螺栓材質(zhì)為20MnTiB磷化螺栓，在螺母、螺帽及兩者與安裝面的間隙部位用膩?zhàn)臃忾]，將螺栓密封，防止潮濕大氣及雨水進(jìn)入螺栓孔，后進(jìn)行油漆防腐處理。但由于螺栓所處環(huán)境為海洋大氣環(huán)境，油漆層和膩?zhàn)訉娱L時(shí)間暴露在大氣及雨水環(huán)境中，會產(chǎn)生老化開裂現(xiàn)象，使螺栓密封不嚴(yán)。一旦腐蝕介質(zhì)進(jìn)入到螺栓高應(yīng)力位置，在腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力的長期共同作用下，螺栓高應(yīng)力位置的磷化層會逐漸消耗，使螺栓基體直接暴露在腐蝕介質(zhì)中，從而使螺栓基體發(fā)生腐蝕反應(yīng)。而存水節(jié)點(diǎn)處的龍門架由于存水影響，電化學(xué)反應(yīng)加速，導(dǎo)致腐蝕更加嚴(yán)重。靠海一側(cè)螺栓腐蝕由于海風(fēng)影響，受到更多Cl、S等腐蝕介質(zhì)侵蝕，導(dǎo)致腐蝕嚴(yán)重。

3 結(jié)論

電廠規(guī)定每年對龍門架結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)防性檢查，其中也包括了螺栓的檢查。但由于只進(jìn)行整體目視檢查，一些嚴(yán)重腐蝕螺栓未被發(fā)現(xiàn)，因此無法及時(shí)處理。根據(jù)此次對更換下螺栓的腐蝕情況分析，針對電廠的預(yù)防性策略提出一些建議：①依次對每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的螺栓進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)螺栓頭或墊圈有明顯腐蝕時(shí)，及時(shí)更換螺栓；②加強(qiáng)對龍門架迎風(fēng)側(cè)的檢查；③對于節(jié)點(diǎn)處易存水部位，及時(shí)增加疏水孔。