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摘要：针对核电厂管道，在介绍其流体加速腐蚀作用产生机理的基础上，结合现有的相关运行经验，提出能有效预防流体加速腐蚀的老化管理策略，包含设计和运行两个阶段，旨在为实际的防腐及管理工作提供可靠参考借鉴。
关键词：核电厂；管道腐蚀；流体加速腐蚀；老化管理
核电厂中各类管道错综复杂，虽然为满足运行要求很多管道都使用了碳钢材料，但这种材料会因为流体加速腐蚀而失效，对运行效率及安全都造成很大的影响，因此在实际工作中有必要分析探讨这种腐蚀作用，以明确有效的老化管理策略。
1流体加速腐蚀产生机理
在核电厂中，大部分管线都是采用碳钢材料加工制成的，包括主给水、凝结水、疏水与抽气等管线。在电厂实际运行时，和流体直接接触和相互作用的管线无法避免的会产生腐蚀现象，同时管内流体还会对这一过程起到加剧的作用，这一现象就是流体加速腐蚀现象。通常情况下，管线的碳钢材料会形成一层氧化膜，这层氧化膜会进入到处于流动状态的溜腿当中，使和流体接触的管壁材料厚度减小，导致保护性明显降低，进而使腐蚀产生的速率不断增加，当流体加速腐蚀保持稳定时，材料自身腐蚀速率将和氧化膜实际溶解速率完全相同，而且这一过程将伴随电厂不断运行一直持续[1]。
一般认为流体加速腐蚀是在水中发生的均匀腐蚀的扩展，两者的主要区别为流体加速腐蚀产生氧化膜和溶液界面之间有流体运动现象。因金属表面存在多孔铁磁相膜，所以流体加速腐蚀能分解成以下两个耦合的过程：
其一，在氧化膜和水界面之间产生亚铁离子，这一过程涉及到的反应包括：①铁和水反应生成亚铁离子、氢氧根与氢气，然后亚铁离子和氢氧根反应生成氢氧化铁；铁和水反应还会生产氧化三铁与氢气。通过实验观察可知，在发生氧化反应的铁中，近一半会被转化为氧化三铁。②亚铁离子在多孔氧化层作用下扩散至主体溶液，若氧化层中没有网状流，则亚铁离子发生的扩散将主要由浓度控制。以上反应过程中生成的氢气都会在多孔氧化层的作用下发生扩散，进而进入至金属内。以上两个过程都和均匀腐蚀完全一致。③由于氢离子具有一定还原作用，所以磁铁矿膜会产生溶解。从稳定过程角度讲，氧化膜的实际厚度不会发生变化；而铁磁相膜实际溶解速率主要与其生成速率有关。以上过程会受到溶液实际pH值的作用影响，这是以为氢离子实际上是反应物[2]。
其二，亚铁离子在扩散边界层的作用下不断向主体溶液发生迁移，这一过程主要会受到浓度的控制和影响。若氧化物和溶液界面之间流体速度明显增加，则会使腐蚀产生速率大幅上升。
通过上述分析可得，流体加速腐蚀主要有两个步骤，所有可能对这两个步骤造成影响的因素都会影响到流体加速腐蚀过程，因此在实际工作中除了要充分考虑腐蚀的发生过程，还要对传质时不同因素可能对流体加速腐蚀造成的影响进行分析考虑。需要引起重视的影响因素包括：
（1）流体动力学，如流体的实际流动速度、管道内壁粗糙程度、管道所形成的几何形状、管道内介质的质量等。这一因素的影响机理为影响腐蚀产物的实际传质速率，其影响比较复杂，扩散作用还会受到管壁周围流体实际情况的影响[3]。
（2）环境，如温度的高低、pH值大小、还原剂类型、氧的浓度和水中存在的杂质等。通过观察可知，流体加速腐蚀现象的发生对环境因素是比较依赖的，由这些因素造成的影响往往需要通过长期研究才可以被掌握。现有的结果已经使很多电厂对水化学控制进行了调整和改变，用于避免流体加速腐蚀现象的产生。
（3）金属学，在这里主要指的是钢的化学成分。对于氧化膜而言，其稳定性与溶解度主要由材料自身化学成分及合金元素实际含量决定和控制。
