地腳螺栓是核電站大型設(shè)備的重要支撐部分，部分重要設(shè)備的地腳螺栓還有抗震要求。一旦出現(xiàn)腐蝕失效問題，將會帶來嚴(yán)重的安全隱患，甚至影響電站的安全運(yùn)行。地腳螺栓位于儲罐的底部，由于結(jié)構(gòu)原因，雨水、酸洗液等腐蝕性介質(zhì)很容易在地腳螺栓處聚集、濃縮，形成惡劣的腐蝕環(huán)境。嚴(yán)重的腐蝕環(huán)境造成地腳螺栓的腐蝕，給設(shè)備的正常使用和電站的安全運(yùn)行構(gòu)成了很大的威脅。

    本文通過分析國內(nèi)某在運(yùn)行核電站的地腳螺栓腐蝕案例，并結(jié)合國內(nèi)某在建核電站的現(xiàn)場情況，具體提出了相應(yīng)的預(yù)防腐蝕措施和防腐管理思路。

    腐蝕案例分析

    連接處的腐蝕

    2006年3月，某電站土建處執(zhí)行腐蝕狀態(tài)檢查時發(fā)現(xiàn)，除鹽水分配系統(tǒng)除鹽水箱的地腳螺栓出現(xiàn)較嚴(yán)重的腐蝕，部分地腳螺栓與地面結(jié)合處，銹蝕掉接近三分之一，地腳螺栓腐蝕若進(jìn)一步加劇，則影響設(shè)備的穩(wěn)定性和抗震能力。地腳螺栓的腐蝕形貌如圖1所示。

    圖1 除鹽水箱地腳螺栓的腐蝕形貌

    對燃料水池冷卻和凈化系統(tǒng)的換料水箱進(jìn)行檢查時發(fā)現(xiàn)，地腳螺栓螺母表面涂層大面積起皮、脫落，裸露金屬受到腐蝕，呈紅褐色和黃色。螺桿與罐體底部交接處存在間隙，有積水。此處螺桿表面涂層開裂、起皮，局部涂層脫落，裸露金屬受到腐蝕，呈現(xiàn)紅褐色銹斑，如圖2所示。

    圖2 換料水箱地腳螺栓腐蝕情況

    從以上兩個案例可以看出，腐蝕主要發(fā)生在她腳螺栓與混凝土地面和加強(qiáng)板交界面處，腐蝕的主要模式為縫隙腐蝕。地腳螺栓安裝時，螺桿和螺栓孔之間存在縫隙且未采取密封措施，導(dǎo)致腐蝕性介質(zhì)在該處聚集，引起腐蝕；地腳螺栓與混凝土地面結(jié)合處沒有采取排水措施，雨水等腐蝕性介質(zhì)進(jìn)入后很難自行排出，大氣中的鹽分、固體顆粒等沉積在此處，增加了電導(dǎo)和腐蝕性，導(dǎo)致螺桿發(fā)生腐蝕。

    酸洗液殘留造成的腐蝕

    2010年8月，靜機(jī)處人員在執(zhí)行工作中對廢液處理系統(tǒng)的廢樹脂箱進(jìn)行地腳螺栓力矩校核時，發(fā)現(xiàn)一顆地腳螺栓完全斷裂，斷口呈錐形，表面被大量褐色腐蝕產(chǎn)物覆蓋，螺栓孔內(nèi)有殘余褐色腐蝕產(chǎn)物，宏觀形貌如圖3所示。

    圖3 廢樹脂箱地腳螺栓腐蝕形貌

    在對冷卻器凈化除氣存儲和處理系統(tǒng)容器進(jìn)行檢查時發(fā)現(xiàn)4顆地腳螺栓完全斷裂，如圖4所示，復(fù)核螺栓力矩時又有2顆斷裂，斷口觀察發(fā)現(xiàn)復(fù)核力矩前殘余連接僅約2mm。

    圖4 地腳螺栓斷裂整體形貌

    通過腐蝕產(chǎn)物及現(xiàn)場情況分析，地腳螺栓腐蝕主要是由于在酸洗、鈍化處理過程中，滲入地腳螺栓孔內(nèi)并殘留，形成侵蝕性環(huán)境，酸洗液對螺栓形成了腐蝕。螺栓外表面與地腳螺孔內(nèi)表面的間隙約1mm,而螺栓與混凝土之間的縫隙更小，隨著螺栓在殘留液中發(fā)生腐蝕，間隙中腐蝕產(chǎn)物聚集，很容易形成縫隙環(huán)境。地腳為不銹鋼，地腳螺栓為XG18低合金鋼，在有電解質(zhì)溶液（如酸洗液）時，將發(fā)生大陰極小陽極的電偶腐蝕，腐蝕產(chǎn)物的形成加速了縫隙腐蝕的發(fā)生。

