盧洪濤，鄭宏練，楊國棟

（中核集團秦山核電有限公司，浙江 海鹽 314300）

秦山核電站是我國大陸自主設計、建造、運行的第一座核電站。該30萬kW核電機組1991年12月首次并網發(fā)電，1994年4月投入商業(yè)運行。

秦山核電站的冷卻用海水取自于錢塘江、長江與東海交匯處的杭州灣。杭州灣海水中氯離子的含量高達7250 ×10-6，海水中夾帶有大量黏性細顆粒粉砂，最大含砂量可達5～12 kg/m3，是非常復雜的“含大量氯離子的雙相流”。同時，海水中有機質豐富，富含有機酸，貝類等海生物生長迅速。由于秦山地區(qū)的海水泥沙含量大，腐蝕性強，對設備的磨損和腐蝕作用顯著，具有磨損（沖刷）腐蝕、微生物腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、點蝕等多種腐蝕作用，故海水系統(tǒng)的防腐蝕管理是一個難點問題，也具有很強的代表性。

1 秦山核電站海水系統(tǒng)流程

1.1 系統(tǒng)概述

秦山核電站海水系統(tǒng)根據用戶不同分為一回路海水系統(tǒng)和二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。一、二回路海水系統(tǒng)共用49號海水泵房及海水取排水設施。杭州灣的海水經取水方涵、攔污柵再通過取水隧道，經過海水泵房內3臺旋轉濾網的過濾后進入泵坑。4臺一回路海水泵和6臺二回路海水循環(huán)水泵再將海水泵房泵坑內的海水通過管道輸送給各用戶進行熱交換。在完成熱交換后，二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排水匯集到排水母管經虹吸井、排水方涵、連接井、排水隧洞排入最終熱阱杭州灣。來自02號核島輔助廠房的一回路海水系統(tǒng)排水則直接排入虹吸井后的排水方涵，與二回路排水匯流；供給07號應急柴油機廠房的一回路海水系統(tǒng)的排水直接排入廠區(qū)邊坡排水溝。

1.2 一回路海水系統(tǒng)

一回路海水系統(tǒng)也叫作重要廠用水系統(tǒng)，其功能是在機組各種運行工況下向02號廠房設備冷卻水熱交換器以及07號廠房應急柴油發(fā)電機組套管式水冷器提供充足的冷卻水,并將收集的熱負荷輸送到最終熱阱，即杭州灣，確保反應堆機組在正常運行和事故運行條件下安全運行。一回路海水系統(tǒng)有4臺100%容量的海水泵,分為兩個冗余系列，即1號、2號泵在一根輸水母管上為A系列；3號、4號泵在另一根輸水母管上為B系列。該系統(tǒng)滿足核安全三級，抗震I類要求。一回路海水系統(tǒng)流程如圖1所示。

1.3 二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

圖1 一回路海水（重要廠用水）系統(tǒng)流程圖Fig.1 Primary loop seawater （essential service water） system flow chart

二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括為凝汽器供應冷卻海水的海水循環(huán)水系統(tǒng)和為其他用戶提供冷卻海水的海水冷卻水系統(tǒng)。6臺循環(huán)水泵從海水泵房泵坑內取水后匯集于A、B兩根進水母管內，再分成4根進水管通過二次濾網過濾后分別供應給兩臺凝汽器的A、B兩側進行熱交換，排水經4根排水管匯集于兩根回水母管后排入虹吸井。兩根進水母管各引出一根支管將海水供應給04號汽輪機廠房內的其他用戶構成海水冷卻水系統(tǒng)。海水冷卻水系統(tǒng)設兩臺海水過濾器，過濾海水中的雜物，以免堵塞各用戶管束。3臺海水升壓泵是專為7.2 m標高處的發(fā)電機空冷器設計的。其他用戶因布置在0m標高層，海水壓力足夠高，故不另設升壓泵供水。海水冷卻水系統(tǒng)的用戶主要有發(fā)電機空冷器，工業(yè)水冷卻器和發(fā)電機定轉子水冷卻器。冷卻完各用戶后的海水排水分別經兩根支管匯集到兩根回水母管中。二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的流程如圖2所示。

2 海水系統(tǒng)現有防腐蝕措施

2.1 外防腐措施

圖2 二回路海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)流程Fig.2 Secondary loop recirculating and cooling seawater system flow chart

由于海水的腐蝕性很強，而土壤或大氣的腐蝕性相對較弱，故秦山核電站海水系統(tǒng)外防腐措施相對較為簡單。埋地部分一般用環(huán)氧樹脂加玻璃絲布包纏（四油三布）進行外防腐，配合廠區(qū)地下金屬埋設物區(qū)域性陰極保護系統(tǒng)進行外壁聯合保護；廠房內部分一般用環(huán)氧玻璃絲布或環(huán)氧類防腐漆進行外防腐。

