阴极保护在滨海核电站管道防腐中应用

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1、阴极保护在滨海核电站管道防腐中应用　　【摘要】滨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。本文详细描述了阴极保护在滨海核电站海水管道中的应用，并介绍了阴极保护在安装、调试、运行等各阶段的不同要求。【关键词】核电站管道阴极保护阳极以国内M310改进型100万千瓦压水堆核电站（两台机组）为例

2、，敷设在GA廊道和核岛厂房贝类捕集器之前的SEC（重要厂用水系统）进水管道及核岛厂房溢流堰之前的SEC出水管道采用外加电流阴极保护。另外，SEC泵房中的暗渠连通管、SEC吸水人孔管和CFI（循环水过滤系统）吸水管也采用外加电流阴极保护。常规岛厂房内循环水管道（CRF）和辅助冷却水管道（SEN）则采用牺牲阳极阴极保护。1阴极保护结构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、电缆、接线箱等组成。6（1）恒电位仪：SEC管道在不同的运行时期所需要的保护电流不同，开始运行时所需的保护电流很小，而后期保护

3、电流较大，阴极保护设计容量应按照管道内壁不涂装防腐涂层，管道的防腐功能完全由阴极保护装置承担的标准设计。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。（2）辅助阳极：根据管道情况选用插入式结构的铂/铌复合阳极，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，这种结构的阳极也便于更换，辅助阳极体包括铂铌丝、阳极护套、上下法兰盘、密封函、固定螺栓、垫片等配件组成。由于在弯头和弯管处存在电流屏蔽，因此设计时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

4、：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。对于SEC管道阴极保护系统而言，辅助阳极安装位置间隔比较均匀，管道涂层厚度也涂刷均匀，同时海水导电性非常好，所以管道保护效果会比较均匀，可以选取有代表性的位置来监控阴极保护系统的保护效果。1.2牺牲阳极阴极保护6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。牺牲阳极的合金配方，应能完全适应核电厂海水管道管材、所在海域海水的水质要求；在生产冶炼过程

5、中，应控制合金的纯度严防其他杂质的混入，满足牺牲阳极一次设计使用年限的要求。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：管内均匀布置，弯头、阀门及人孔处增设阳极。2阴极保护主要参数2.1保护电位保护电位不是越低越好，是有限度的，过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气，造成涂层与管道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，碱性环境会加速防腐层的老化。氢原子的析出还可导致金属管道发生氢鼓包进而引发氢脆断裂，所以必须将电位控制在比析氢电位稍正的电位值，此电

6、位称为最大保护电位，超过最大保护电位时称为“过保护”。判断管道是否过保护，要根据管道的断电电位来判断。2.2保护电流密度保护电流密度的大小与管道内壁涂层的种类与厚度、海水流速的大小、管道的材6质、保护年限、管道上的支管有很大关系。根据实际工程情况，涂层的初期破损率按照3%设计，涂层末期破损率按照50%设计。根据保护面积和所要求的涂层破损率，可以计算得到管道在不同破损期所需要的保护电流。3安装3.1外加电流阴极保护（1）辅助阳极、参比电极的安装。施工前应对所有电极进行检查，主要是外观检查，表面不得有油污等杂物，电极表面不能有破损

7、。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。辅助阳极和参比电极安装后的导电杆不得沾染油污和折断以保证有很好的导电性。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。在管道制作时，确定好阳极参比电极的安装位置，在管道水平轴线上开孔，焊接好下法兰，再进行管道内壁的涂料防腐。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SEC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）恒电位仪的安装。恒电位仪安装位置在PX6泵房，提供稳定

8、可靠的电源系统（380V/50Hz）。恒电位仪应放置在通风良好、环境干燥的地方，环境应保持温度小于50℃，安装时应采取适当的防潮措施。恒电位仪应制作支架，固定牢固，便于接线和检修设备，同时应考虑便于今后调试、记录与维修。（3）管道电性连接。被保护的管道必须具有良好的纵向导电连