我国核电站预防性防腐蚀管理

但体纯，刘 聪，黄红科，刘永刚，唐 毅

(1.中核武汉核电运行技术股份有限公司，武汉 430074；2.海南核电有限公司，昌江 572733)

自20世纪80年代，我国核电站开始建设并投入运营，截至2019年12月，在役、核准及在建核电机组总数达到63台。其中，在役核电机组47台，总装机容量约4 875万千瓦，核准及在建核电机组16台，总装机容量约1 755万千瓦。我国核电站以压水堆核电机组为主，金属构件腐蚀引起的设备失效是影响设备运行可靠性的重要因素(设备材料腐蚀与防护属于系统设备可靠性范畴[1])，并越来越受到核电机组运营方及核安全监管当局的重视。

与设备维修管理类似，核电站腐蚀管理分为预防性和纠正性两种。预防性防腐蚀管理是指依据核安全法规、核安全导则和相关技术标准，从机组设计、投入商业运行到退役期间，为控制或减缓设备和结构腐蚀而开展的计划性、主动性腐蚀管理活动的总和。广义的预防性防腐蚀管理包括设备预防性维修中涉及部件腐蚀状态检查与评估相关活动、运行水化学控制评估及优化活动，如蒸汽发生器二次侧视频检查及水力清洗、隐藏盐返回评估等[2-3]。

1 预防性防腐蚀管理的早期历程

我国核电站早期防腐蚀管理以纠正性防腐蚀管理为主。例如，大亚湾核电站曾出现凝汽器水室及海水进水管腐蚀穿孔、辅助冷却水系统过滤器内衬破损导致壳体腐蚀破损，以及循环水过滤系统反冲洗水管道腐蚀破损等较为严重的腐蚀问题。根据大亚湾核电站防腐蚀专业工作项目统计结果，2001至2003年大亚湾核电站防腐蚀维修项目呈逐年上升的趋势。早期，仅核岛重要冷却水系统(SEC)与腐蚀相关的纠正性维修工作票5 a内累计达到657张。这些腐蚀问题影响着核电机组系统的长期安全、稳定运行[4]。

针对日益突出的腐蚀损伤及失效问题，现行的纠正性防腐蚀管理活动及部分预防性防腐蚀管理活动缺乏系统性，大亚湾和岭澳核电站运营方防腐蚀部门率先于2005年开始规范实施“预防性维修防腐蚀管理大纲”，并以此为标志建立起预防性防腐蚀管理体系。在此之后，秦山一期、二期以及三期核电站借鉴大亚湾预防性防腐蚀管理的良好实践经验分别建立了设备预防性防腐蚀大纲，并通过单独执行或与预防性维修联合执行的防腐蚀检查与修复项目，建立了核电站预防性防腐蚀管理体系。

2 预防性防腐蚀管理的最新进展

2.1 国内预防性防腐蚀管理的最新实践

在核电技术支持单位的大力推动和支持下，各主要核电基地及运营机构陆续接受预防性防腐蚀管理的理念并不断贯彻融入防腐蚀管理实践中。据统计，中核集团所属某核电站编制了反应堆冷却剂系统等近60个系统的设备预防性防腐蚀大纲，制定防腐蚀实施专项及其对应的实施时机与周期，以及用于防腐蚀实施项目的具体规程，包括涂层外观检查程序、金属基体腐蚀检查程序、设备橡胶衬里检查程序、设备衬胶施工及修复程序、金属表面涂装及涂层修复程序以及牺牲阳极检查程序等6项防腐蚀实施程序。宁德核电站在机组工程建设阶段已建立针对30余个系统、构筑物的预防性防腐蚀大纲和巡检大纲，并编制了部分系统的防腐标准包、设备防腐蚀纠正性维修预案及防腐蚀管理导则。实施结果表明，该体系及方法在加强安装期间宁德核电现场腐蚀敏感设备的防腐蚀管理中起到了较好的作用[5]。台山核电站、红沿河核电站甚至在工程建设阶段就开始跟踪设备的典型腐蚀问题，并采取了针对性的防腐蚀改进措施。

秦山三期核电站对既有设备防腐蚀大纲进行升版优化，在此基础上建立了以防腐蚀大纲为中心覆盖全厂材料防腐蚀分级的管理体系[6]。该分级管理体系包括环境分类和腐蚀性分级、材料分类及耐蚀性评价、腐蚀与防护工作开展程度、防腐蚀大纲可执行项目组织规划等内容，尤其将材料腐蚀管理等级细化为全面跟踪(A级，执行周期为1个大修周期)、重点关注并长期监督(B级，执行周期为2个大修周期或金属在役监督周期)、定期关注并适当监督(C级)以及按需求关注(D级)4个等级。实践证明，分级管理效果良好，2007至2016年期间，大纲年总执行条目由1200余项逐步完善并合并为600余项，覆盖了全厂所有材料的防腐蚀需求，同时有效集中了资源，完成了材料防腐蚀重点工作并保证了涂层(含涂装工艺)、阴极保护、选材等防腐蚀措施的预期有效性。

