外加電流陰極保護系統評估分析及改進

趙興保++喬澤

摘 要：某核電廠用于保護海水系統設備或管道的外加電流陰極保護系統出現異常波動，且設備或管道局部處于非保護狀態，因此對外加電流陰極保護系統及被保護設備特點進行了評估分析，結果顯示，外加電流陰極保護系統分區不均勻是導致設備或管道局部處于非保護狀態的根本原因，并提出了外加電流陰極保護系統的優化改進措施，為類似機組提供參考。

關鍵詞：外加電流 陰極保護 評估分析 改進

中圖分類號：TE83 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（c）-0067-02

Evaluation Analysis and Improvement of Impressed Current Cathodic Protection System

Zhao Xingbao Qiao Ze

（Fujian Fuqing Nuclear Power Co.Ltd， Fuqing Fujian 350318，China）

Abstract：Abnormal fluctuations were found in the impressed current cathodic protection system in the nuclear power plant，and part of the equipment was under unprotectedstate. Analyze on the characteristics of impressed current cathodic protection system displayed that root cause was the uneven zoning.The optimization of impressed current cathodic protection system was put forward improvement measures.

Key Words：Impressed current cathodic protection；Evaluation analysis；Improvement

濱海核電廠通常使用海水作為冷卻水源，但海水中鹽分、氯離子及溶解氧含量導致海水的腐蝕性很強，給設備和管道帶來了極大的安全隱患[1，2]。

外加電流陰極保護系統（簡稱CPA）是向設備施加電流使其陰極極化，達到腐蝕控制目的。某核電廠采用CPA保護循環水過濾系統（簡稱CFI）的鼓形濾網設備和重要廠用水系統（簡稱SEC）的管道，該文對其進行評估分析，并對所存在的問題進行分析討論。

1 陰極保護系統介紹與評估

1.1 CFI鼓形濾網陰極保護

鼓形濾網陰極保護采用分區模式設計，共分為3個區域，濾網外側作為一個區域（一區），濾網內側沿中線分為兩個區域（二區、三區），如圖1所示，每個區域用1臺恒電位儀獨立控制，1個參比電極參與調控。

為驗證CPA的有效性，通過近參比法在鼓型濾網大軸平臺上進行電位檢測，主要包括兩個方面：（1）大軸平臺以下鼓型濾網整體電位分布情況，用于判斷浸水部分整體受保護狀態；（2）大軸平臺某一點在鼓型濾網旋轉周期內的電位變化情況，用于判斷鼓型濾網整體是否受良好保護，其腐蝕狀態是否均勻。電位檢測采用銅/飽和硫酸銅參比電極、高阻抗數字萬用表。選用主軸平臺從左向右均勻分布測試4個點，分別記序號為1～4測試點，每個測試點處從液位處向下每隔1 m測試1個點，如圖2所示，鼓型濾網大軸平臺以下的電位測量結果，其電位基本高于+0.25 V，處于欠保護狀態。

1.2 SEC管道陰極保護系統

SEC管道約長300 m，采用一套陰極保護系統，由一臺恒電位儀獨立控制，布置6個參比電極采集保護電位信號，參比電極1反饋電位值參與恒電位儀的調控，如圖3所示。

為驗證CPA的有效性，通過萬用表對6個參比電極的信號進行實地測量，測量結果表1可見在SEC管道的末端進入核島輔助廠房（簡稱：NX）部分的保護電位高于-0.80 V，處于欠保護狀態。

2 系統分析及改進

2.1 CFI鼓形濾網陰極保護系統

原設計分區是將鼓網的所有不銹鋼網片作為一個保護區域（一區），內部結構分為兩個區域（二區、三區）。其中一區主要包括兩部分：近海端和遠海端，近海端鼓網腔體內的工況是死水區，而且當鼓網進行旋轉時，該區域金屬構件已在海水中極化一段時間；遠海端鼓網腔體內的工況是出水口，出水口水流流速較快，當鼓網旋轉時，該區域金屬構件已在空氣中一段時間，當進入液面以下后需要進一步重新極化，若要達到相同電位，近海端和遠海端所需電流不同。根據陰極保護的工作原理，第一分區由一臺恒電位儀控制，反饋電位僅由兩個區域中的1支參比電極控制，當恒電位儀根據控制參比電極將該區域電位控制在保護范圍以內時，另一區域電位可能存在一些偏差。并且二區和三區為對稱結構，之間電流可能會存在互相干擾。因此，導致鼓形濾網區域CPA保護電位存在偏差，處于欠保護狀態。

經過上述分析，鼓型濾網近海端和遠海端濾網所處的環境介質流速不同，以及浸入海水時網片狀態不同等原因，其所需電流大小存在一定的差異，建議鼓型濾網用于保護不銹鋼網片的近海端和遠海端進行獨立分區，分別為第一區和第二區；而鼓型濾網兩側環境工況和材料本身相同，所需的電流大小也處于同等水平，建議將鼓型濾網兩側同為第三區。

2.2 SEC管道陰極保護系統

SEC管道末端，從GA廊道進入NX廠房，該管段與設備連接后實現了電聯通，出現保護電流的流失，并且該管段進入NX廠房后彎管處較多，其對電流的需求與GA廊道內的SEC直管段不同，因此，作為一個分區不能滿足保護要求。

建議將進入NX廠房的管段進行分區保護，增加1臺恒電位儀；同時增加參比電極監測點，可在法蘭面增加微型參比電極。

3 結語

海水系統的設備或管道在海水環境易遭受腐蝕，采用外加電流陰極保護系統可以有效地降低鋼材的腐蝕速率，從而達到腐蝕控制的目的。但是，外加電流陰極保護系統的分區設置、參比電極數量設置及分布，以及參與恒電位儀調控的控制點選擇尤為重要。在外加電流陰極保護系統分區設置時，需要結合現場實際工況，合理分區布置，才能有效地對海水系統的設備或管道實施保護。

參考文獻

[1] 化學工業部化工機械研究院.腐蝕與防護手冊[M].北京：化學工業出版社，1989.

[2] 楊道武.電化學與電力設備的腐蝕與防護[M].北京：中國電力出版社，2004.

[3] 外加電流陰極保護系統手冊[Z].