核電站海水管道腐蝕防護

楊衛民

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島的設備產生的熱量，同時將熱量帶入大海。海水作為冷卻水源的優點是取之不盡用，但是海水中由于鹽分含量高和氯離子含量高，腐蝕性很強，所以冷卻系統中與海水接觸的管道必須采取嚴格的防腐措施。目前國內核電站普遍采用重防腐涂層加陰極保護進行聯合防護。重防腐涂層比較簡單，本文詳細介紹陰極保護在濱海核電站海水管道中的應用及相關安裝要求，以保證海水管道在壽期內安全、高效運行。

關鍵詞：核電站；管道；陰極保護；參比電極；電位

1.陰極保護的結構

陰極保護是使被保護設備陰極極化，從而消除電化學腐蝕。陰極保護系統運行后，可以保護海水管道及其他海水過流設備，使其不會遭到海水介質的腐蝕，從而延長在役時間。

有兩種辦法可以實現陰極保護的目的，即犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護。

1.1外加電流陰極保護

外加電流陰極保護主要由恒電位儀、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格控制保護電位，所以選用恒電位儀。恒電位儀應使被保護管道的保護電位始終處于-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中不可缺少的重要組成部分，通過輔助陽極把保護電流送入海水，經海水流入被保護的管道，使管道表面發生陰極極化（防止電化學腐蝕），電流再由管道流入電流負極形成一個回路，這一回路形成了一個電解池，管道為負極處于還原環境中，防止腐蝕，而輔助陽極進行氧化反應，遭受腐蝕。

目前適于管道陰極保護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。根據管道情況選用插入式結構的鉑/鈮復合陽極（見圖1），陽極體固定在絕緣材料制成的絕緣支座內，通過法蘭固定在管道上。

輔助陽極的數量及布置應以保護電流分布均勻為原則，在陽極間距范圍內應能達到保護電位的要求。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，在這些部位增設陽極。

3）參比電極

參比電極是一種電位恒定的基準電極，用于系統電位的控制和檢測。在測量中用與該電極的電位差來表示被保護物的電位值。在海洋工程環境下，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。

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

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

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

1.2犧牲陽極陰極保護

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

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

犧牲陽極應采用均勻對稱布置，陽極安裝位置應考慮電流的屏蔽作用。常規島海水管道犧牲陽極布置原則為：直管內均勻布置，彎頭、閥門及人孔處增設陽極。

2.安裝要求

2.1外加電流陰極保護

1）輔助陽極、參比電極的安裝

輔助陽極、參比電極與被保護管道通過法蘭以焊接的方式固定

輔助陽極、參比電極應有較好的密封性，且保證與被保護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，要保持其結構的完整性，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，焊接到循環水管道上

3）陽極表面嚴禁涂漆或玷污油污。

4）犧牲陽極安裝位置及安裝形式應便于檢修和更換。

3.結束語

由于海水具有強腐蝕性，核電站海水管道不可避免的要受到腐蝕威脅，而陰極保護則在管道防腐中起到了重要的作用，它的安裝運行質量決定了管道系統的使用壽命。因此，我們應從核電站安裝建設的各個階段加強對陰極保護系統的管理維護，確保核電站安全、穩定運行。

（作者單位：襄陽市市政工程設計院有限公司）