2.2 內防腐措施

2.2.1 一回路海水系統(tǒng)

秦山核電站一回路海水系統(tǒng)輸水管道大部分為管溝鋪設，一少部分為埋地鋪設。管道內表面襯有聚合物水泥砂漿襯里；4臺一回路海水泵泵殼材質為奧氏體不銹鋼，為保護泵殼免受含泥沙海水的腐蝕及沖刷，均采用高聚陶瓷類修復材料對泵殼內表面進行了防腐涂裝；設備冷卻水熱交換器前的2臺一回路海水過濾器用雙相不銹鋼及鈦材進行制造，以保證良好的耐海水腐蝕性能；3臺設備冷卻水熱交換器殼體為16MnR材料，海水側水室有襯膠層保護，傳熱管及管板為鈦材；應急柴油機冷卻水及中冷水熱交換器殼體材料為16MnR，海水水室有襯膠層，傳熱管為HAl77-2A鋁黃銅材料，管板為HSn62-1錫黃銅材料，這兩種銅合金均有較好的耐海水腐蝕性能；07號廠房內使用襯塑管道連接熱交換器和室外的砂漿襯里海水管道。

2.2.2 二回路海水循環(huán)水系統(tǒng)

二回路海水循環(huán)水系統(tǒng)中，碳鋼類循環(huán)水泵部件與海水接觸部分均有熔融環(huán)氧涂層或環(huán)氧瀝青漆等防腐涂層進行保護，葉輪倉部位安裝有鋅合金犧牲陽極保護塊；循環(huán)水泵葉輪葉片由于泥沙沖刷磨損嚴重，曾使用高聚陶瓷類冷涂層及超音速火焰熱噴涂WC-Co-Cr涂層進行保護，現在還處于驗證階段；循環(huán)水系統(tǒng)管道中室外部分均為埋地鋪設，管道內表面大部分襯有水泥砂漿襯里，局部為熔融環(huán)氧或防腐涂層；為加強對循環(huán)水系統(tǒng)管道的保護，該部分管道加有廠區(qū)海水管道內壁陰極保護系統(tǒng)，由16個鍍鉑鈦輔助陽極裝置向管內海水釋放電流對管道內壁進行陰極保護；在輸水母管互通閘閥兩側直徑1.6 m和2.6 m漸縮管段內壁加有鋁合金犧牲陽極進行陰極保護；04號廠房內凝汽器本體至海水進出口蝶閥間的海水管道內壁涂有重防腐環(huán)氧瀝青漆涂料，并結合鋁合金犧牲陽極對管道進行保護；4臺二次濾網筒體及凝汽器進出口水室和折回水室內表面襯有橡膠防腐層。

2.2.3 二回路海水冷卻水系統(tǒng)

二回路海水冷卻水系統(tǒng)，從進水母管接口開始直至04號廠房內海水過濾器前后的海水管道以及04號廠房至回水母管的排水管道均為砂漿襯里，其余去各用戶的海水管道內表面大部分為熔融環(huán)氧，局部沖刷嚴重管段用高聚陶瓷類耐磨材料進行防護；不銹鋼材質的海水過濾器內表面使用高聚陶瓷類涂層加以保護，以防止海水的點蝕和沖刷；3臺海水升壓泵泵殼內表面也使用高聚陶瓷涂層加以保護以抵御含泥沙海水的沖刷腐蝕；工業(yè)水冷卻器與海水接觸部分如水室、傳熱管、管板均為鈦材質，具有良好的耐海水腐蝕性能；定轉子冷卻器內與海水接觸的水室或接管也都有襯膠或襯塑防腐層進行防護；發(fā)電機空冷器傳熱管及管板為鈦材，碳鋼材質的海水進出口短管內表面用熔融環(huán)氧加高聚陶瓷耐磨涂層進行聯合保護，空冷器端蓋均用高聚陶瓷涂層進行防護。

3 海水系統(tǒng)防腐蝕管理

3.1 海水系統(tǒng)防腐蝕管理策略

秦山核電站是我國大陸第一座核電站，受當時條件限制，海水系統(tǒng)選材及防腐蝕初始設計中存在一些不足，造成運行前期海水系統(tǒng)發(fā)生一些腐蝕問題。由于一開始并沒有成立專業(yè)的防腐科室對海水系統(tǒng)進行管理，故前期海水系統(tǒng)的防腐管理還是以消缺性管理為主。隨著海水系統(tǒng)腐蝕問題的日益突出，為從根本上解決問題，公司通過一系列、大范圍的變更改造，并不斷探索新的防腐蝕手段，引進新的防腐蝕材料和工藝，對海水系統(tǒng)進行防護，現在海水系統(tǒng)的狀態(tài)已經比較穩(wěn)定。

