碎石過濾器陰極保護(hù)系統(tǒng)異常原因

費克勛，劉曉軍

（蘇州熱工研究院，蘇州215004）

國內(nèi)某電站機組首輪大修期間，檢查發(fā)現(xiàn)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)一個碎石過濾器CRF504FI表面大面積出現(xiàn)不同程度的銹蝕，見圖1（a），（b）。與其余三個相同的碎石過濾器CRF501～503FI比較，其余三個表面均未見明顯腐蝕，見圖1（c），（d）。

碎石過濾器安裝于與海水管道相連的筒體內(nèi)，主要作用是在海水進(jìn)入凝汽器前對海水中固體碎片進(jìn)行過濾，防止固體碎征損傷和堵塞凝汽器傳熱管。碎石過濾器長期浸泡在腐蝕性極強的海水環(huán)境中，為抑制腐蝕，采用了犧牲陽極陰極保護(hù)。通過在過濾器上下各安裝四只23kg鋁合金犧牲陽極，犧牲陽極通過螺栓與筒體連接［1］。根據(jù)設(shè)備腐蝕情況，CRF504FI比CRF501～503FI腐蝕嚴(yán)重，現(xiàn)場采用手持式合金分析儀（DS2000型，Innov-X）分析，四個過濾器所采用的材料相同，因此初步判斷L3CRF504FI犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)存在故障，故對犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。

圖1 碎石過濾器腐蝕情況

1 電連接性檢查

采用萬用表（FLUKE 289）對CRF504FI中犧牲陽極與筒體之間電阻、犧牲陽極與碎石過濾器本體（濾網(wǎng)）之間電阻進(jìn)行測量，結(jié)果見表1。碎石過濾器下游四只犧牲陽極與筒體之間電阻為0.02～0.04Ω·cm，表明陽極與筒體連接良好。但陽極與碎石過濾器本體（濾網(wǎng)）之間電阻高達(dá)5.36～14.1Ω·cm，這表明陽極與碎石過濾器本體，筒體與碎石過濾器都沒有良好連接。鋁合金犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)中有效驅(qū)動電壓僅為0.3V，當(dāng)連接電阻過高時，將會導(dǎo)致陰極保護(hù)電流無法輸送到被保護(hù)物，不能達(dá)到腐蝕控制目的。

表1 CRF504FI犧牲陽極連接電阻測試

對CRF501～503FI中電連接性進(jìn)行測量，各過濾器濾網(wǎng)與犧牲陽極之間電阻均保持在極小水平（0.01～0.05Ω·cm），所以得到良好的保護(hù)（見表2）。結(jié)合現(xiàn)場腐蝕情況，不良的電連接性是導(dǎo)致陰極保護(hù)系統(tǒng)失效，結(jié)構(gòu)被腐蝕的根本原因。不良的電連接性不但會導(dǎo)致局部得不到保護(hù)電流繼續(xù)腐蝕，更會造成因設(shè)備各處電位不等而造成雜散電流干擾腐蝕，起加速腐蝕。

表2 CRF501～503FI平均電阻測試

2 電連接性問題分析

圖2為碎石過濾器結(jié)構(gòu)圖。由圖2可見，過濾器本體與筒體之間接觸位置為圖中1，2，3和4四個位置。

圖2 碎石過濾器結(jié)構(gòu)圖

圖3 為圖2中位置1連接結(jié)構(gòu)局部放大圖。在此處，碎石過濾器與筒體采用螺栓連接。筒體及螺栓孔內(nèi)均襯有硬橡膠，因而此處筒體與碎石過濾器完全絕緣。

圖3 位置1的連接結(jié)構(gòu)圖

圖3 為圖2中位置2處的驅(qū)動部件穿過筒體的結(jié)構(gòu)圖。與齒輪罩相連的鋼管穿過筒體時，與筒體接觸部位A為不銹鋼，在部件A與管道之間存在氟橡膠O型圈，此處連接具有不確定性，根據(jù)每次安裝情況不同，電連接性會存在很大差異，可能導(dǎo)通或者絕緣。

圖4 位置2處驅(qū)動部件穿過筒體結(jié)構(gòu)圖

圖2 中排污管3，4和5位置的結(jié)構(gòu)圖見圖5。位置3為排污管穿過筒體位置，排污管通過螺栓與筒體直接相連，因此筒體與排污管之間電連接導(dǎo)通。位置4為支撐與筒體連接位置，支撐通過螺栓連接于筒體與排污管之間，因此支撐也與筒體之間電連接導(dǎo)通。

圖5 排污管3，4和5位置結(jié)構(gòu)圖

位置5為反洗轉(zhuǎn)子與排污管連接部位，局部連接結(jié)構(gòu)如圖6所示。排污管與軸承箱（電木）直接連接，螺栓分兩種連接形式：a類連接中排污管只與電木軸承箱接觸，不能形成電連接導(dǎo)通；b類連接除a類相同部分外，螺栓延伸部分與下部排污管相連。由圖6（b）可見，螺栓與不銹鋼軸承法蘭相連，而不銹鋼法蘭與軸承之間存在氟橡膠O型圈，因此此處連同樣接具有不確定性，根據(jù)每次安裝情況不同，電連接性會存在很大差異，可能導(dǎo)通或者絕緣。

圖6 電木法蘭連接結(jié)構(gòu)圖

綜上所述，以圖2中5部分為邊界，以下部分的排污管與筒體連通，已以上部分連接不確定。推斷下部排污管應(yīng)受到陰極保護(hù)，現(xiàn)場檢查（見圖7）發(fā)現(xiàn)排污管和支撐表面呈金屬光澤，沒有腐蝕跡象，但其上部反洗轉(zhuǎn)子表面出現(xiàn)嚴(yán)重銹跡，與推論吻合，因此該過濾器中排污管與反洗轉(zhuǎn)子絕緣。

圖7 排污管和支撐腐蝕情況

3 改進(jìn)措施

陰極保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮作用必須保證犧牲陽極與被保護(hù)結(jié)構(gòu)物之間電連接導(dǎo)通，而經(jīng)過上述分析，碎石過濾器與筒體之間沒有固定的電連接，只有2、5區(qū)域（圖2）存在不確定性的電連接，因此該陰極保護(hù)系統(tǒng)可靠性不能保證。

為保證陰極保護(hù)系統(tǒng)可靠，采取了以下措施：

（1）安裝固定電連接導(dǎo)電片 根據(jù)現(xiàn)場分析，可以將碎石過濾器與筒體連接螺栓和犧牲陽極固定螺栓采用導(dǎo)電片連接，如圖8。該兩個螺栓分別與碎石過濾器、犧牲陽極完全導(dǎo)通。通過安裝導(dǎo)電片可以保證碎石過濾器與犧牲陽極之間形成良好的電連接性。

（2）回裝后測量電連接性 在碎石過濾器檢修工作結(jié)束，設(shè)備組裝完成后，按圖9測量A-B，AC，D-E，D-F之間電阻，保證每個部件都與犧牲陽極保持電連接導(dǎo)通，以確保陰極保護(hù)系統(tǒng)正常運行。