核电站碎石过滤器阴极保护系统异常原因分析.doc

核电站碎石过滤器阴极保护系统异常原因分析费克勋，刘晓军（苏州热工研究院研究院，江苏 苏州 215004；摘要：本文针对国内某电站机组首轮大修期间发现一个有牺牲阳极阴极保护的碎石过滤器表面大面积出现锈蚀的问题，通过对阴极保护系统进行检查发现该过滤器与牺牲阳极之间连接电阻过大，对设备结构分析表明没有固定的电连接是导致该问题的根本原因，同时给出相应措施。关键词：阴极保护；牺牲阳极；电连接性中图分类号：TG174.3 文献标识码：A 文章编号：Abnormalities Analysis of Cathodic Protection System of Debris FilterFEI Ke-xun, LIU Xiaojun(Suzhou Nuclear Power Research Institute, Jiangsu Suzhou 215004)Abstract: Corrosion was found on a debris filter which was been protecting by sacrificial anode cathodic protection system during the first outage in a Chinese nuclear power station in China. Unusually large connecting resistance was found between sacrificial anode and debris filter after inspecting the cathodic protection system. Equipment structure analysis showed that no fixed electrical connection was the cause of the problem. Corresponding measures were provided at the same time.Key word: Cathodic Protection; Sacrificial Anode; Electric Connection国内某电站机组首轮大修期间，检查发现循环冷却水系统一个碎石过滤器CRF504FI表面大面积出现不同程度的锈蚀，如图1(a、b)所示，与其余三个相同的碎石过滤器CRF501503FI比较，其余三个表面均未见明显腐蚀，见图1(c、d)。图1-1 碎石过滤器腐蚀情况a、b:CRF504FI c、d: L3CRF501503FI碎石过滤器安装于与海水管道相连的筒体内，主要作用是在海水进入凝汽器前对海水中固体碎片进行过滤，防止损伤和堵塞凝汽器传热管，长期浸泡在腐蚀性极强的海水环境中，为抑制腐蚀，采用了牺牲阳极阴极保护对不锈钢裸露在海水中的过滤器设备进行保护，分别在过滤器上下各安装四只23kg铝合金牺牲阳极，牺牲阳极通过螺栓与筒体连接 PKX42EOM001S52B45SS. 岭澳二期设备运行维修手册：二次滤网运行维护手册Z.。根据设备腐蚀情况CRF504FI比CRF501503FI严重，现场采用手持式合金分析仪(DS2000型，Innov-X)分析，四个过滤器所采用的材料相同，因此初步判断L3CRF504FI牺牲阳极阴极保护系统存在故障，特对牺牲阳极阴极保护系统进行检查。1. 电连接性检查采用万用表（FLUKE 289）对CRF504FI中牺牲阳极与筒体之间电阻、牺牲阳极与碎石过滤器本体（滤网）之间电阻进行测量，结果见表1，碎石过滤器下游四只牺牲阳极与筒体之间电阻为0.020.04，表明阳极与筒体连接良好。但阳极与碎石过滤器本体（滤网）之间电阻高达5.3614.1，远远大于金属连接结构，表明筒体与碎石过滤器没有良好连接。铝合金牺牲阳极阴极保护系统中有效驱动电压仅为0.3VDNV RP-B401-2010 Cathode protection designS.作者介绍：费克勋(1979- )，男，湖北仙桃人，工程师，主要从事核电防腐蚀研究及应用。Email：，当连接电阻过高时，将会导致阴极保护电流无法输送到被保护物，不能达到腐蚀控制目的。对CRF501503FI中电连接性进行测量，各过滤器滤网与牺牲阳极之间电阻均保持在极小水平（0.010.05），结合现场腐蚀情况，不良的电连接性是导致阴极保护系统失效，结构被腐蚀的根本原因。表1 CRF504FI牺牲阳极连接电阻测试阳极阳极块与筒体/阳极块与滤网/10.049.8620.045.3630.0214.140.035.96表2 CRF501503FI平均电阻测试编号阳极块与筒体/阳极块与滤网/CRF501FI0.020.04CRF502FI0.030.05CRF503FI0.010.032. 电连接性问题分析碎石过滤器结构如图2所示，过滤器本体与筒体之间接触位置为图中1、2、3、4四个位置，下面对该四个部位电连接性进行分析。图2 碎石过滤器结构图图2中连接位置1为采用螺栓将碎石过滤器与筒体相连，结构图如图3，该处筒体及螺栓孔内均衬有硬橡胶，因而此处筒体与碎石过滤器完全绝缘。图3 位置1连接结构图图2中位置2为驱动部件穿过筒体位置，与齿轮罩相连的钢管穿过筒体时，与筒体接触部位A为不锈钢，但在部件A与管道之间存在氟橡胶O型圈，此处连接具有不确定性，根据每次安装情况不同，电连接性会存在很大差异，可能导通或者绝缘。图4 驱动部件穿过筒体结构图图2中排污管3、4、5部位局部放大图见图5。位置3为排污管穿过筒体位置，排污管通过螺栓与筒体直接相连，因此筒体与排污管之间电连接导通。图2中位置4为支撑与筒体连接位置，支撑通过螺栓连接于筒体与排污管之间，因此支撑也与筒体之间电连接导通。图5 排污管连接结构图图5中5部位（同图2中5）为反洗转子与排污管连接部位，局部连接结构如图6所示，排污管与轴承箱（电木）直接连接，螺栓分两种连接形式，A类连接中排污管只与电木轴承箱接触，不能形成电连接导通，B类连接除A类相同部分外，螺栓延伸部分与下部排污管相连。从图6B中看到，螺栓与不锈钢轴承法兰相连，而不锈钢法兰与轴承之间存在氟橡胶O型圈，因此此处连同样接具有不确定性，根据每次安装情况不同，电连接性会存在很大差异，可能导通或者绝缘。AB、图6 电木法兰连接结构图根据上述分析，图2中5部分以下与筒体连通，而以上部分连接不确定，推断下部排污管应受到阴极保护，从现场检查，如图7，排污管和支撑表面呈金属光泽，没有腐蚀迹象，但其上部反洗转子表面出现严重锈迹，与推论吻合，因此该过滤器中排污管与反洗转子绝缘。图7 排污管和支撑腐蚀情况3. 改进措施阴极保护系统发挥作用必须保证牺牲阳极与被保护结构物之间电连接导通，而经过上述分析，碎石过滤器与筒体之间没有固定的电连接，只有2、5区域（图2）存在不确定性的电连接，因此该阴极保护系统可靠性不能保证。为保证阴极保护系统可靠，采取了以下措施：1.安装固定电连接导电片。根据现场分析，可以将碎石过滤器与筒体连接螺栓和牺牲阳极固定螺栓采用导电片连接，如图8，该两个螺栓分别与碎石过滤器、