核電站海水管道腐蝕防護(hù)

楊衛(wèi)民

摘 要：濱海核電站通常利用海水作為最終冷源來冷卻核島和常規(guī)島的設(shè)備產(chǎn)生的熱量，同時將熱量帶入大海。海水作為冷卻水源的優(yōu)點(diǎn)是取之不盡用，但是海水中由于鹽分含量高和氯離子含量高，腐蝕性很強(qiáng)，所以冷卻系統(tǒng)中與海水接觸的管道必須采取嚴(yán)格的防腐措施。目前國內(nèi)核電站普遍采用重防腐涂層加陰極保護(hù)進(jìn)行聯(lián)合防護(hù)。重防腐涂層比較簡單，本文詳細(xì)介紹陰極保護(hù)在濱海核電站海水管道中的應(yīng)用及相關(guān)安裝要求，以保證海水管道在壽期內(nèi)安全、高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：核電站；管道；陰極保護(hù)；參比電極；電位

1.陰極保護(hù)的結(jié)構(gòu)

陰極保護(hù)是使被保護(hù)設(shè)備陰極極化，從而消除電化學(xué)腐蝕。陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行后，可以保護(hù)海水管道及其他海水過流設(shè)備，使其不會遭到海水介質(zhì)的腐蝕，從而延長在役時間。

有兩種辦法可以實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)的目的，即犧牲陽極陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)。

1.1外加電流陰極保護(hù)

外加電流陰極保護(hù)主要由恒電位儀、輔助陽極、參比電極等組成。

1）恒電位儀

由于核電站海水管道需要嚴(yán)格控制保護(hù)電位，所以選用恒電位儀。恒電位儀應(yīng)使被保護(hù)管道的保護(hù)電位始終處于-0.80V～-1.05V之間（海水中相對Ag/AgCl參比電極）。

2）輔助陽極

輔助陽極是外加電流陰極保護(hù)中不可缺少的重要組成部分，通過輔助陽極把保護(hù)電流送入海水，經(jīng)海水流入被保護(hù)的管道，使管道表面發(fā)生陰極極化（防止電化學(xué)腐蝕），電流再由管道流入電流負(fù)極形成一個回路，這一回路形成了一個電解池，管道為負(fù)極處于還原環(huán)境中，防止腐蝕，而輔助陽極進(jìn)行氧化反應(yīng)，遭受腐蝕。

目前適于管道陰極保護(hù)輔助陽極材料主要有鉛銀合金陽極、混合金屬氧化物陽極和鉑陽極。根據(jù)管道情況選用插入式結(jié)構(gòu)的鉑/鈮復(fù)合陽極（見圖1），陽極體固定在絕緣材料制成的絕緣支座內(nèi)，通過法蘭固定在管道上。

輔助陽極的數(shù)量及布置應(yīng)以保護(hù)電流分布均勻?yàn)樵瓌t，在陽極間距范圍內(nèi)應(yīng)能達(dá)到保護(hù)電位的要求。由于在彎頭和彎管處存在電流屏蔽，因此需要考慮橡膠伸縮接頭、彎頭及彎管等因素，在這些部位增設(shè)陽極。

3）參比電極

參比電極是一種電位恒定的基準(zhǔn)電極，用于系統(tǒng)電位的控制和檢測。在測量中用與該電極的電位差來表示被保護(hù)物的電位值。在海洋工程環(huán)境下，常用參比電極包括銅/飽和硫酸銅電極、銀/氯（鹵）化銀電極、鋅及鋅合金電極等。

核電站采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的Ag/AgCl參比電極，插入式結(jié)構(gòu)（見圖2），參比電極體固定在絕緣材料制成的絕緣支座內(nèi)，通過法蘭固定在管道上，這種結(jié)構(gòu)的參比電極便于更換。

根據(jù)陽極分布情況及電位分布情況，參比電極安裝在保護(hù)最薄弱處（兩個輔助陽極中間的位置）或典型位置，即最遠(yuǎn)離陽極處的電位應(yīng)≤-0.80V（海水中相對于Ag/AgCl參比電極）。

在橡膠伸縮節(jié)、法蘭短管、出口管道等連接件兩側(cè)的管道要用電纜跨接起來，確保兩側(cè)管道良好的電性連接。

1.2犧牲陽極陰極保護(hù)

犧牲陽極的基本要求是在海水、淡海水中具有較低的負(fù)電位，且穩(wěn)定；陽極極化小，溶解均勻，產(chǎn)物容易脫落；有較大的電容量及較高的電流效率，且其尺寸不應(yīng)影響水流及管路的正常功能。

根據(jù)GB/T16166-1996要求，電阻率小于100Ω·cm的海水介質(zhì)中采用高效鋁合金作為犧牲陽極。

犧牲陽極應(yīng)采用均勻?qū)ΨQ布置，陽極安裝位置應(yīng)考慮電流的屏蔽作用。常規(guī)島海水管道犧牲陽極布置原則為：直管內(nèi)均勻布置，彎頭、閥門及人孔處增設(shè)陽極。

2.安裝要求

2.1外加電流陰極保護(hù)

1）輔助陽極、參比電極的安裝

輔助陽極、參比電極與被保護(hù)管道通過法蘭以焊接的方式固定

輔助陽極、參比電極應(yīng)有較好的密封性，且保證與被保護(hù)管道之間的電絕緣性。

安裝完畢后，輔助陽極和參比電極組件不能轉(zhuǎn)動。

對于安裝在管道上的外加電流陽極和參比電極，在核電站極限安全地震震動期間及之后，要保持其結(jié)構(gòu)的完整性，不脫落，不滲漏。

2.2犧牲陽極安裝

1）犧牲陽極安裝前，應(yīng)在陽極背面（與管壁相接觸面）涂防腐漆。

2）犧牲陽極安裝時，陽極背面緊貼管壁，焊接到循環(huán)水管道上

3）陽極表面嚴(yán)禁涂漆或玷污油污。

4）犧牲陽極安裝位置及安裝形式應(yīng)便于檢修和更換。

3.結(jié)束語

由于海水具有強(qiáng)腐蝕性，核電站海水管道不可避免的要受到腐蝕威脅，而陰極保護(hù)則在管道防腐中起到了重要的作用，它的安裝運(yùn)行質(zhì)量決定了管道系統(tǒng)的使用壽命。因此，我們應(yīng)從核電站安裝建設(shè)的各個階段加強(qiáng)對陰極保護(hù)系統(tǒng)的管理維護(hù)，確保核電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

（作者單位：襄陽市市政工程設(shè)計院有限公司）