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摘要：重要厂用水系统（SEC）的功能是把由设备冷却水系统（RRI）收集的热负荷输送到最终热阱–海水。用海水来冷却RRI系统的RRI/SEC板式热交换器。某核电机组SEC系统管道材质为碳钢P265GH，内壁采用725-H45-ZF101重防腐涂料，干膜厚度800μm，外加电流阴极保护。某机组在首次大修腐蚀检查中发现SEC系统部分管道法兰面发生了严重的腐蚀，本文针对该问题做了原因分析，并开展了针对性的维修。
关键词：核电厂海水管道；法兰面缝隙；腐蚀原因；解决措施
1 管道腐蚀状态监测方法的基本概述
物理监测法以及化学监测法是管道腐蚀状态监测作业中最常见的监测方法，前者主要通过对锈蚀位置的电阻、热传导以及电磁等参数进行测定来反映实际腐蚀状态，具体主要包括涡流法、射线法以及红外热像法。虽说物理监测法已在实际作业中得到了相对广泛的应用，但结合实际工作现状分析还是化学监测法要更具优势。值得注意的是，化学监测法不仅可以准确测定出管道及相关设备的腐蚀程度，而且能够准确展现出实际腐蚀过程的内在机理信息。随着各类辅助技术的不断完善，电化学腐蚀状态监测技术已成为了金属无损监测中应用最为广泛的技术，也正在逐渐受到重视。未来相信其应用范围将得到进一步拓展，但需要强调的是以“电位监测技术”为主的现场管道腐蚀监测方式可能在特定情况下无法反映出管道的实际腐蚀状态。
2基本概况
重要厂用水系统（SEC）的功能是把由设备冷却水系统（RRI）收集的热负荷输送到最终热阱–海水。用海水来冷却RRI系统的RRI/SEC板式热交换器。某核电机组SEC系统管道材质为碳钢P265GH，内壁采用725-H45-ZF101重防腐涂料，干膜厚度800μ m，外加电流阴极保护。某机组在首次大修腐蚀检查中发现SEC系统部分管道法兰面发生了严重的腐蚀，本文针对该问题做了原因分析，并开展了针对性的维修。
3涂层失效原因
3.1缝隙腐蚀机理介绍
缝隙腐蚀一般出现在狭窄的缝隙，其缝宽必须使浸蚀液能进入缝内，同时缝宽又必须窄到能使液体在缝内停滞，一般发生缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0.025～0.1mm。缝隙腐蚀可分为初期阶段和后期阶段，在初期阶段，缝内外的全部表面上发生金属的溶解和阴极的氧还原为氢氧离子的反应：
阳极
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阴极
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在经过一个短时间后，缝内的氧消耗完后，氧的还原反应不再进行，这是由于缝内缺氧，缝外富氧，形成了“供氧差异电池”。然而金属M在缝内继续溶解，缝内溶液中M+过剩，为了保持平衡，氯离子迁移到缝内，同时，阴极过程转到缝外，缝内已形成金属的盐类（包括氯化物和硫酸盐）发生水解。结果使缝内pH下降，可达2～3，这就促使缝内金属溶解速度增加，相应缝外邻近表面的阴极过程，即氧的还原速度也增加，使外部表面得到阴极保护，而加速了缝内金属的腐蚀。缝内金属离子进一步过剩又促使氯离子迁入缝内，形成金属盐类，水解，使缝内酸度增加，更加促使金属溶解，这就是缝隙腐蚀发展的自催化过程。
3.2管道法兰缝隙腐蚀原因
3.2.1管道法兰结构特点
SEC系统管道内壁采用的是725-H45-ZF101重防腐涂料，干膜厚度800μm，该涂层的特点是硬而脆，脱落以成片脱落为主，现场检查发现管道涂层仅涂装到管道端部，法兰面无涂层，且部分涂层与基材脱落，形成缝隙；另外，管道法兰面没有被垫片全部覆盖，法兰面靠近管道内壁约2cm宽度范围内无垫片。
3.2.2法兰缝隙腐蚀原因分析
根据缝隙腐蚀的原理和SEC系统管道法兰结构的特点可知，SEC系统管道法兰面发生了缝隙腐蚀。由图1可知，管道法兰面形成了两个缝隙：一是涂层与管道基材间的缝隙；二是管道与管道或管道与阀门法兰面间的间隙。因此，法兰面的缝隙腐蚀也有两种类型：一种是管道端部涂层下的基材腐蚀，一个大修周期，腐蚀坑深度可达11.34mm；二是法兰面基材腐蚀，法兰面呈现均匀腐蚀情况，一个大修周期，腐蚀坑深度可达3.84mm。
4修复措施
针对核电厂海水系统管道法兰面腐蚀的问题，核电采用金属修补剂对腐蚀深度较大的部位修补成型，再采用防腐涂层在法兰面整体涂装，避免基材裸露，从而达到保护法兰面的目的，修复效果良好。
5电化学腐蚀监测技术
多功能腐蚀传感器是前文中提到的用以管道内部腐蚀速率监测的核心构件，结合实际行业发展现状分析，这是一种专门用以管道腐蚀状态监测及腐蚀程度判定的新技术。实际应用中，它可以准确测定出通电状态下的管道的腐蚀特性，并反映出自然状态下管道及核电站海水系统设备的腐蚀特征。在此基础上，它还能够获得管道及设备在阴极保护状态下的保护度。其外形结构主要由1支高纯锌参比电极、2支研究电极和1支辅助电极构成。
5.1 腐蚀状态测试
其实金属材料的腐蚀电位与其腐蚀状态之下存在着相互对应的关系。我们可以通过监测工作电极与参比电极间的电位差获得阴极保护之前的金属自然腐蚀电位和阴极保护后的工作电极保护电位，之后就可以参照电位—PH图获得最终的电位监测结果及腐蚀状态。
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图1 管道法兰面缝隙腐蚀示意图
5.2 保护度测试
首先是利用线性极化法测量自然腐蚀电流。实际操作中，依靠三电极体系在工作电极的腐蚀电位附近进行极化处理，再利用腐蚀电流与极化曲线间的比例关系可以求得实际腐蚀速率，两者在腐蚀电位附近的斜率成反比。线性极化法在策略自然腐蚀电流时对金属腐蚀情况的变化拥有较快的反应速度。此外，它还能够连续、不间断地跟踪设备腐蚀速率及变化情况。最后以相同阴阳极极化条件下响应电流的不对称性为依托，我们可以进一步探明设备或管道的孔蚀及其他位置的腐蚀状况。其次利用电化学阻抗谱法测量阴极保护状态下的腐蚀电流变化。如果用电阻、电容等“理想元件”表示体系的法拉第、空间电荷与电子和离子的传导过程，就可以将非均态物质的微观分布阐释清楚。之后对处于稳定状态的三电极体系施加一个趋近于无限小的“正弦波扰动”，最可以得出阴极保护状态下的腐蚀电流变化。
6结束语
海水系统作为核电厂的冷源系统，是保障机组正常运行的重要一环，海水系统管道法兰面腐蚀问题，说明设计部门在管道设计时缺少防腐蚀设计考虑，给机组运行带来了运行隐患，因此，有必要在今后的设计、安装中吸收运行电厂的经验反馈，避免同类腐蚀问题的发生。
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