核電廠重要廠用水管道雜散電流檢測處理

于 雷 張福兵 孫風(fēng)慶

（中廣核工程有限公司，遼寧 大連 116000）

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重要廠用水系統(tǒng)（Essential Service Water System，簡稱SEC），是核電廠重要冷卻水系統(tǒng)主要作用是一回路釋放到安全殼內(nèi)的熱量通過熱交換器排向RRI系統(tǒng)，然后再由重要廠用水系統(tǒng)排向大海，每臺(tái)機(jī)組重要廠用水系統(tǒng)設(shè)有兩條獨(dú)立輸水管道（A列和B列）。

管道防腐是核電廠重要廠用水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，一旦防腐系統(tǒng)失效重要廠用水系統(tǒng)管道會(huì)在海水中以極快的速率被腐蝕。嚴(yán)重情況下重要廠用水系統(tǒng)將停止運(yùn)行進(jìn)行管道內(nèi)防腐處理及涂層恢復(fù)，這不但直接導(dǎo)致核電站運(yùn)行機(jī)組的停機(jī)停堆，還會(huì)耗費(fèi)大量人力和物力，重要廠用水系統(tǒng)管道也會(huì)因此縮短使用壽命。封閉的工作環(huán)境并與多個(gè)系統(tǒng)接口使重要廠用水系統(tǒng)管道防腐成為核電廠陰極保護(hù)防腐的難題。工作人員在陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的巡視中發(fā)現(xiàn)，在恒電位運(yùn)行的模式下，系統(tǒng)反饋的管道保護(hù)電位最小保護(hù)電位在-780mv時(shí)核電廠重要廠用水管道上個(gè)別電極電位達(dá)到-1030mv，管道的保護(hù)電位存在較大的落差。雖然管道暫時(shí)在保護(hù)電位范圍之內(nèi)，但是從長期運(yùn)行的角度看，隨著管道絕緣的下降，處在最小保護(hù)電位的位置會(huì)處在欠保護(hù)的狀態(tài)。換言之，處于此位置的管道會(huì)失去保護(hù)發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致管道開裂。如將陰極保護(hù)系統(tǒng)切換至“恒電流運(yùn)行”的模式對(duì)管道進(jìn)一步極化的話，會(huì)有部分位置的保護(hù)電位過負(fù)，處于該位置的管道會(huì)出現(xiàn)過保護(hù)會(huì)發(fā)生析氫腐蝕導(dǎo)致“氫脆”。陰極保護(hù)系統(tǒng)也會(huì)因過保護(hù)故障系統(tǒng)跳閘。從環(huán)境的電學(xué)狀態(tài)及被保護(hù)結(jié)構(gòu)物腐蝕角度分析，核電廠重要廠用水管道可能存在雜散電流的腐蝕。根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0017-96規(guī)定管地電位正向偏移20mV可以確認(rèn)存在直流干擾，也就是說該處存在雜散電流腐蝕的危險(xiǎn)，需重點(diǎn)防護(hù)。國標(biāo)進(jìn)一步規(guī)定管地電位正向偏移100mV時(shí)，管道必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

陰極保護(hù)工作人員根據(jù)此依據(jù)，對(duì)核電廠重要廠用水管道電位進(jìn)行分段測量。尚未安裝于管道的絕緣法蘭用1000V兆歐表測量其絕緣電阻。用磁性接頭將兆歐表輸入端的測量導(dǎo)線壓接在絕緣法蘭兩側(cè)的短管上，移動(dòng)兆歐表手柄至規(guī)定轉(zhuǎn)速，持續(xù)10s，此時(shí)穩(wěn)定指示值即為絕緣法蘭的絕緣電阻。已安裝在管道上的絕緣法蘭用電位法判斷其絕緣性能。并用數(shù)字萬用表分別測定非保護(hù)側(cè)的自然電位（V1）和通電后的對(duì)地電位（V2），以及保護(hù)側(cè)通電后的對(duì)地電位（V3）。如果V2與V1接近對(duì)于輔助陽極、對(duì)角線長度大于8米的犧牲陽極組，接地電阻采用接地電阻儀測量。圖1為使用ZC-8型接地電阻儀的兩種測量方式接線示意圖，可根據(jù)測試場地任擇一種。

