王祥耀，陳勇強，劉 軍

(遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116001)

紅沿河核電站位于遼寧省大連市瓦房店紅沿河鎮(zhèn)，渤海遼東灣東海岸，北距沈陽270 km，南距大連110 km。一期工程建設4臺百萬千瓦級機組，二期工程建設2臺百萬千瓦級機組。采用中國自主知識產(chǎn)權的CPR1000核電技術，一、二期工程國產(chǎn)化率將分別超過70%、80%。

由于廠址所在地瓦房店地區(qū)淡水資源匱乏，故電站采用膜法海水淡化技術自產(chǎn)淡水供電廠運行生產(chǎn)、生活使用。一期工程海水淡化設施規(guī)劃15 000 m3/d，已建11 000 m3/d，預留4 000 m3/d擴建廠房，2010年6月12日建成投用，正在為廠內(nèi)提供工程調(diào)試用水，該設施是國內(nèi)核電站首個投用的海水淡化設施，將從根本上解決項目施工和生活用水問題，大大緩解項目所在地淡水資源缺乏的狀況，也為有效解決沿海核電站淡水資源缺乏問題開辟了新的途徑。

紅沿河核電站所在區(qū)域海水pH值一般在6.1～8.1，溶解氧含量3～9 mg/L，含有大量氯離子和其他鹽類離子，是強電解質(zhì)溶液，具有強腐蝕性。V型濾池直接與海水接觸，濾池底部挑耳裸露鋼筋及濾池濾板緊固件腐蝕損壞問題比較突出，隨著運行時間增加，海水腐蝕損壞趨勢日益加劇，對系統(tǒng)安全運行構成潛在威脅。在濾池裝砂后維修難度增加，且將來的用水高峰段無維修改造時間窗口。因此，及時采取恰當?shù)姆栏脑齑胧?，對核電站海水淡化系統(tǒng)安全可靠和持續(xù)經(jīng)濟運行具有重要意義［1］。

1 海水淡化系統(tǒng)概況

紅沿河海水淡化系統(tǒng)采用世界先進的超濾+反滲透雙膜法海水淡化工藝。該系統(tǒng)采用國際先進的PX壓力交換式能量回收裝置，能量回收率可達92%。冬季可采用電站循環(huán)冷卻水的溫排水作為進水水源，使電廠熱能得到循環(huán)利用。它的主要原理是:海水 (原水含鹽量31 000～34 000 mg/L)首先在混凝沉淀池進行初步澄清處理，并加入聚合鋁絮凝劑及次氯酸鈉殺菌劑，降低水的濁度并殺滅微生物、細菌、藻類等;之后經(jīng)過V型濾池、超濾裝置等進一步去除水中的懸浮物、有機物和膠體，以滿足后續(xù)脫鹽系統(tǒng)的進水要求;超濾出水再經(jīng)過加藥處理 (非氧化性殺菌劑、阻垢劑、還原劑)后進入一級反滲透，除去99%以上的鹽分，最后進入二級反滲透進一步脫鹽。產(chǎn)品一級反滲透出水達到生產(chǎn)用水標準，二級反滲透水水質(zhì)達到國家生活飲用水衛(wèi)生標準。2010年6月8日的檢測試驗分析結果顯示，系統(tǒng)所產(chǎn)淡水的電導率 (一級RO產(chǎn)水約150 μS/cm，二級RO產(chǎn)水約10 μS/cm) 等指標遠遠優(yōu)于當?shù)刈詠硭?(電導約600 μS/cm)。

紅沿河海水淡化系統(tǒng)采用反滲透法 (膜式)制水，分兩級反滲透:一級反滲透裝置設置4套，每套出力160 m3/h，實際建3套 (480 m3/h)，預留1套，回收率可達45%。一級反滲透產(chǎn)水供生產(chǎn)用水、消防、綠化及廠內(nèi)沖洗普通用水。二級反滲透裝置A設置3套，每套出力115 m3/h，實際建2套 (230 m3/h)，預留 1套，回收率可達85%，產(chǎn)水作為除鹽系統(tǒng)進水水源。二級反滲透裝置B設置2套，每套出力40 m3/h，產(chǎn)水進一步處理后作為廠區(qū)生活用水。

系統(tǒng)基本工藝流程如圖1所示。

2 V型濾池腐蝕情況

2.1 V型濾池概況

圖1 海水淡化系統(tǒng)基本工藝流程

系統(tǒng)設置6套混凝土V型濾池并聯(lián)排列，過濾水貯存在清水池內(nèi)，供后級超濾系統(tǒng)用。單臺設備凈出力270 m3/h，總出力1 600 m3/h，配3臺羅茨風機和3臺反洗水泵供V型濾池反洗。V型濾池的作用是進一步去除水中的懸浮物等，保護后面的超濾系統(tǒng)，防止在海水發(fā)生大的波動時影響系統(tǒng)的正常運行，濾池出水濁度水于1NTU。