    工程建設(shè)階段存在的問題

    地腳螺栓坑池內(nèi)存在大量積水

    2011年3月18日，對國內(nèi)某在建電站除鹽水分配系統(tǒng)的除鹽水箱進(jìn)行現(xiàn)場檢查時發(fā)現(xiàn)，兩個水箱的12個地腳螺栓已初步定位在安裝部位，坑池內(nèi)殘留大量雨水，圓鋼腐蝕明顯，如圖5所示。

    圖5 地腳螺栓及圓鋼銹蝕

    地腳螺栓出現(xiàn)明顯銹蝕地腳螺栓坑池位置比周圍罐基礎(chǔ)位置低，雨水、酸洗液等很容易在地腳螺栓位置聚集。2011年5月31日，在地腳螺栓安裝一個多月后檢查發(fā)現(xiàn)，除鹽水箱地腳螺栓已安裝完成，部分地腳螺栓已出現(xiàn)明顯銹蝕現(xiàn)象，如圖6所示。

    圖6 除鹽水箱地腳螺栓銹蝕腐蝕

    控制方法

    選材

    （1）滿足強(qiáng)度和韌性要求的前提下，選用更耐腐蝕，性能更好的材料，如不銹鋼、耐蝕合金鋼等。

    （2）地腳螺栓、螺母、墊片、預(yù)埋圓鋼等盡量選用相同的材質(zhì)，避免電偶腐蝕的發(fā)生。墊片最好選用強(qiáng)度足夠的絕緣墊片。

    （3）在材料的進(jìn)貨驗收階段嚴(yán)格把關(guān)，防止具有材料缺陷、機(jī)械加工缺陷、腐蝕防護(hù)缺陷等的材料在電站中使用。

    預(yù)防縫隙腐蝕

    預(yù)防縫隙腐蝕，可采取以下措施：在螺栓縫隙處添加膨脹橡膠；在螺栓縫隙處涂抹防銹油；在螺栓與混凝土地板之間的縫隙中灌注石蠟，地腳螺栓露出地面的部分用油漆進(jìn)行防腐等。

    螺栓縫隙處涂抹防銹油時，需要全部涂抹，同時需建立合理的檢查機(jī)制，防止由于防銹油揮發(fā)等原因造成預(yù)防措施失效。

    防止安裝應(yīng)力

    地腳螺栓坑池混凝土澆筑過程中，應(yīng)將地腳螺栓垂直固定。混凝土澆筑出兩側(cè)向中間同時進(jìn)行，螺栓周圍下料盡可能均勻，使其四周混凝土面均衡上升，避免高差過大。振動棒和螺栓之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x，要對稱均勻插入，以避免碰動螺栓和固定架造成位移和偏斜。

    澆筑完成后，應(yīng)進(jìn)行跟蹤測量，及時了解混凝土澆筑時預(yù)埋螺栓的變化，并根據(jù)測量結(jié)果實時調(diào)整，以避免螺栓位移、傾斜，導(dǎo)致在安裝完成后產(chǎn)生安裝應(yīng)力。

    隔絕腐蝕性介質(zhì)

    （1）地腳螺栓孔澆筑前應(yīng)采取遮擋措施，防止雨水、沖洗用水等進(jìn)入縫隙內(nèi)。

    （2）地腳螺栓安裝完成后，應(yīng)及時進(jìn)行防腐蝕處理。通常情況下采用涂裝油漆或防銹油的方法。

    （3）不銹鋼設(shè)備酸洗鈍化時，應(yīng)對地腳螺栓及其周圍區(qū)域進(jìn)行有效的防護(hù)，防止酸洗液進(jìn)入地腳螺栓縫隙，埋下腐蝕隱患，可采用蠟封等措施后再進(jìn)行酸洗鈍化處理。

    結(jié)束語

    地腳螺栓的腐蝕問題曾一度是電站關(guān)注的焦點，但目前的做法一般是在地腳螺栓發(fā)生嚴(yán)重腐蝕問題、喪失功能后才開始對該問題進(jìn)行關(guān)注。在工程建設(shè)階段未出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕問題時，并未引起電站各方面的高度重視。要從根本上解決地腳螺栓的腐蝕問題，需要根據(jù)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)和所處的腐蝕環(huán)境，研究和分析防腐、防水方法在現(xiàn)場實施的可行性，選擇合適的腐蝕控制方法，消除腐蝕隱患。并建立完善的腐蝕管理制度和腐蝕檢查大綱，定期對防腐措施的完整性和地腳螺栓的腐蝕情況進(jìn)行檢查，必要時可采取無損檢測的方法進(jìn)行詳細(xì)檢查，對發(fā)現(xiàn)的防腐措施缺陷和螺栓本體的腐蝕情況進(jìn)行消缺處理。

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責(zé)任編輯：王元

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