隨著電站累積運行時間的不斷延長，腐蝕問題日益引起公司管理層的關注。通過成立材料防腐科專業(yè)科室對防腐工作進行歸口管理和中長期規(guī)劃，完善防腐相關管理制度，并建立了《系統(tǒng)設備防腐大綱》以及一、二回路海水系統(tǒng)設備預防性防腐大綱等子程序，初步實現了海水系統(tǒng)防腐管理文件體系的建立，現在海水系統(tǒng)的防腐管理工作已經過渡到以預防性維修為主，持續(xù)改進的新階段。同時，為保證海水系統(tǒng)在改造過程中防腐性能不降低，材料防腐科負責對系統(tǒng)設備變更、技改等項目的材料和防腐技術條件進行歸口審查，可以從源頭上保證選材的正確性和防腐手段的有效性，從而保持海水系統(tǒng)良好的防腐蝕性能。

現有的海水系統(tǒng)防腐蝕管理工作主要分為預防性防腐和消缺性防腐兩種。其中，預防性防腐工作占有很大的比重。一方面通過對陰極保護系統(tǒng)的不斷維護，保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行，對海水管道內外壁進行持續(xù)的陰極保護，阻止或減緩海水對系統(tǒng)管道的腐蝕；另一方面，根據海水系統(tǒng)設備預防性防腐大綱合理安排防腐項目，利用每次換料大修或日常期間設備、管道解體的時間窗口，對設備、管道內表面的防腐層進行檢查及修復，保證防腐層的完好，發(fā)揮最佳的保護效果；此外，還通過合理選材和改進防腐材料及工藝等手段來達到預防腐蝕的目的。由于海水的腐蝕性很強，且各種保護手段也存在一定的失效概率，因此盡管采取了以上種種預防性防腐措施，僅僅單純依靠它們仍不能保證海水系統(tǒng)不發(fā)生腐蝕問題。一旦發(fā)生意料外的海水系統(tǒng)腐蝕問題，就需要采取消缺性防腐行動。一般消缺性防腐工作有如下幾個來源：運行人員巡檢發(fā)現腐蝕問題填報缺陷報告（DR）；檢修或腐蝕調查人員在設備檢修過程中發(fā)現腐蝕問題填報質量缺陷報告（QDR）；電站工作人員發(fā)現腐蝕問題填報狀態(tài)報告（CR）。這些報告均有標準的處理流程，都會流轉到材料防腐科，并由材料防腐科組織專業(yè)人員進行消缺處理，可以保證缺陷得到及時、有效的控制和處理以及記錄。以預防性防腐為主，輔以臨時性消缺處理，雙管齊下，方可保證海水系統(tǒng)的長期安全、可靠運行。

由于防腐涉及的工作面比較寬，工作量大，考慮到科室人力資源有限，為此我們與國內多家優(yōu)秀承包商單位建立了長期、穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作伙伴關系，整合利用他們的技術、人力、材料等優(yōu)勢資源，不斷提高我們的防腐管理水平，實現了合作各方的共贏。

3.2 海水系統(tǒng)防腐蝕管理文件體系

為了保證海水系統(tǒng)防腐蝕管理工作的規(guī)范和有效，材料防腐科專業(yè)人員有組織、有計劃地不斷建立和完善相關的管理制度和技術文件。《系統(tǒng)設備腐蝕監(jiān)督與防腐管理制度》以及《外委防腐施工監(jiān)督程序》是對包括海水系統(tǒng)在內的生產相關工藝系統(tǒng)進行防腐管理的指導性文件。為保證陰極保護系統(tǒng)的有效運作，實現對廠區(qū)海水循環(huán)水管道內壁和埋地部分海水管道外壁的有效保護，編寫和逐步完善了《54號陰極保護站管理制度》、《54號陰極保護站檢修規(guī)程》、《54號陰極保護站運行規(guī)程》等技術文件。