2.2 濾板緊固件腐蝕情況

根據(jù)設計要求，濾池濾板通過其下的預埋鋼板與上面的固定鋼板固定，以保證濾板的穩(wěn)定。V型濾池共6個小水池，每個小水池濾板30塊，合計180塊，濾板安放于濾板梁上，通過緊固件固定在濾板梁上。經(jīng)過一段時間運行后，發(fā)現(xiàn)海水淡化預處理間V型濾池濾板緊固件銹蝕嚴重，查閱相關技術文件后發(fā)現(xiàn)，緊固件的預埋件和壓板材質(zhì)均為Q235。砼預埋件防腐做法是:刷底漆2遍 (無機富鋅底漆)，面漆2遍 (氯化橡膠漆)。濾板緊固件腐蝕情況如圖2所示。

圖2 濾板緊固件腐蝕情況

2.3 濾池底部挑耳等腐蝕情況

在項目土建階段，發(fā)現(xiàn)因挑耳設計寬度為100 mm，與濾板濾頭相碰，為滿足濾頭安裝要求，現(xiàn)場將挑耳鑿掉21 mm。挑耳示意圖如圖3所示。鑿掉挑耳后未對鋼筋混凝土結構的裸露鋼筋進行處理，導致進水運行后銹蝕嚴重。此V型濾池濾板、支撐濾板的牛腿和橫梁都是鋼筋混凝土結構，牛腿和橫梁的裸露鋼筋也有一定程度銹蝕。濾梁腐蝕情況如圖4所示，挑耳腐蝕情況如圖5所示。

圖3 挑耳示意圖

3 腐蝕原因分析

a． 設備選材不符合海水預處理設備防腐蝕技術要求;池體及支撐板應選用耐海水混凝土、鋼襯膠、鋼襯玻璃鋼、鋼涂防腐涂料、超級不銹鋼等。而濾板緊固件 (埋件和壓板)材質(zhì)為Q235，抗海水腐蝕性能差［2］。

b． V型濾池東西兩面池壁的牛腿實際建造寬度為100 mm，在安裝濾板時發(fā)現(xiàn)最邊上一排濾管靠近池壁，被牛腿擋住，所以施工單位現(xiàn)場將挑耳鑿掉21 mm以放下濾管，敲掉混凝土后露出鋼筋，絕大部分裸露的鋼筋未做任何處理直接接觸海水，而碳鋼在流動海水中腐蝕速度非?？?，最終在短期內(nèi)造成V型濾池牛腿處銹蝕嚴重。

c． 防腐設計不足和施工質(zhì)量存在問題。濾池濾板固定鋼板、裸露金屬本體無任何防腐措施，濾池內(nèi)橫梁由于土建施工問題導致鋼筋暴露在混凝土外，金屬基體直接與海水接觸，造成金屬基體腐蝕。

d． 為了殺死海水中海生物和微生物，在濾池進口加入了次氯酸鈉溶液，次氯酸鈉溶液具有強氧化性，在殺死海生物的同時，也加強了海水的腐蝕性［3］。

e． V型濾池運行及反洗過程中，石英砂的松動摩擦會破壞防腐層，加快了碳鋼板在海水環(huán)境中的腐蝕。

4 處理措施

針對V型濾池腐蝕問題，各方人員召開了專家討論會，認為針對埋件的海水腐蝕處理方案有3種:采用耐海水腐蝕的材料、外加陰極保護和封閉埋件隔離海水。最后認為采取第3種方案能達到防止腐蝕效果，工程改造可操作性強，制定了制定《海水淡化V型濾池防腐方案》。

3種方案的比較如表1所示。

表1 3種方案優(yōu)缺點比較

4.1 挑耳梁處防腐處理

根據(jù)現(xiàn)場水池濾板梁下施工場地狹小無作業(yè)空間的實際情況，將每側拆除3塊濾板，6個水池共計需要拆除36塊。濾板拆除時首先將每塊濾板的長柄濾頭卸下裝入箱內(nèi)集中存放保管，待挑耳防腐處理完成后重新安裝。濾板拆除使用行車將濾板吊出，整齊碼放在4 m層平臺。水池挑耳防腐處理首先按照濾板安裝圖所示挑耳尺寸彈好墨線將突出的4 cm部分用電動沖擊鉆鑿除。將混凝土表面清理干凈經(jīng)驗收合格后用環(huán)氧樹脂砂漿抹面，沙漿層厚度為1 cm，待充分干燥后，涂刷改性環(huán)氧漆防腐2遍。以上工序完成后將濾板安裝就位、校正、固定。

