海水二次濾網異常腐蝕問題解決

亢凱鵬

摘 要? 國內某核電碎石過濾器腐蝕較另外三臺海水二次濾網嚴重，腐蝕情況十分明顯。本文結合實際檢修情況，對異常腐蝕出現的原因進行了分析，并給出了相應的處理措施。

關鍵詞? 碎石過濾器;腐蝕;原因分析;處理措施

1.背景

在機組換料大修期間，對CRF501/502/503/504FI進行預防性外觀檢查過程中，發現CRF504FI腐蝕較另外三臺海水二次濾網嚴重，腐蝕情況十分明顯。該臺過濾器框架、網片、水帽、護罩等外部均呈褐色，從外觀判斷，表面附著一層腐蝕產物。另外三臺過濾器框架、網片等部件外觀基本呈現不銹鋼基體的銀白色。CRF504FI軸承組件解體后，發現與海水接觸的零部件腐蝕同樣比較嚴重，軸承組件的密封室和定位銷腐蝕出現麻坑。

2.碎石過濾器使用的陰極保護技術（犧牲陽極）

1）陰極保護的原理

陰極保護的基本原理是使金屬構件作為陰極，對其施加一定的直流電流，使其產生陰極極化，當金屬的電位低于某一電位值時，該金屬表面的電化學不均勻性得到消除，腐蝕的陰極溶解過程得到有效抑制，達到保護的目的。

保護電位的高低和保護電流密度的大小是實施陰極保護的關鍵問題。

保護電位：陽極溶解平衡電位，離子濃度10-6mol/L，但應用這一電位一定要避免引起強烈的析氫反應。氫脆、氫腐蝕、氫鼓泡等。也要注意因負差數效應引起的腐蝕速度反而加速（如兩性金屬堿腐蝕）的現象。

以下圖為例，犧牲陽極M1的電位為：

鐵陰極的電位高，是正極;鋅陽極的電位低，是負極。電流的方向從鐵陰極流向鋅陽極。正極與負極間的電位差等于電流在介質電阻上的電壓降。

2）電偶腐蝕

當兩種不同的金屬浸在腐蝕性溶液中時，這時耐蝕性較差的金屬在接觸后腐蝕通常增加，而較耐蝕的金屬腐蝕則下降。這類腐蝕形態因為涉及電流和不同金屬，所以稱為電偶或雙金屬腐蝕。

驅動力：兩種材料之間的電位差

電偶腐蝕影響因素：電極面積比，面積比越大，陽極腐蝕速度越快

介質導電性越強腐蝕越快

3）犧牲陽極的陰極保護技術

該技術無需外加電源（從而不會干擾鄰近設施），投資少，安裝維修方便，易于獲得良好電流分布等優點，因此在艦船﹑海上設備﹑碼頭﹑地下管道等設施的保護上，得到了廣泛的應用，目前廣泛應用的有：鎂基（自腐蝕作用大，電流效率低，通常只有50%左右，陽極消耗快，不適合用于海水等電阻率小的介質）、鋅基和鋁基（Al易鈍化形成三氧化二鋁）合金三類。

3.原因調查與分析

1）海水二次濾網犧牲陽極的布置形式

海水二次濾網共布置有8塊犧牲陽極，對濾網上部的犧牲陽極進行了電阻檢查，結果為CRF501/502/503FI的犧牲陽極與框架之間的電阻接近為0，CRF504FI的犧牲陽極與框架之間的電阻值最小為5Ω。

2）海水二次濾網電連接性的結構分析

犧牲陽極對海水二次濾網形成保護，通過兩個電回路，一個是通過海水與被保護設備形成電性連接，另一個是依靠設備本身結構件與犧牲陽極之間形成可靠的電性連接。

3）結論

從犧牲陽極與網片之間的電阻值和剩余重量可以看出，CRF504FI的犧牲陽極未能起到較好的保護作用。根據對設備主要零部件材質的檢定，排除了設備材料有問題的可能性。

為了在犧牲陽極和海水二次濾網本體之間形成可靠的電性連接，設計加裝如下圖所示的導電連接片。

4.解決方案

1）連接導電片加裝位置分析

根據犧牲陽極的安裝位置，結合海水二次濾網的結構，在右圖所示1處和2處安裝導電片是比較合理可行的。

但是由于海水二次濾網下部反洗斗部件會定時轉動，因此如果安裝在位置1，將會和反洗斗干涉。因此，合理可行的方案是位置2。

2）導電片加裝方案加裝完成后，測量各個犧牲陽極和網片之間的電阻值，數值均為0（除去萬用表本底）左右。

5.結果驗證

經過一個循環的運行后，加裝了導電片的碎石過濾器腐蝕情況得到明顯改善，證實了之前CRF504FI異常腐蝕的處理方案是成功的。

參考文獻：

[1]成潔 機械設計手冊 機械工業出版社 2008