為使包括海水系統(tǒng)在內的防腐工作能夠達到預防性維修的水平，材料防腐科投入大量精力建立了《系統(tǒng)設備防腐大綱》，并編制了《一回路海水系統(tǒng)設備預防性防腐大綱》、《海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設備預防性防腐大綱》等子程序以及相關的檢查及修復操作規(guī)程，即《腐蝕檢查規(guī)程》、《橡膠襯里檢查及修復規(guī)程》、《涂層檢查及修復規(guī)程》、《水泥砂漿襯里檢查及修復規(guī)程》、《玻璃鋼檢查及修復規(guī)程》，從而實現對海水系統(tǒng)進行有計劃、標準化的腐蝕調查和預防性防腐處理工作。通過對上述預防性防腐大綱的編制，對海水系統(tǒng)內腐蝕敏感設備一一進行了分析篩選，結合設備的材質、運行工況、腐蝕環(huán)境等進行了綜合分析，最終確定設備的腐蝕模式，并對防腐蝕措施及防腐要求加以明確，建立了海水系統(tǒng)設備防腐基礎信息數據庫。同時，在大綱中也明確規(guī)定了針對具體設備的防腐工作清單，包括工作內容、工作周期、工作時機、使用的規(guī)程等。只要依據大綱就可以安排好每次大修中的腐蝕調查及防腐施工項目，實現預防性維修的最終目的。同時，這些大綱也是不斷完善、持續(xù)改進的。根據幾個循環(huán)的腐蝕調查和防腐施工結果，可以對大綱中的相關要求或規(guī)定進行修改和調整，以保證程序最佳的科學性和可操作性。按照預防性防腐大綱對海水系統(tǒng)進行預防性維修管理，可有效地維持整個海水系統(tǒng)處于較好的工作狀態(tài)，做到防患于未然。

隨著海水系統(tǒng)防腐蝕管理的不斷深入和完善，今后將根據工作的需要，在完善現有制度和程序的基礎上，編寫新的管理制度和技術文件，以完善整個防腐管理文件體系，對海水系統(tǒng)實施更加有效的、規(guī)范的管理。

4 海水系統(tǒng)防腐蝕管理難點問題

4.1 泥沙沖刷問題

由于秦山地區(qū)海水含沙量較高，且沙粒的硬度很高，對海水系統(tǒng)設備尤其是葉輪等轉動部件以及閥后管道或泵出口水室等海水流向急劇變化的靜機部件的沖刷、磨蝕較嚴重，導致了一系列的腐蝕問題。循環(huán)水泵葉輪因沖刷磨損嚴重，導致備件更換頻繁?，F已采用多種防腐手段如前面所述冷涂、熱涂耐磨涂層等進行防護，但現在均還處于防護效果驗證階段，還沒能最終確定一種較好的解決方案。一回路海水泵葉輪、口環(huán)等部件也存在類似的沖蝕問題，今后將繼續(xù)探索新的防腐手段來解決這一問題。一回路海水泵及海水升壓泵泵殼內表面等靜機部件已經用高聚陶瓷類防腐耐磨涂層進行保護，經一個燃料循環(huán)約400天的現場實際運行考驗后，涂層保持完好，取得了很好的保護效果。我們將不斷調研、探索新的防腐手段和材料來逐步解決上述懸而未決的腐蝕問題。

4.2 襯膠老化問題

雖然秦山核電站海水系統(tǒng)中的襯膠設備并不是很多，但隨著機組累積運行時間的不斷增長，像凝汽器這樣重要的設備以及各熱交換器和二次濾網內的襯膠層均面臨著襯膠老化的問題。由于現在還沒有掌握橡膠老化診斷的有效方法，未能建立相關管理程序，對海水系統(tǒng)中襯膠設備的防腐管理還存在著不足。現在對老化襯膠的處理方法為用電火花檢測后對老化部分用橡膠修復材料進行修復處理。今后將努力改進，盡快掌握橡膠老化診斷技術，實現對襯膠老化的有效管理，及時判斷襯膠壽期，合理安排工期，對老化襯膠進行整體更換。

5 結束語

通過引進先進的防腐材料和工藝，結合一系列、大范圍的設備改造，成立材料防腐科專業(yè)科室進行專門管理，逐步建立和完善海水系統(tǒng)防腐蝕管理技術文件體系，秦山核電站對海水系統(tǒng)的管理工作已經實現從被動消缺到預防性維修管理的根本性轉變。雖然海水系統(tǒng)的防腐管理工作已經取得了較大的進步，但由于秦山地區(qū)海水泥沙含量高等自然因素的限制，秦山核電站海水系統(tǒng)的防腐管理工作仍面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。同時，我們在襯膠老化管理等方面還存在著諸多的不足，今后將加強與兄弟單位的溝通和協(xié)作，借鑒他們好的經驗和方法，通過不斷的努力、持續(xù)改進，將秦山核電站海水系統(tǒng)的防腐蝕管理工作推進到更好的水平。