点腐蚀防护在核电站蒸汽发生器传热管中的探讨

蔡长磊（山东核电有限公司，山东　海阳　265166）

点腐蚀防护在核电站蒸汽发生器传热管中的探讨

蔡长磊
（山东核电有限公司，山东海阳265166）

摘要:蒸汽发生器传热管中出现的微小穿孔被称为点腐蚀。点腐蚀的产生原因是局部腐蚀电池的形成。由于点腐蚀的出现不但会造成由于穿孔而导致的降质，还会引发由于局部腐蚀先导而导致的核电站强迫停堆事故，因此对于核电站蒸汽发生器传热管点腐蚀的保护显得十分重要。本文对点腐蚀的发生原因和预防措施进行分析论述，以期为核电站蒸汽发生器产热管的优化提供参考。

关键词:蒸汽发生器；点腐蚀；核电站

0　前言

腐蚀点是一种严重的降质机理，一旦管壁材料出现少量损失，就会造成管壁穿孔，局部腐蚀常常是由于点腐蚀所造成的。当出现疲劳降质时，随着交变应力的作用，会造成疲劳裂纹的扩展由此而引发管壁破裂。而点腐蚀的发生也会导致核电站被迫停堆。本文中，笔者对点腐蚀的发生原因和预防措施进行分析论述，以期为核电站蒸汽发生器产热管的优化提供参考。

1　蒸汽发生器传热管的点腐蚀

1.1点腐蚀的发生机理

一般情况下，处于腐蚀环境中的材料容易受到环境的影响而发生均无腐蚀，但除了均匀腐蚀外，金属也常会因局部腐蚀而遭受点腐蚀的侵害。该类腐蚀的发生多出现于金属氧化膜的破损部位。点腐蚀一旦出现，就会引发由于自维持或者自催化而导致的腐蚀坑的自激或者扩张，管壁由此遭受破损。点腐蚀是目前最具侵蚀能力的一种腐蚀作用之一。

点腐蚀的产生会伴随着点腐蚀电位的出现，随着腐蚀电位的升高点腐蚀所受到的阻力也会逐步增加。为此，点腐蚀电位也就成了能够衡量钝化膜稳定性的一种重要变量。点腐蚀的发生机理如下：由于蒸汽发生器传热管在泥渣堆中随着金属离子以及氧浓度的缩减而出现局部的腐蚀点，或在二次侧介质的湍流、一次侧交变应力、化学侵蚀的作用下，出现氧化膜(或钝化膜)破裂现象，当氧化层脱落时，就会使得管壁形成点腐蚀。坑内的氧损耗将会使其表面形成氧浓度差电池，此时腐蚀坑的穿透速率将会进一步加快。

1.2点腐蚀的环境因素

氯化物、硫酸盐等杂质的出现是产生杂质的主要原因，而杂质的出现也是导致凝汽器泄漏、焊缝泄漏以及树脂颗粒和离子交换引发化学反应的主要因素。点腐蚀就是由于这些酸性杂质使得材料产生局部酸化而导致的。如果环境中存在铜离子，或者环境被氧化，那么这种腐蚀现象将会被加剧。加上管壁上的污垢聚集，终会导致化学杂质的浓缩从而加剧点腐蚀过程。

2　点腐蚀的防护

由于点腐蚀的出现不但会造成由于穿孔而导致的降质，还会引发由于局部腐蚀先导而导致的核电站强迫停堆事故，因此对于核电站蒸汽发生器传热管点腐蚀的保护显得十分重要。对于点腐蚀的预防性管理，旨在防止传热管腐蚀的产生并对缺陷进行及时整治，而损伤管理则是在确定损失出现之后，为对损失加以控制采取的相应检修措施。目前，对于点腐蚀的防护主要包括以下几个方面。

2.1传热材料的选择

铬和镍是比较有效的降低点腐蚀倾向的材料。而钼的加入，能够进一步增强材料的抗腐蚀性。不锈钢能够具备预防点腐蚀的能力主要是由于其能够在材料的表面形成钝化膜，而钝化膜抗腐蚀性的好坏主要取决于材料中的铬和钼的含量。一旦钝化膜受到损伤，或者出现钝化膜不完整情况，就会导致点腐蚀的出现。此时点腐蚀的形成主要是由于不锈钢中的非金属夹杂物的存在，因为不锈钢表面钝化膜的连续性受到破坏，致使金属表层出现了微电池，腐蚀现象由此发生。

热处理合金690是大亚湾、岭澳核电站以及秦山二期核电站蒸汽发生器传热管所使用的共同材料，这种材料也是当前最为普遍的一种传热管材料。合金690是一种奥氏体镍合金，它的铬含量高达28%-31%。由于均匀腐蚀速率很低，导致这种材料在一回路中不会出现应力腐蚀破裂；而二回路中该类材料的抗腐蚀能力和晶间腐蚀能力都很好，在抗点腐蚀性能和物理性能、力学性能方面都有良好的效果。

2.2清洗管板上的泥渣堆和管子

美国某公司依据现场试验，提出了预防性清洗以及恢复性清洗方法来应对传热管的二次侧降质。预防性清洗方法主要用来避免管壁上的污垢以及管板上的泥渣沉积，以防止这些有害物质使得支撑板的缝隙被堵塞，或者管壁上有污垢堆积等。恢复性清洗则是指在有害环境的侵袭下，对环境进行改善。比较常见的方法包括泥渣枪清洗、鼓泡清洗、低压喷淋清洗以及上部管束水力清洗等。

如果所用材料为合金材料，由于这类材料的应力腐蚀和点腐蚀能力较弱，应确保管壁得到冲刷，从而较少杂质堆积导致管材受到侵蚀的可能。当污垢和泥渣的数量达到1360-1810kg时，利用除垢剂进行化学清洗或者在除垢剂处理后的多个换料周期进行上部水管冲洗，都将达到保护管壁的效果。

2.3传热管的无损检测

如果能够对蒸汽发热器的传热管进行无损检测就能够有效的控制点腐蚀的影响，从而减少强迫停堆的发生。点腐蚀坑中的沉积物主要包括硫化物、金属铜以及氧化铬等物质，可以轴向探头的涡流实现对沉积铜的腐蚀检测。由于点腐蚀的尺寸较小，并且会出现大量的铜引发高导电性，使用轴向探头涡流检测的深度准确性将受到一定的限制。此时可考虑选择用双频(100kHz和600kHz)的多参数涡流探头来抑制铜产生的影响。

3　结论

腐蚀处理是一种事后处理现象，具有一定的被动性，难以真正消除腐蚀的目的，为了预防腐蚀现象的发生，就要在腐蚀发生之前加以合理控制。对于点腐蚀的预防性管理，旨在防止传热管腐蚀的产生并对缺陷进行及时整治，而损伤管理则是在确定损失出现之后，为对损失加以控制采取的相应检修措施。由于点腐蚀的出现不但会造成由于穿孔而导致的降质，还会引发由于局部腐蚀先导而导致的核电站强迫停堆事故，因此对于核电站蒸汽发生器传热管点腐蚀的保护显得十分重要。

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