核电站海水管道腐蚀防护

作者:未知

  摘 要:濱海核电站通常利用海水作为最终冷源来冷却核岛和常规岛的设备产生的热量,同时将热量带入大海。海水作为冷却水源的优点是取之不尽用,但是海水中由于盐分含量高和氯离子含量高,腐蚀性很强,所以冷却系统中与海水接触的管道必须采取严格的防腐措施。目前国内核电站普遍采用重防腐涂层加阴极保护进行联合防护。重防腐涂层比较简单,本文详细介绍阴极保护在滨海核电站海水管道中的应用及相关安装要求,以保证海水管道在寿期内安全、高效运行。
  关键词:核电站;管道;阴极保护;参比电极;电位
  1.阴极保护的结构
  阴极保护是使被保护设备阴极极化,从而消除电化学腐蚀。阴极保护系统运行后,可以保护海水管道及其他海水过流设备,使其不会遭到海水介质的腐蚀,从而延长在役时间。
  有两种办法可以实现阴极保护的目的,即牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。
  1.1外加电流阴极保护
  外加电流阴极保护主要由恒电位仪、辅助阳极、参比电极等组成。
  1)恒电位仪
  由于核电站海水管道需要严格控制保护电位,所以选用恒电位仪。恒电位仪应使被保护管道的保护电位始终处于-0.80V~-1.05V之间(海水中相对Ag/AgCl参比电极)。
  2)辅助阳极
  辅助阳极是外加电流阴极保护中不可缺少的重要组成部分,通过辅助阳极把保护电流送入海水,经海水流入被保护的管道,使管道表面发生阴极极化(防止电化学腐蚀),电流再由管道流入电流负极形成一个回路,这一回路形成了一个电解池,管道为负极处于还原环境中,防止腐蚀,而辅助阳极进行氧化反应,遭受腐蚀。
  目前适于管道阴极保护辅助阳极材料主要有铅银合金阳极、混合金属氧化物阳极和铂阳极。根据管道情况选用插入式结构的铂/铌复合阳极(见图1),阳极体固定在绝缘材料制成的绝缘支座内,通过法兰固定在管道上。
  辅助阳极的数量及布置应以保护电流分布均匀为原则,在阳极间距范围内应能达到保护电位的要求。由于在弯头和弯管处存在电流屏蔽,因此需要考虑橡胶伸缩接头、弯头及弯管等因素,在这些部位增设阳极。
  3)参比电极
  参比电极是一种电位恒定的基准电极,用于系统电位的控制和检测。在测量中用与该电极的电位差来表示被保护物的电位值。在海洋工程环境下,常用参比电极包括铜/饱和硫酸铜电极、银/氯(卤)化银电极、锌及锌合金电极等。
  核电站采用网状结构的Ag/AgCl参比电极,插入式结构(见图2),参比电极体固定在绝缘材料制成的绝缘支座内,通过法兰固定在管道上,这种结构的参比电极便于更换。
  根据阳极分布情况及电位分布情况,参比电极安装在保护最薄弱处(两个辅助阳极中间的位置)或典型位置,即最远离阳极处的电位应≤-0.80V(海水中相对于Ag/AgCl参比电极)。
  在橡胶伸缩节、法兰短管、出口管道等连接件两侧的管道要用电缆跨接起来,确保两侧管道良好的电性连接。
  1.2牺牲阳极阴极保护
  牺牲阳极的基本要求是在海水、淡海水中具有较低的负电位,且稳定;阳极极化小,溶解均匀,产物容易脱落;有较大的电容量及较高的电流效率,且其尺寸不应影响水流及管路的正常功能。
  根据GB/T16166-1996要求,电阻率小于100Ω·cm的海水介质中采用高效铝合金作为牺牲阳极。
  牺牲阳极应采用均匀对称布置,阳极安装位置应考虑电流的屏蔽作用。常规岛海水管道牺牲阳极布置原则为:直管内均匀布置,弯头、阀门及人孔处增设阳极。
  2.安装要求
  2.1外加电流阴极保护
  1)辅助阳极、参比电极的安装
  辅助阳极、参比电极与被保护管道通过法兰以焊接的方式固定
  辅助阳极、参比电极应有较好的密封性,且保证与被保护管道之间的电绝缘性。
  安装完毕后,辅助阳极和参比电极组件不能转动。
  对于安装在管道上的外加电流阳极和参比电极,在核电站极限安全地震震动期间及之后,要保持其结构的完整性,不脱落,不渗漏。
  2.2牺牲阳极安装
  1)牺牲阳极安装前,应在阳极背面(与管壁相接触面)涂防腐漆。
  2)牺牲阳极安装时,阳极背面紧贴管壁,焊接到循环水管道上
  3)阳极表面严禁涂漆或玷污油污。
  4)牺牲阳极安装位置及安装形式应便于检修和更换。
  3.结束语
  由于海水具有强腐蚀性,核电站海水管道不可避免的要受到腐蚀威胁,而阴极保护则在管道防腐中起到了重要的作用,它的安装运行质量决定了管道系统的使用寿命。因此,我们应从核电站安装建设的各个阶段加强对阴极保护系统的管理维护,确保核电站安全、稳定运行。
  (作者单位:襄阳市市政工程设计院有限公司)
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