圖1 接地電阻測試接線示意圖

說明：

L為陽極埋設(shè)區(qū)長度；

d12為接地電阻測量儀電位極至陽極距離；

d13為接地電阻測量儀電流極至陽極距離。

采用圖A測量時(shí)，在海水中電阻率較均勻地區(qū)取d13=2L，d12=L。海水中電阻率不均勻地區(qū)，取d13=3L，d12=1.7L。測量過程中，電位極沿接地陽極與電流極的連線移動(dòng)三次，每次移動(dòng)距離為d13的5%左右，若三次測量值較接近即可。否則應(yīng)加大d13長度，再行測量。

陽極接地電阻也可采用圖（b）所示三角形接法測量，此時(shí)d13=d12≥2L 。認(rèn)為絕緣性能良好。如果|V2|＞|V1|或V2與V3接近則絕緣性能不良。

最終發(fā)現(xiàn)核電廠重要廠用水系統(tǒng)管道端部的管地電位正向偏移在20mV與100mV的范圍之內(nèi)。經(jīng)相關(guān)人員檢查研究發(fā)現(xiàn)核電廠重要廠用水管道端部接地絕緣地差，尤其是管道端部周圍有非保護(hù)管道穿越與保護(hù)管道交錯(cuò)或平行。這使陰極保護(hù)系統(tǒng)在保護(hù)的同時(shí)也成為了一個(gè)重要的雜散電流源，使端部的保護(hù)電流流失從而導(dǎo)致產(chǎn)生較正的電位。此區(qū)域內(nèi)的管道和其他金屬結(jié)構(gòu)物必定也會(huì)受到干擾作用使部分管道保護(hù)電位未達(dá)到理想的保護(hù)電位，而如果利用恒電流模式使端部管道接近理想的保護(hù)電位的話，陰極保護(hù)運(yùn)行一段時(shí)間就會(huì)有部分管道的電位會(huì)超過保護(hù)值，影響核電站的安全運(yùn)行。核電廠的陰極保護(hù)工作人員通過對(duì)管道電位的測量精確的判斷出存在雜散電流的位置后對(duì)該處位置進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，通過以下手段對(duì)核電廠重要廠用水管道進(jìn)行防護(hù)：

（1）將管道電流分散區(qū)域納入陰極保護(hù)系統(tǒng)；

（2）按照SY/T 0017、GB/T 50698的規(guī)定設(shè)置防護(hù)裝置或其它防護(hù)措施，并達(dá)到規(guī)定的排流效果；

（3）受干擾構(gòu)筑物如系裸露狀態(tài)可加涂層，并重新涂覆被保護(hù)構(gòu)筑物并增加屏蔽；調(diào)節(jié)交互干擾區(qū)所屬的恒電位儀輸出電流。

通過定期對(duì)重要廠用水管道雜散電流進(jìn)行測量和處理，使其運(yùn)行條件在整個(gè)使用壽命中得到有效的保護(hù)。利用相對(duì)獨(dú)立的診斷信息配合防腐保護(hù)裝置確保管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與實(shí)效（可靠）性，解決了重要廠用水系統(tǒng)管道易腐蝕又難以監(jiān)測的技術(shù)難題。有效的預(yù)防了陰極保護(hù)系統(tǒng)受雜散電流的干擾，避免了SEC管道長期運(yùn)行中被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，保證了機(jī)組的正常運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了核電系統(tǒng)冷源防腐需持續(xù)的改進(jìn)目標(biāo)取得了非常好的使用效果。