2.2 预防性防腐蚀管理标准规范

核电站设备维修、在役检查管理可依据核安全法规、技术导则及相应技术规范(如ASME规范)执行，而预防性防腐蚀管理并无相关的标准或导则可遵循，早期防腐蚀管理主要参考常规电力、化工行业标准以及美国电力研究院(EPRI)、国际原子能机构(IAEA)提出的技术导则开展各项防腐蚀管理活动。随着防腐蚀管理实践的不断深入，核能行业相关机构向国家有关部门提出并组织编制了专门针对核电站预防性防腐蚀管理的标准。这些标准包括GB/T 25314-2010《核电厂机械设备腐蚀管理大纲内容要求》，GB/T 31404-2015《核电站海水循环系统防腐蚀作业技术规范》，NB/T 20221-2013《压水堆核电厂二回路热力设备腐蚀检查》，NB/T 25032-2014《核电厂二回路压力容器停用保养导则》，NB/T 20133-2012《压水堆核电厂设施设备防护涂层规范》，NB/T 20543-2019《核电厂腐蚀管理导则》。从这些标准的名称及主要内容可以看出，预防性防腐蚀管理专项标准是在近十年内逐渐建立并得到完善的。这些标准从防腐蚀大纲内容要求、腐蚀敏感关键设备筛选分级以及腐蚀状态检查与保养监督评估等方面作出了明确规定(推荐性)，有力推动了核电站预防性防腐蚀管理活动的规范化并切实提升了防腐蚀工艺与质量控制技术水平。但目前对于核电设备防腐蚀设计及工艺技术还缺乏相关规范，不利于推动预防性防腐蚀管理活动在核电工程设计阶段的规范化控制。

3 体系建立中应注意的问题

核电站运行阶段预防性防腐蚀管理体系的建立以防腐蚀大纲编制及相应执行程序文件体系的建立为标志，而且应紧紧围绕设备实际运行状态对该体系不断进行优化升级，并对防腐蚀实施项目及执行规程进行调整。

3.1 预防性防腐蚀大纲与其他大纲的关联性

为明确各个大纲规定的范围及侧重点，建立的预防性防腐蚀大纲应与在役检查大纲、金属监督大纲、预防性维修大纲具有良好匹配关系，并梳理出这4个大纲文件的管理范围及侧重点。图1为预防性防腐蚀大纲与其他大纲的关系，表1汇总了预防性防腐蚀大纲与其他大纲的差异。

图1 预防性防腐蚀大纲与其他大纲的关系

表1 预防性防腐蚀大纲与其他大纲差异性分析

以某电厂反应堆冷却剂系统(RCP)为例，其反应堆压力容器(RPV)、蒸汽发生器(SG)、稳压器、主管道等关键设备的内外部防腐蚀状态可通过在役检查大纲、预防性维修大纲来管控，但针对设备支撑的腐蚀检查及防腐蚀处理，预防性维修大纲未涉及或其管理范围未能将最新防腐蚀先进实践反映出来，因此需要另行编制预防性防腐蚀大纲及实施程序来进行管控。又例如，某核电厂高压加热系统预防性防腐蚀系统分大纲中，其预防性防腐蚀项目共计34项，其中30项为例行维修或防腐蚀检查中发现的需要进行防腐蚀的项目，其余4项为国际、国内运行经验证明需要进行防腐蚀的项目。

3.2 设备腐蚀状态检查结果在防腐蚀实施项目中的应用

根据已建立的设备预防性防腐蚀管理体系[7]，在防腐蚀大纲系统分大纲的编制过程中，应了解现场设备及其腐蚀状况，通过防腐蚀措施更替或修复措施使设备防腐蚀措施的整体性能参数不降低或至少达到原同等水平，不至于影响其预期功能甚至影响整个设备和系统的预期功能。在制定针对单个具体设备的预防性防腐蚀实施项目时，应根据设备防腐蚀措施使用或操作说明书确定防腐蚀措施的固有寿命周期。根据设备重要性确定在其固有寿命周期内设备预防性防腐蚀检查或修复的次数，重视设备防腐蚀状态变化的根本原因分析，审慎确定当前防腐蚀状态影响防腐蚀项目实施周期的定量化判据。

某核电机组某次大修共计完成的71项防腐蚀检查，主要包括衬胶破损、衬胶鼓泡、部件穿孔、裸金属海水腐蚀、涂层脱落、缝隙腐蚀、牺牲阳极脱落等，防腐蚀问题类别对应的腐蚀问题事件数量如图2所示。从图2中可以看出，裸金属海水腐蚀在所有腐蚀问题事件中占比最大，这些腐蚀问题可能与管道选材、防腐蚀措施选用不当有较大关系，而衬胶破损、涂层脱落等更多与衬胶、涂装工艺与表面预处理有关，这些问题应在防腐处理实施工艺控制(含人员资质及施工质量过程控制)规程中予以更多关注。

图2 某核电机组大修期间防腐蚀问题类别及对应事件数量

对于腐蚀、磨损等随时间逐渐变化的因素，应在设备检修后连续两个周期内，核查是否因同样原因导致维修过程出现不满意的情况，或进行纠正性维修。如果出现同样原因导致维修过程出现不满意的情况，则依据具体结果采用差值法推算周期延长半年后的情况，若情况可接受，则据此可确定出新的防腐蚀实施项目执行周期。

4 结束语

我国核电站防腐蚀管理经历了由纠正性向预防性转变、由机组在役运行阶段扩展至工程建设阶段的过程，并在主要核电站建立了以预防性防腐蚀大纲为中心覆盖全厂设备材料防腐蚀分级的管理体系。根据核电站防腐蚀管理最新实践初步建立了防腐蚀管理技术标准体系。预防性防腐蚀大纲匹配其他维修运行技术程序实施防腐蚀措施管理，并强调将设备防腐蚀状态检查结果应用于预防性防腐蚀实施项目制定时，应注重分析防腐蚀措施失效的根本原因、验证防腐蚀工艺措施固有寿命周期结果等。