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我國核電站預防性防腐蝕管理

2022-07-14 16:54:25 作者：但體純，劉聰,等來源：腐蝕與防護分享至：

自20世紀80年代，我國核電站開始建設并投入運營，截至2019年12月，在役、核準及在建核電機組總數達到63臺。我國核電站以壓水堆核電機組為主，金屬構件腐蝕引起的設備失效是影響設備運行可靠性的重要因素（設備材料腐蝕與防護屬于系統設備可靠性范疇），并越來越受到核電機組運營方及核安全監管當局的重視。

與設備維修管理類似，核電站腐蝕管理分為預防性和糾正性兩種。預防性防腐蝕管理是指依據核安全法規、核安全導則和相關技術標準，從機組設計、投入商業運行到退役期間，為控制或減緩設備和結構腐蝕而開展的計劃性、主動性腐蝕管理活動的總和。廣義的預防性防腐蝕管理包括設備預防性維修中涉及部件腐蝕狀態檢查與評估相關活動、運行水化學控制評估及優化活動，如蒸汽發生器二次側視頻檢查及水力清洗、隱藏鹽返回評估等。

預防性防腐蝕管理的早期歷程

我國核電站早期防腐蝕管理以糾正性防腐蝕管理為主。例如，大亞灣核電站曾出現凝汽器水室及海水進水管腐蝕穿孔、輔助冷卻水系統過濾器內襯破損導致殼體腐蝕破損，以及循環水過濾系統反沖洗水管道腐蝕破損等較為嚴重的腐蝕問題。根據大亞灣核電站防腐蝕專業工作項目統計結果，2001至2003年大亞灣核電站防腐蝕維修項目呈逐年上升的趨勢。早期，僅核島重要冷卻水系統（SEC）與腐蝕相關的糾正性維修工作票5年內累計達到657張。這些腐蝕問題影響著核電機組系統的長期安全、穩定運行。

針對日益突出的腐蝕損傷及失效問題，現行的糾正性防腐蝕管理活動及部分預防性防腐蝕管理活動缺乏系統性，大亞灣和嶺澳核電站運營方防腐蝕部門率先于2005年開始規范實施“預防性維修防腐蝕管理大綱”，并以此為標志建立起預防性防腐蝕管理體系。在此之后，秦山一期、二期以及三期核電站借鑒大亞灣預防性防腐蝕管理的良好實踐經驗分別建立了設備預防性防腐蝕大綱，并通過單獨執行或與預防性維修聯合執行的防腐蝕檢查與修復項目，建立了核電站預防性防腐蝕管理體系。

預防性防腐蝕管理的最新進展

1 國內預防性防腐蝕管理的最新實踐

在核電技術支持單位的大力推動和支持下，各主要核電基地及運營機構陸續接受預防性防腐蝕管理的理念并不斷貫徹融入防腐蝕管理實踐中。

據統計，中核集團所屬某核電站編制了反應堆冷卻劑系統等近60個系統的設備預防性防腐蝕大綱，制定防腐蝕實施專項及其對應的實施時機與周期，以及用于防腐蝕實施項目的具體規程，包括涂層外觀檢查程序、金屬基體腐蝕檢查程序、設備橡膠襯里檢查程序、設備襯膠施工及修復程序、金屬表面涂裝及涂層修復程序以及犧牲陽極檢查程序等6項防腐蝕實施程序。

寧德核電站在機組工程建設階段已建立針對30余個系統、構筑物的預防性防腐蝕大綱和巡檢大綱，并編制了部分系統的防腐標準包、設備防腐蝕糾正性維修預案及防腐蝕管理導則。實施結果表明，該體系及方法在加強安裝期間寧德核電現場腐蝕敏感設備的防腐蝕管理中起到了較好的作用。

臺山核電站、紅沿河核電站甚至在工程建設階段就開始跟蹤設備的典型腐蝕問題，并采取了針對性的防腐蝕改進措施。

秦山三期核電站對既有設備防腐蝕大綱進行升版優化，在此基礎上建立了以防腐蝕大綱為中心覆蓋全廠材料防腐蝕分級的管理體系。該分級管理體系包括環境分類和腐蝕性分級、材料分類及耐蝕性評價、腐蝕與防護工作開展程度、防腐蝕大綱可執行項目組織規劃等內容，尤其將材料腐蝕管理等級細化為全面跟蹤（A級，執行周期為1個大修周期）、重點關注并長期監督（B級，執行周期為2個大修周期或金屬在役監督周期）、定期關注并適當監督（C級）以及按需求關注（D級）4個等級。實踐證明，分級管理效果良好，2007至2016年期間，大綱年總執行條目由1200余項逐步完善并合并為600余項，覆蓋了全廠所有材料的防腐蝕需求，同時有效集中了資源，完成了材料防腐蝕重點工作并保證了涂層（含涂裝工藝）、陰極保護、選材等防腐蝕措施的預期有效性。

2 預防性防腐蝕管理標準規范

核電站設備維修、在役檢查管理可依據核安全法規、技術導則及相應技術規范（如ASME規范）執行，而預防性防腐蝕管理并無相關的標準或導則可遵循，早期防腐蝕管理主要參考常規電力、化工行業標準以及美國電力研究院（EPRI）、國際原子能機構（IAEA）提出的技術導則開展各項防腐蝕管理活動。

