核电厂大件设备防腐措施与建议

王 煜

（深圳中广核工程设计有限公司，广东深圳 518100）

0 引言

目前，我国已建和在建的核电厂大多数分布在沿海地区，受环境影响，设备的腐蚀速度较快。其中，福建省及其以南地区属于亚热带季风型海洋气候，浙江及其以北地区属于温带季风型海洋气候。海洋性气候温润潮湿、水汽中富含Cl-，且其主导风向大多数从沿海吹向内地。大部分核电厂位于长江以南的沿海区域，降雨量大，空气湿度高，而长江以南沿海区域不仅降雨量大且位于我国酸雨高发区，其腐蚀环境尤为恶劣。

大亚湾核电厂濒临南海，属南亚热带季风性气候，厂址周围年降雨量超过2000 mm，且冬季风速平均达到6 m/s。厂址大气中的污染物，特别是氯离子等腐蚀性介质对核电厂设备具有较强的腐蚀、破坏作用，直接影响其使用寿命。

1 设备腐蚀现状

由于核电厂的部分设备生产周期较长，且设备引入的时间又相对靠前，所以设备生产及到货往往早于项目核准时间。大亚湾核电厂就面临该问题，受制于国家审批进展，项目核准时间一直无法确定。在面临开工呼声较高时，按照工程二级进度，现场的CA01 、CA20 等模块均需要在主体工程开工后两个月即可吊装就位，由于拼装周期的存在，因此需要提前于主体工程就要开始拼装。

设备拼装好后，由于设备体积大，无法进行室内仓储，露天仓储设备的腐蚀速度往往比放入设备储存仓库的腐蚀速度要快很多。且模块主要由碳钢和部分304 不锈钢组成，由于超期存放，腐蚀比较严重（图1）。

图1 模块支架锈蚀严重

尤其值得注意的是，在实际工作中，核电设计人员往往采用按大气腐蚀性分类C5 指导进行防腐蚀设计（设计标准见表1），以覆盖我国沿海所有腐蚀性环境，而不进行详细的大气腐蚀性分类调查和区分。部分大件设备的防护涂层虽然原始设计即为室外涂层，但由于未进行环境腐蚀性调研，面对极端腐蚀性环境CX，仍存在发生严重腐蚀的风险。

表1 大气环境腐蚀性分级表

2 现场腐蚀环境调查

依据国家现行的法律、法规、规定、规范和相关文件要求，该核电业主公司委托相关单位完成的《某核电厂厂址大气污染物采集、测试与分析报告》（以下简称“报告”），据其监测结果显示，该核电厂厂址附近某年1 月中旬到2 月中旬，氯离子浓度（沉降量）平均值为79.2 g/（m2·d），氯离子的瞬时平均值浓度23.3 g/m3，与其他厂址相似，SO2瞬时含量比较低、甚至无法检出，监测期间仅检测到一次降雨；污染物采集期的湿度为全年较低季节。

鉴于该核电厂现场设备设施腐蚀现象明显高于其他核电现场，且对原来报告中的检测数据存疑，该核电厂委托专业机构重新开展大气腐蚀因素监测，采用累积法监测大气和降雨中的SO2和Cl-浓度，监测雨水pH 值，监测周期为1 年。

监测结果表明，该核电厂址Cl-浓度的年平均值及峰值均高于其他临海厂址，尤其降雨中的Cl-浓度甚至比其他沿海电厂高10 倍有余。因此需要对原监测数据进行修订，作为设备防腐的输入依据。

研究了两种防腐材料的具体性能，包括无机富锌底漆（75 μm）+环氧封闭漆（25 μm）环氧云铁中间漆（120 μm）+聚硅氧烷面漆（60 μm）和ZD700 环氧富锌底漆（80 μm）+EZ28 环氧云铁中间漆（120 μm）+FC1200 氟碳面漆（60 μm）两种防腐形式。通过暴晒试验，加速防腐层的老化速度，确定适用于现场防腐的材料。

针对试验研究成果，对核电厂设备在使用年限内（核电厂总体寿期为60 年）可能遭受的腐蚀有充分的估计，并提出防腐方案，如采用符合室外环境条件的涂层设计，关键设备在寿役期间受腐蚀严重建议进行特殊防护或更换材料等措施。

3 腐蚀原因分析

3.1 腐蚀环境认识不足

原先设计过程中引用的厂址大气污染物采集、测试与分析报告由于测量周期不足，按照大气腐蚀性分类C5 指导进行防腐蚀设计，而后来经过全周期测量，大气腐蚀分类远超过C5 类的腐蚀速度，接近Cx 的极端腐蚀环境。

3.2 防腐余量不足

由于设计过程中，没有考虑大件设备需要在恶劣的腐蚀环境下长时间储存，腐蚀防护措施不当，腐蚀余量考虑不足，导致该核电厂在项目重启时，可能面临大件设备因厚度不足无法继续使用的后果。

3.3 腐蚀防护措施不当

大件设备的防护涂层通常是针对建成后的室内环境条件设计，并未考虑室外条件下，暴露在盐雾氛围及高湿环境，涂层通常未进行凝露试验和中性盐雾试验，涂层在受到盐雾及高湿环境极易损坏，进而导致设备腐蚀。

4 防腐措施优化建议

4.1 防腐涂料优化

根据设备环境条件选择合适的涂层，并对涂层进行适宜的试验验证，确保能否起到有效防腐效果。如：采用黑色无机防腐涂料，该防腐涂料是改性溶液，由于该防腐材料由无机聚合物螯合，耐酸时间长，可有效保护基材；且该防腐涂料能通过化学键、离子键与基体表面牢固结合涂刷后和基体，附着力强，不起皮脱落；耐酸耐碱性强，耐重腐蚀时间长，长期在重环境下保护基体；改性螯合成膜溶液，能通过化学键、离子键与基体表面牢固结合涂刷后和基体，附着力强，不起皮脱落。

4.2 定期维护与检查

定期进行设备检查与维护，在发现有涂层鼓泡、剥落等失效情况发生生时，及时进行处理和修复，防止腐蚀进一步扩大。

4.3 建立低盐度的小环境

对大件设备进行包裹覆盖，并对包裹内的大件设备进行监测，在天气条件具备的前提下进行晾晒，以降低包裹内的环境湿度。增设模块顶盖，避免酸性降雨直接冲刷大件设备。

4.4 建立设备专项档案

建立设备专项档案，为设备的日常维护和保养提供依据，定期对模块的腐蚀程度进行检测，定期测量设备厚度。对于腐蚀较严重的区域，增加洗除锈蚀层的频率，并及时涂抹防锈油。

4.5 增加经费投入

投入专项费用，用于设备的防腐，如涂抹防锈漆及防锈油、定期修复保护层等。对于部分可以采用电泳防腐、黑化及磷化的部件，应及时采用有效的防腐措施，降低腐蚀风险。

5 结束语

通过全方位落实防腐措施，设备在相同的腐蚀环境下，腐蚀速度明显下降，为大件设备在项目重启后依然可用提供保障。由于设备可用，为该核电厂节约了工程造价，同时也避免了大件设备受腐蚀后因不满足原设计要求而进行可用性论证导致的工期延长。