核电厂用水量较大, 我国现阶段核电厂都是建在海滨地区, 核电厂的用水基本由海水获得, 淡水采用海水淡化形式获取。以膜法海水淡化工艺为例, 海滨核电厂海水淡化设备设施的海水腐蚀主要包括海水淡化絮凝池、V型滤池水工构筑物以及过滤器等预处理设备管道等的海水腐蚀。为保证核电厂的安全运行, 必须采取有效措施降低核电厂海水淡化设备设施的海水腐蚀。
核电厂海水淡化系统中, 海水首先进入海水淡化预处理系统的絮凝沉淀池、V型滤池等水工构筑物, 海水淡化预处理系统水工构筑物比较容易受到海水的腐蚀。海水淡化预处理系统的腐蚀会影响化学水处理的运行, 导致制水水质变差, 进而影响核电厂的安全运行, 因此必须采取必要的措施预防和处理海水对海淡预处理系统的腐蚀。
海水对海水淡化絮凝沉淀池、V型滤池等水工构筑物的腐蚀主要出现混凝土的剥落、开裂、埋件锈蚀、钢筋锈蚀等现象, 图1是某核电厂V型滤池受到海水腐蚀后的照片。
(1) 为了确保絮凝沉淀池、V型滤池等水工构筑物不受腐蚀, 首先要做好防腐设计, 混凝土设计选择耐海水腐蚀混凝土, 充分考虑腐蚀性海水的种类, 选择适合的耐海水混凝土配比。内壁、底板等与海水直接接触的部分, 需根据海水的特性选择合适的防腐涂料及防腐工艺。结构设计要考虑海水的腐蚀能力, 钢筋的保护层厚度要满足防止海水腐蚀的条件。
(2) 结构施工工艺、施工逻辑的安排要符合设计要求, 混凝土的选择及配比适应当地海水的特性, 确保材料质量。施工过程中严把质量关, 所有需要防腐的预埋件、锚筋防腐前应做好除锈。混凝土浇筑后, 取出对拉螺栓钢杯等钢筋紧固件时, 需仔细检查, 确保每一个对拉螺栓钢杯都被取出, 并进行缺口封堵。
海水对设备管道的腐蚀主要对金属的腐蚀。海水对金属的腐蚀, 从腐蚀因素讲主要分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀, 其中电化学腐蚀是海水对金属腐蚀的主要因素。电化学腐蚀是金属表面与电解质溶液形成微电池, 发生电化学反应造成的腐蚀。电化学腐蚀主要表现为金属与海水中的氧等由于电极电势的差别, 导致电子转移而形成的腐蚀, 图2所示为海水中的铁的腐蚀反应。阴极反应中铁变成铁离子 (Fe2+) 溶于溶液中反应用 (1) 式表示, 阴极反应使铁离子化, 多余电子和水中溶解氧及水形成OH-, 水中溶解氧反应用 (2) 式表示。
(1) 从设计方面讲控制海水对化学水处理设备的腐蚀, 需要设计人员做好处理海水的设备、管道材质的选择, 如对于泵类的过流海水部件, 尽量选择海水双相钢等耐海水腐蚀较强的材料。另外在系统设计时综合考虑海水的种类和运行条件等因素, 对于长期浸泡在海水中设备, 除选择合适的耐海水腐蚀的材料外, 还需采取必要的防腐措施, 如牺牲阳极保护, 延长设备的使用寿命, 降低系统设备的腐蚀。
(2) 从设备采购方面, 首先要做好供应商的资质审查, 选择好具有较强生产能力的厂家。其次要加强设备监造工作, 控制好设备制造过程中的质量控制点的验收, 尤其像设备封头、观察孔衬胶以及衬胶搭接点这些容易损坏的关键点, 加强设备制造过程的质量控制, 确保设备制造质量。
除了上述设施、设备管道的海水腐蚀问题外, 电解海水制氯系统、排水沟道等也是容易发生海水腐蚀的地方。为防止电解海水制氯系统的腐蚀, 在要选择合适的防腐材料的同时, 需要严格控制整个系统铜件的使用。排水沟道的防腐, 需要选择合适防腐材料, 并确保施工质量。
本文对核电厂化学水处理系统的设备设施容易出现海水腐蚀现象的设备设施, 包括海水淡化水工构筑物、设备、管道等的海水腐蚀问题进行了分析, 通过分析不同的原因提出了相应的解决办法。在实际生产过程中, 还会存在如酸碱腐蚀、次氯酸钠溶液腐蚀等各种腐蚀现象, 这需要我们对出现腐蚀的设施设备进行分析, 并且采取相应的解决对策。
摘要：本文主要对核电厂海水淡化系统设备设施的海水腐蚀问题及其相应的处理办法进行了分析和论述。
关键词：核电厂,水工构筑物,腐蚀机理,防腐处理,海水淡化
[1] 王向会, 董雪.海水淡化厂设施腐蚀与防护[J]中国建筑金属结构, 2013, (8X) :93-93.
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