蒸汽發(fā)生器管板管孔銹蝕原因及控制措施

岑龍濤，王保滿，張志強，王偉波

（中廣核工程有限公司，廣東深圳 518124）

0 引言

蒸汽發(fā)生器是核電站核島關鍵設備之一，通過熱交換產生蒸汽推動汽輪機做功，并且起到隔離一回路和二回路的作用。華龍項目蒸汽發(fā)生器管板管孔銹蝕問題，不僅影響密封焊的焊接質量，處理過程也耗費大量的成本，造成工期延誤[1]。

分析導致管孔出現(xiàn)銹蝕問題的影響因素，對工藝過程控制的缺陷進行針對性改進，為華龍項目蒸汽發(fā)生器管板管孔清潔度的質量控制優(yōu)化做出有益嘗試。

1 銹蝕情況

蒸汽發(fā)生器管板組件在進入清潔室后裝配支撐板之前，發(fā)現(xiàn)268 個管孔（共計12 312 個管孔）內壁存在銹蝕，銹蝕孔數(shù)量占比2.18%，銹蝕主要分布在管孔兩側端部低合金鋼位置，距離管板一次側表面管孔的銹蝕數(shù)量比二次側表面多（圖1）。

2 原因分析

結合銹蝕缺陷的分布位置和深度、長度，通過對于人，機，料，法，環(huán)等5 個方面進行排查分析，分析出銹蝕產生的主要原因（圖2）。根據(jù)歸納的原因，對于可能的原因逐項進行分析（表1）。

2.1 防護工藝措施/防護材料

圖1 管孔麻點銹蝕

圖2 人、機、料、法、環(huán)分析

表1 原因分析匯總

由于管板孔銹蝕數(shù)量占比較少（2.18%），且管孔采用清洗劑潤濕+氈塞封堵+氣相防銹膜封閉包裹相結合的方式進行防護，同類其他項目并未發(fā)生銹蝕，表明防護工藝有效。

2.2 深孔鉆機加工切削液/清潔用材料

管孔銹蝕需要接觸水、氧氣和其他污染物，防護的主要作用是隔絕水、氧氣和其他污染物。如果保護膜和保護環(huán)境被破壞，就有發(fā)生銹蝕的可能。在管板部件生產過程中，制造廠辦理了產品工序臨時調整單。生產工序調整后，管孔具備接觸水和污染性腐蝕離子（如F，Cl）的可能性。為了進一步驗證可能導致管孔銹蝕的原因，對切削液以及毛氈塞進行化學檢測，分析結果如下：

（1）深孔鉆機加工用切削液。對鏜床用切削液進行了F 離子、Cl 離子的化學分析（表2），分析結果表明：機加切削液為pH值9～10 的水基乳化液，其主要成分為有機羧酸。在車間生產過程中，未對切削液進行完全隔離，部分切削液流入管板一側[2]，吸附于毛氈塞上，也有部分濺到毛氈塞或管孔與毛氈塞縫隙處，導致局部氯離子含量過高，引起腐蝕問題。

表2 切削液化學元素分析10-6

加工過程中產生的酸化蒸汽和大氣中的水分（夏季空氣中含有一定的氯離子和鹽分）等，聚集吸附于毛氈塞表面，和切削液共同引發(fā)了管板孔局部腐蝕[3]。

（2）封堵防護用毛氈塞。對毛氈塞不同階段的有害元素含量（主要檢測產生和加速銹蝕誘因因素F 離子，Cl 離子）進行測定（表3），結果表明：毛氈塞使用前后以及隨著銹蝕的增加，毛氈塞中的有害元素不斷增加。帶有銹蝕的毛氈塞，均存在黑色污染物附著；未帶銹蝕的毛氈塞，呈現(xiàn)原始顏色。產生銹蝕管孔的毛氈塞，均存在不同程度的污染。

表3 毛氈塞化學元素分析10-6

通過原因分析，發(fā)現(xiàn)管孔表面銹蝕的根本原因為：生產工序調整后的防護措施不到位，導致污染物聚集吸附于毛氈塞表面，從而引起局部腐蝕。

3 處理措施

采用球頭刷或磨頭對管板孔內部銹蝕點進行修磨、圓滑處理。

（1）直徑方向的控制。修磨時直徑方向按最小量去除零散銹蝕點修磨處理，目視檢測與尺寸測量同步進行。

（2）圓周方向的控制。若該區(qū)域管孔>Φ17.80 mm，對于圓周局部有零散銹蝕點的情況，按至少1/4 周進行修磨，修磨周向圓滑過渡至正常孔區(qū)，利于后續(xù)管子管板脹接；對于圓周均有零散銹蝕點的情況，按整周進行修磨。

（3）軸向長度方向的控制。對于局部或圓周有零散銹蝕點的軸向修磨長度進行控制，若該區(qū)域管孔>Φ17.80 mm，沿管孔軸向按≥10 mm（盡可能小）的環(huán)帶或局部環(huán)帶進行修磨，并圓滑過渡至正常孔區(qū)，以利于后續(xù)管子管板脹接。

4 工藝過程控制改進

（1）工序調整。按照制造生產要求合理安排車間工序，盡量避免工序調整。工序調整前，進行技術可行性分析和風險點識別；工序調整后，開展風險防范措施落實。

（2）切削液清理。檢查切削液合格證書，確保各項化學元素含量在合理范圍內。深孔鉆機加過程中，不定期清理管孔中的殘存切削液；深孔鉆機加結束后，對管孔進行完全除油清潔。

（3）毛氈塞塞孔保護。對毛氈塞的數(shù)量和規(guī)格進行信息登記，確保所有管孔均實行毛氈塞塞孔防護，避免污染物污染管孔表面及內壁。

（4）管板一次側整體防護。使用遮蓋布對于管板一次側進行整體防護，避免車間油污灰塵污染管孔。

（5）管孔涂擦清洗劑保護。進入清潔室前，車間執(zhí)行其他生產工序時，對管孔涂擦清洗劑進行清潔保護。定期按照一定比例（10%）抽檢管孔清洗劑清潔情況。

（6）清潔室內清潔度檢查。管板組件進入清潔室后，在裝配支撐板的過程中，定期（1 次/每周）開展管孔的清潔檢查工作（12 312 個管孔100%檢查），防止管孔產生銹蝕問題。

5 結語

華龍項目蒸汽發(fā)生器管板組件生產制造周期較長，管板管孔出現(xiàn)的銹蝕問題，一定程度上影響了液壓脹接的工藝有效性和管孔密封焊的焊接質量。

工藝過程改進后，管板管孔清潔控制質量得到了明顯改善（表4）。

表4 管孔銹蝕數(shù)量

通過對管孔銹蝕的原因分析和工藝過程控制優(yōu)化，保證了管孔的清潔質量，為蒸發(fā)器管孔密封焊接整體質量可控提供了有益的研究和嘗試，為國內核島主設備管板管孔的工藝質量控制提供了寶貴的經驗。