优化PH控制降低流动加速腐蚀速率的探讨

黄旭 姚景文 刘晓敏

【摘 要】电厂由流动加速腐蚀导致管道管壁减薄、腐蚀产物转移而产生的电厂设备、人员安全等问题已越来越受到各方关注。为了降低流动加速腐蚀速率，在设计阶段就应充分考虑，选用含少量铬元素的材料外，在电厂投运后还可以通过优化二回路pH控制来降低流动加速腐蚀。根据研究表明提高二回路pH值可以明显降低流动加速腐蚀速率。本文介绍了二厂针对流动加速腐蚀采取的pH控制优化方案，提出了目前二厂pH控制存在的问题，及改进措施。

【关键词】流动加速腐蚀 pH优化 pH控制剂

1引言

本厂在历次大修中蒸发器泥渣量较大，经分析泥渣的主要成分是Fe3O4，是二回路材料的腐蚀产物。二回路系统材料在流动加速腐蚀作用下产生的腐蚀产物会随着水流进入蒸发器并沉积下来；同时二回路系统管道管壁减薄。二回路水化学控制的目的就是为了最大限度地保证包括蒸发器在内的二回路系统设备的完整性，减少二回路系统材料的腐蚀及往蒸发器转移的腐蚀产物的量。水化学控制的主要任务是优化pH控制，限制材料腐蚀，为机组稳定运行创造有利条件。

2流动加速腐蚀的机理及危害

2.1流动加速腐蚀的机理

流动加速腐蚀（简称FAC），是一种由于受液体流动的影响而产生的腐蚀。其中包括了浸蚀和流速差腐蚀。包含金属氧化、金属阳离子迁移、金属阳离子溶解的纯电化学腐蚀过程，流体只是加速了这一过程。一般认为，流动加速腐蚀就是碳钢的正常保护性氧化膜溶进流动的水或者汽水两相流中，与流体直接接触的材料表面氧化膜会变薄且保护性降低，同时材料的腐蚀速率变大，最终材料的腐蚀速率与氧化膜的溶解速率达到平衡。

2.2流动加速腐蚀的危害

在流动加速腐蚀作用下管道会减薄，从而导致材料的失效。历史上曾发生过美国萨里核电厂和日本美滨核电厂管道破裂导致人员伤亡的严重事故。因此流动加速腐蚀严重威胁着电厂的安全稳定运行。

二回路系统材料在流动加速腐蚀作用下所剥离的腐蚀产物会随着水流进入蒸发器并沉积下来。每次大修蒸发器泥渣量在110Kg左右，说明二回路系统存在流动加速腐蚀。在机组正常运行期间，应改善二回路水化学条件主要是流体pH值来缓解流动加速腐蚀的腐蚀速率。大量的研究和运行经验表明，提高水汽回路pH值可以有效降低流动加速腐蚀速率。

3提高pH降低流动加速腐蚀的措施

3.1提高给水pH前提条件

二厂二回路采用全挥发处理方法。主给水的pH值控制在9.6～9.7之间，此控制值可以将系统材料的腐蚀控制在可接受水平。正常功率运行期间，二回路水质良好的情况下，精处理处于备用状态，更为二回路pH值提升提供了有利条件。

实施高pH值运行时，二回路水汽系统中的氨浓度升高许多，pH值由9.6～9.7提升到9.8～10.0，对应的氨浓度大概要升高2-3倍。根据以往运行经验，pH值控制在9.6～9.7时，排污除盐床运行周期在2个月左右，如果pH值提高，排污除盐床运行时间将缩短一半，因此有必要进行排污除盐床氨化运行。在加强排污除盐床出口水质以及整个二回路水汽系统水质监督的情况下，进行排污除盐阳床的氨化运行，可以适当延长排污除盐床的运行时间。根据已有的试验数据，排污除盐阳床最长可以多运行5个月时间。因此排污除盐床氨化运行为二回路pH值的进一步提升提供了前提条件。

3.2实施提高pH控制值范围试验

技术规范规定蒸发器主给水pH限值为9.1～10.0，现在实际控制为9.6～9.7，根据国内外电厂运行经验，二回路水处理由低AVT处理转向高AVT处理的趋势。因此实施进一步提高pH控制值范围的试验。将给水的pH提高到9.8～10.0。

联氨通常作为化学除氧剂，在碱性水中是一种很强的还原剂。给水加联氨，就是利用它将水中溶解氧还原，减缓给水系统氧腐蚀。残留的联氨在系统中将分解并生成氨、氮和氢。提高二回路添加联氨的量，可以达到提高二回路pH的目的。

1号机108大修后进行了使用联氨提高二回路pH试验，增加了联氨的加药量，控制二回路主给水pH在9.8～10之间，对应的氨浓度在4.8～8.5ppm。同时给水中Fe从2.5ppb左右下降到1.5ppb以下。

4高pH值控制存在的问题

在正常功率运行期间仅加联氨不加氨，靠联氨分解生成的氨调节pH值。会产生二个问题，①如需稳定高pH值，给水中联氨浓度需增加，使系统环境趋向还原性，增加了流动加速腐蚀的速率。②系统联氨浓度不稳定。

提高pH值后，排污床的运行时间缩短，即使阳床氨化运行，其含有氨的出水对后续的混床运行时间及出水质量都有影响；①氨会将混床树脂上的杂质淋洗下来，影响混床出水水质。②排污床都氨化运行期间，是否能保证出水质量尚不明确。

5结语

随着核电厂的发展，流动加速腐蚀问题越来越得到重视，为有效降低流动加速腐蚀发生在电厂设计阶段就应该充分考虑对易发生流动加速腐蚀的管线、部件应尽量使用含铬元素的低合金钢或碳钢制造，对管道部件的形状应尽量合理避免产生湍流；在运行阶段通过优化二回路的水化学环境来进一步降低流动加速腐蚀，通过提高二回路水汽系统pH值，控制联氨合适浓度，不断优化二回路水化学控制模式，为二回路水汽系统创造一个良好的水化学运行环境，最大程度地抑制流动加速腐蚀等腐蚀现象，维持系统设备的完整性，确保机组稳定运行。

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作者简介：黄旭（1979-），男，工程师，2000年毕业后一直从事核电厂水化学监督管理工作。