目前已经确定其决定性作用的元素类型为铬，只需要很少的含量就可以使流体加速腐蚀的速率降到极低的程度，甚至可以直接忽略。相关证据表明，当材料中含有铬元素时，即便含量很低，也能起到限制腐蚀产生速率的作用。除此之外，合金材料当中存在的铜元素与钼元素也能起到一定的限制腐蚀产生的作用，这些都可以为实际的老化管理工作提供参考借鉴。
2老化管理
根据国际范围内核电厂现有运行和管理经验，在发生了多起由于流体加速腐蚀引起的事故以后，很多核电厂都对流体加速腐蚀问题引起了高度重视。为了有效预防流体加速腐蚀，避免由此引起安全事故，需要从设计和运行两个不同的阶段入手考虑[4]。
对于设计阶段，为避免流体加速腐蚀现象的产生，针对工况较为敏感的管线，如必须满足既定流体或温度要求的管线，建议优先选择含有铬金属元素的材料进行管道及其部件的加工制作，以此起到使管道及其部件对流体加速腐蚀不敏感的作用；此外，还可通过对管道及部件设计形状或尺寸的适当改变来减少或避免湍流现象的发生。
对于运行阶段，应先对二回路水化学进行适当改善，尤其是pH值控制，通过对pH值的有效控制，减慢由流体加速腐蚀引起的管壁厚度减薄。在制定了对流体加速腐蚀较为敏感的管线清单之后（需通过定期审查来有效补充和完善），借助专门的分析和综合评估软件对目标管道的壁厚减小速率进行分析评估，并有目的和有针对性的做好管壁厚度检测，通过对现场监督检查的全面加强来起到避免由于流体加速腐蚀引起的危害事故的作用，针对老化管理工作制定专门的大纲，旨在为实际的老化管理工作提供可靠参考借鉴[5]。
应重视的是，针对流体加速腐蚀现象开展的项目管理，因为需要管理的管段和管件有很多，在大修过程中可用于进行监督检查工作的时间很少，所以在对监督检查工作进行安排的过程中，一般在工况相同的相似管线当中任选其一，并在同一条管线上选择对流体加速腐蚀最为敏感的进行监督，但这样由于可能发生突发情况，比如工况发生变化等，使需要被监督的管线并未被有效监督，即产生漏检；对此，要制定严谨且保守的工作策略，对管线的监督检查计划予以不断完善，防止漏检现象的发生。
除此之外，针对类型和功能用途有所不同的管道，无论是老化还是失效的产生机理都有可能不同，所以不可绝对的把所有壁厚减小的现象都认为是发生了流体加速腐蚀。比如，对不锈钢管线而言，可能因为机械侵蚀等作用使其壁厚减小，导致失效和破裂，针对这种情况要做好另行分析，然后根据分析结果制定有针对性的处理和管理措施。
3结语
综上所述，在核电厂运行过程中，其管线可能由于流体加速腐蚀作用而产生失效或破裂问题，威胁到电厂的运行安全。对此，以上在明确流体加速腐蚀产生原因的基础上，提出相应的老化管理策略和相关建议，旨在为实际的管线防腐工作提供可靠参考依据。
参考文献：
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[2]李守彬，夏中杰，孔晨光，范岩成.相控阵超声检测技术在核电厂不等厚对接环焊缝检测中的应用[J].压力容器，2020，37（10）：64-69.
[3]梅晓好，魏旭峰，夏军，付勇.核电厂主蒸汽管道振动原因分析与治理[J].工程建设与设计，2020，11（20）：100-101+111.
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[5]郑会，刘蛟，褚凯，李锴.核电厂管道应变疲劳的光纤原位监测与分析[J].设备管理与维修，2020，10（19）：14-16.