具體流程如下:長柄濾頭、濾板拆除——挑耳基面處理——環(huán)氧樹脂砂漿抹面——改性環(huán)氧漆防腐——池內(nèi)清理——濾板安裝——濾板縫封閉——高壓化學灌漿——壓板高強灌漿料包裹 (支模、灌漿)——養(yǎng)護、清理——長柄濾頭安裝。

方案解析圖見圖6。

圖6 挑耳防腐處理方案圖

4.2 濾板梁防腐處理

挑耳防腐處理完成、濾板安裝完全后即可進行濾板梁高壓注漿施工。

a． 清理:詳細檢查、清理干凈需要施工的區(qū)域，清除砼表面析出物，確保表面干凈。

b． 布孔:確定灌漿孔位置及間距，鉆孔間距15～20 cm(施工時根據(jù)現(xiàn)場具體情況確定)。

c． 鉆孔:使用手是鉆等鉆孔工具沿構件接觸縫兩側進行鉆孔，鉆頭直徑與注漿嘴 (止水針頭)直徑一致，鉆孔角度≤45°，鉆孔深度8 cm，鉆孔必須達到濾板梁與濾板的接縫處。

d． 埋嘴:在鉆好的孔內(nèi)安裝灌漿嘴 (止水針頭)，并用專用內(nèi)六角扳手擰緊，使灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙，不滲漏。

e． 封縫:將濾板梁和濾板之間的縫隙用水泥基防水材料進行封閉處理，目的是在灌化學漿時不跑漿。

f． 灌漿:使用高壓灌漿機向灌漿孔內(nèi)灌注化學灌漿料。平面可從一端開始，單孔逐一連續(xù)進行。當相鄰孔開始出漿后，保持壓力3～5 min，即可停止本孔灌漿，改注相鄰灌漿孔。

g． 拆嘴:灌漿完畢，確認不漏后敲掉外露的灌漿嘴，清理干凈已固化的溢漏出的灌漿液。

h． 封口:用環(huán)氧樹脂膠泥進行灌漿口修補、封口處理。

具體流程如下:濾板梁角縫封閉——高壓化學灌漿——壓板高強灌漿料包裹 (支模、灌漿)——養(yǎng)護、清理。

4.3 濾板緊固件防腐處理

每個水池的高壓注漿完成后進行濾板緊固件的壓板灌漿，在每個濾板壓板的位置做15 cm×15 cm×8 cm灌漿料保護塊。首先將每個濾板壓板進行除銹處理，將每個壓板周圍2.5 cm寬范圍內(nèi)鑿毛清理，經(jīng)驗收合格后進行高強灌漿料灌漿。灌漿前清理灌漿部位積水，將灌漿料重量的12%～15%加水量加水攪拌 (機械攪拌2～3 min，人工攪拌5 min以上)。施工完畢后立即噴灑養(yǎng)護劑或覆蓋塑料薄膜陰濕養(yǎng)護3～7 d。

方案解析圖見圖7。

圖7 濾板頂梁埋件防腐處理方案圖

質(zhì)量保證:為保證施工質(zhì)量，上述方案由專業(yè)防腐施工隊伍實施，并結合現(xiàn)場實際情況制定了詳細可行的施工組織方案。

防腐效果:經(jīng)處理后，V型濾池挑耳及濾板頂梁埋件均得到了封閉。而濾板緊固件壓板高強灌漿料灌漿后效果不好，改用環(huán)氧漆防腐處理，滿足腐蝕防護要求。

［1］ 鐘趙江，張 耀，王芷芳．核電站海水系統(tǒng)對設備管道的腐蝕與防護［J］．全面腐蝕控制，2007，21(3):25－27．

［2］ 劉伯東．海水淡化設備防腐工藝的防腐研究［J］．華北電力技術，1999，28(2):13－14．

［3］ 劉飛華，任 愛，楊 帆，等．核電站海水冷卻系統(tǒng)的腐蝕與防腐蝕設計［J］．腐蝕與防護，2007，28(6):313－316．

［4］ 汪長春，王成銘，鄭文遠．大亞灣和嶺澳核電站海水冷卻系統(tǒng)的腐蝕與控制 ［J］．電力安全技術，2009，11(2):18－20．

［5］ 李 敬，劉貴昌，王 瑋，等．碳鋼在反滲透水中耐蝕性研究 ［J］．廣州化工，2009，37(4):95－97．