某核電廠龍門架高強度螺栓腐蝕情況分析

趙尋 蘇嶸榮

（中廣核研究院有限公司 廣東深圳 518000）

某近海核電廠內兩臺機組龍門架是輔助設備檢修的重要結構，龍門架為鋼結構，構件間采用高強度螺栓連接。電廠制定了對龍門架的定期檢查程序，其中包括對連接部位高強度螺栓的腐蝕情況檢查，但仍然出現了螺栓斷裂掉落的情況。掉落螺栓見圖1，可見其墊片有明顯腐蝕。兩臺機組龍門架先后進行了高強度螺栓更換施工，通過對更換螺栓的銹蝕原因、龍門架連接節點處螺栓銹蝕情況的分析，對龍門架檢查程序提出改進建議。

圖1 龍門架斷裂螺栓

1 螺栓腐蝕情況

1.1 螺栓腐蝕分級

根據腐蝕程度，將更換的螺栓分為四級（見圖2）。

無腐蝕：螺栓表面幾乎無腐蝕痕跡；

輕微腐蝕：螺栓表面有腐蝕痕跡，但不明顯；

一般腐蝕：螺栓表面有明顯腐蝕痕跡；

嚴重腐蝕：螺栓表面腐蝕嚴重，螺栓頭部和墊圈有明顯腐蝕。

圖2 螺栓腐蝕情況分級

1.2 螺栓腐蝕統計

對兩臺機龍門架節點處的螺栓腐蝕情況進行統計（見圖3），大部分節點處的螺栓都有不同程度的腐蝕，可見海洋大氣環境對螺栓影響很明顯。無腐蝕、輕微腐蝕、一般腐蝕螺栓在未卸下前，從外觀上無法分辨，但由于腐蝕不嚴重，對結構影響很小。

圖3 各節點處螺栓腐蝕情況統計

嚴重腐蝕螺栓的螺栓頭或墊片有明顯腐蝕（見圖4），在卸下螺栓前便可分辨，且出現嚴重腐蝕螺栓的節點多有存水現象。

圖4 嚴重腐蝕螺栓

1.3 螺栓腐蝕分布規律

將一般腐蝕螺栓和嚴重腐蝕螺栓部位在分別使用圓圈和方框在龍門架上標出。一號機龍門架靠海一側與海風方向剛好垂直，嚴重腐蝕螺栓集中在這一側；相應的，一般腐蝕螺栓主要在背海側。而二號機龍門架靠海一側與海風方向成45°角，這一側嚴重腐蝕螺栓多于背海一側，兩側的一般腐蝕螺栓部位相當。由此推測龍門架螺栓腐蝕受海風影響較大，靠海一側更易腐蝕。

2 結果及分析

龍門架高強螺栓材質為20MnTiB磷化螺栓，在螺母、螺帽及兩者與安裝面的間隙部位用膩子封閉，將螺栓密封，防止潮濕大氣及雨水進入螺栓孔，后進行油漆防腐處理。但由于螺栓所處環境為海洋大氣環境，油漆層和膩子層長時間暴露在大氣及雨水環境中，會產生老化開裂現象，使螺栓密封不嚴。一旦腐蝕介質進入到螺栓高應力位置，在腐蝕介質和應力的長期共同作用下，螺栓高應力位置的磷化層會逐漸消耗，使螺栓基體直接暴露在腐蝕介質中，從而使螺栓基體發生腐蝕反應。而存水節點處的龍門架由于存水影響，電化學反應加速，導致腐蝕更加嚴重。靠海一側螺栓腐蝕由于海風影響，受到更多Cl、S等腐蝕介質侵蝕，導致腐蝕嚴重。

3 結論

電廠規定每年對龍門架結構進行預防性檢查，其中也包括了螺栓的檢查。但由于只進行整體目視檢查，一些嚴重腐蝕螺栓未被發現，因此無法及時處理。根據此次對更換下螺栓的腐蝕情況分析，針對電廠的預防性策略提出一些建議：①依次對每個節點處的螺栓進行檢查，發現螺栓頭或墊圈有明顯腐蝕時，及時更換螺栓；②加強對龍門架迎風側的檢查；③對于節點處易存水部位，及時增加疏水孔。