隨著防腐蝕管理實踐的不斷深入，核能行業相關機構向國家有關部門提出并組織編制了專門針對核電站預防性防腐蝕管理的標準。這些標準包括GB/T 25314-2010《核電廠機械設備腐蝕管理大綱內容要求》，GB/T 31404-2015《核電站海水循環系統防腐蝕作業技術規范》，NB/T 20221-2013《壓水堆核電廠二回路熱力設備腐蝕檢查》，NB/T 25032-2014《核電廠二回路壓力容器停用保養導則》，NB/T 20133-2012《壓水堆核電廠設施設備防護涂層規范》，NB/T 20543-2019《核電廠腐蝕管理導則》。

從這些標準的名稱及主要內容可以看出，預防性防腐蝕管理專項標準是在近十年內逐漸建立并得到完善的。這些標準從防腐蝕大綱內容要求、腐蝕敏感關鍵設備篩選分級以及腐蝕狀態檢查與保養監督評估等方面作出了明確規定（推薦性），有力推動了核電站預防性防腐蝕管理活動的規范化并切實提升了防腐蝕工藝與質量控制技術水平。但目前對于核電設備防腐蝕設計及工藝技術還缺乏相關規范，不利于推動預防性防腐蝕管理活動在核電工程設計階段的規范化控制。

體系建立中應注意的問題

核電站運行階段預防性防腐蝕管理體系的建立以防腐蝕大綱編制及相應執行程序文件體系的建立為標志，而且應緊緊圍繞設備實際運行狀態對該體系不斷進行優化升級，并對防腐蝕實施項目及執行規程進行調整。

1 預防性防腐蝕大綱與其他大綱的關聯性

為明確各個大綱規定的范圍及側重點，建立的預防性防腐蝕大綱應與在役檢查大綱、金屬監督大綱、預防性維修大綱具有良好匹配關系，并梳理出這4個大綱文件的管理范圍及側重點。圖1為預防性防腐蝕大綱與其他大綱的關系，表1匯總了預防性防腐蝕大綱與其他大綱的差異。

圖1 預防性防腐蝕大綱與其他大綱的關系

表1 預防性防腐蝕大綱與其他大綱差異性分析

以某電廠反應堆冷卻劑系統（RCP）為例，其反應堆壓力容器（RPV）、蒸汽發生器（SG）、穩壓器、主管道等關鍵設備的內外部防腐蝕狀態可通過在役檢查大綱、預防性維修大綱來管控，但針對設備支撐的腐蝕檢查及防腐蝕處理，預防性維修大綱未涉及或其管理范圍未能將最新防腐蝕先進實踐反映出來，因此需要另行編制預防性防腐蝕大綱及實施程序來進行管控。又例如，某核電廠高壓加熱系統預防性防腐蝕系統分大綱中，其預防性防腐蝕項目共計34項，其中30項為例行維修或防腐蝕檢查中發現的需要進行防腐蝕的項目，其余4項為國際、國內運行經驗證明需要進行防腐蝕的項目。

2 設備腐蝕狀態檢查結果在防腐蝕實施項目中的應用

根據已建立的設備預防性防腐蝕管理體系，在防腐蝕大綱系統分大綱的編制過程中，應了解現場設備及其腐蝕狀況，通過防腐蝕措施更替或修復措施使設備防腐蝕措施的整體性能參數不降低或至少達到原同等水平，不至于影響其預期功能甚至影響整個設備和系統的預期功能。在制定針對單個具體設備的預防性防腐蝕實施項目時，應根據設備防腐蝕措施使用或操作說明書確定防腐蝕措施的固有壽命周期。根據設備重要性確定在其固有壽命周期內設備預防性防腐蝕檢查或修復的次數，重視設備防腐蝕狀態變化的根本原因分析，審慎確定當前防腐蝕狀態影響防腐蝕項目實施周期的定量化判據。

某核電機組某次大修共計完成的71項防腐蝕檢查，主要包括襯膠破損、襯膠鼓泡、部件穿孔、裸金屬海水腐蝕、涂層脫落、縫隙腐蝕、犧牲陽極脫落等，防腐蝕問題類別對應的腐蝕問題事件數量如圖2所示。可以看出，裸金屬海水腐蝕在所有腐蝕問題事件中占比最大，這些腐蝕問題可能與管道選材、防腐蝕措施選用不當有較大關系，而襯膠破損、涂層脫落等更多與襯膠、涂裝工藝與表面預處理有關，這些問題應在防腐處理實施工藝控制（含人員資質及施工質量過程控制）規程中予以更多關注。

圖2 某核電機組大修期間防腐蝕問題類別及對應事件數量

對于腐蝕、磨損等隨時間逐漸變化的因素，應在設備檢修后連續兩個周期內，核查是否因同樣原因導致維修過程出現不滿意的情況，或進行糾正性維修。如果出現同樣原因導致維修過程出現不滿意的情況，則依據具體結果采用差值法推算周期延長半年后的情況，若情況可接受，則據此可確定出新的防腐蝕實施項目執行周期。

結束語

我國核電站防腐蝕管理經歷了由糾正性向預防性轉變、由機組在役運行階段擴展至工程建設階段的過程，并在主要核電站建立了以預防性防腐蝕大綱為中心覆蓋全廠設備材料防腐蝕分級的管理體系。根據核電站防腐蝕管理最新實踐初步建立了防腐蝕管理技術標準體系。預防性防腐蝕大綱匹配其他維修運行技術程序實施防腐蝕措施管理，并強調將設備防腐蝕狀態檢查結果應用于預防性防腐蝕實施項目制定時，應注重分析防腐蝕措施失效的根本原因、驗證防腐蝕工藝措施固有壽命周期結果等。

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