核电站地脚螺栓腐蚀失效和预防措施_公司新闻_江苏容大材料腐蚀检验有限公司

地脚螺栓是核电站大型设备的重要支撑部分，部分重要设备的地脚螺栓还有抗震要求。一旦出现腐蚀失效问题，将会带来严重的安全隐患，甚至影响电站的安全运行。地脚螺栓位于储罐的底部，由于结构原因，雨水、酸洗液等腐蚀性介质很容易在地脚螺栓处聚集、浓缩，形成恶劣的腐蚀环境。严重的腐蚀环境造成地脚螺栓的腐蚀，给设备的正常使用和电站的安全运行构成了很大的威胁。

本文通过分析国内某在运行核电站的地脚螺栓腐蚀案例，并结合国内某在建核电站的现场情况，具体提出了相应的预防腐蚀措施和防腐管理思路。

腐蚀案例分析

连接处的腐蚀

2006年3月，某电站土建处执行腐蚀状态检查时发现，除盐水分配系统除盐水箱的地脚螺栓出现较严重的腐蚀，部分地脚螺栓与地面结合处，锈蚀掉接近三分之一，地脚螺栓腐蚀若进一步加剧，则影响设备的稳定性和抗震能力。地脚螺栓的腐蚀形貌如图1所示。

图1 除盐水箱地脚螺栓的腐蚀形貌

对燃料水池冷却和净化系统的换料水箱进行检查时发现，地脚螺栓螺母表面涂层大面积起皮、脱落，裸露金属受到腐蚀，呈红褐色和黄色。螺杆与罐体底部交接处存在间隙，有积水。此处螺杆表面涂层开裂、起皮，局部涂层脱落，裸露金属受到腐蚀，呈现红褐色锈斑，如图2所示。

图2 换料水箱地脚螺栓腐蚀情况

从以上两个案例可以看出，腐蚀主要发生在她脚螺栓与混凝土地面和加强板交界面处，腐蚀的主要模式为缝隙腐蚀。地脚螺栓安装时，螺杆和螺栓孔之间存在缝隙且未采取密封措施，导致腐蚀性介质在该处聚集，引起腐蚀；地脚螺栓与混凝土地面结合处没有采取排水措施，雨水等腐蚀性介质进入后很难自行排出，大气中的盐分、固体颗粒等沉积在此处，增加了电导和腐蚀性，导致螺杆发生腐蚀。

酸洗液残留造成的腐蚀

2010年8月，静机处人员在执行工作中对废液处理系统的废树脂箱进行地脚螺栓力矩校核时，发现一颗地脚螺栓完全断裂，断口呈锥形，表面被大量褐色腐蚀产物覆盖，螺栓孔内有残余褐色腐蚀产物，宏观形貌如图3所示。

图3 废树脂箱地脚螺栓腐蚀形貌

在对冷却器净化除气存储和处理系统容器进行检查时发现4颗地脚螺栓完全断裂，如图4所示，复核螺栓力矩时又有2颗断裂，断口观察发现复核力矩前残余连接仅约2mm。

图4 地脚螺栓断裂整体形貌

通过腐蚀产物及现场情况分析，地脚螺栓腐蚀主要是由于在酸洗、钝化处理过程中，渗入地脚螺栓孔内并残留，形成侵蚀性环境，酸洗液对螺栓形成了腐蚀。螺栓外表面与地脚螺孔内表面的间隙约1mm,而螺栓与混凝土之间的缝隙更小，随着螺栓在残留液中发生腐蚀，间隙中腐蚀产物聚集，很容易形成缝隙环境。地脚为不锈钢，地脚螺栓为XG18低合金钢，在有电解质溶液（如酸洗液）时，将发生大阴极小阳极的电偶腐蚀，腐蚀产物的形成加速了缝隙腐蚀的发生。

工程建设阶段存在的问题

地脚螺栓坑池内存在大量积水

2011年3月18日，对国内某在建电站除盐水分配系统的除盐水箱进行现场检查时发现，两个水箱的12个地脚螺栓已初步定位在安装部位，坑池内残留大量雨水，圆钢腐蚀明显，如图5所示。

图5 地脚螺栓及圆钢锈蚀

地脚螺栓出现明显锈蚀地脚螺栓坑池位置比周围罐基础位置低，雨水、酸洗液等很容易在地脚螺栓位置聚集。2011年5月31日，在地脚螺栓安装一个多月后检查发现，除盐水箱地脚螺栓已安装完成，部分地脚螺栓已出现明显锈蚀现象，如图6所示。

图6 除盐水箱地脚螺栓锈蚀腐蚀

控制方法

选材

（1）满足强度和韧性要求的前提下，选用更耐腐蚀，性能更好的材料，如不锈钢、耐蚀合金钢等。

（2）地脚螺栓、螺母、垫片、预埋圆钢等尽量选用相同的材质，避免电偶腐蚀的发生。垫片最好选用强度足够的绝缘垫片。

（3）在材料的进货验收阶段严格把关，防止具有材料缺陷、机械加工缺陷、腐蚀防护缺陷等的材料在电站中使用。

预防缝隙腐蚀

预防缝隙腐蚀，可采取以下措施：在螺栓缝隙处添加膨胀橡胶；在螺栓缝隙处涂抹防锈油；在螺栓与混凝土地板之间的缝隙中灌注石蜡，地脚螺栓露出地面的部分用油漆进行防腐等。

螺栓缝隙处涂抹防锈油时，需要全部涂抹，同时需建立合理的检查机制，防止由于防锈油挥发等原因造成预防措施失效。

防止安装应力

地脚螺栓坑池混凝土浇筑过程中，应将地脚螺栓垂直固定。混凝土浇筑出两侧向中间同时进行，螺栓周围下料尽可能均匀，使其四周混凝土面均衡上升，避免高差过大。振动棒和螺栓之间应保持适当的距离，要对称均匀插入，以避免碰动螺栓和固定架造成位移和偏斜。

浇筑完成后，应进行跟踪测量，及时了解混凝土浇筑时预埋螺栓的变化，并根据测量结果实时调整，以避免螺栓位移、倾斜，导致在安装完成后产生安装应力。

隔绝腐蚀性介质

（1）地脚螺栓孔浇筑前应采取遮挡措施，防止雨水、冲洗用水等进入缝隙内。

（2）地脚螺栓安装完成后，应及时进行防腐蚀处理。通常情况下采用涂装油漆或防锈油的方法。

（3）不锈钢设备酸洗钝化时，应对地脚螺栓及其周围区域进行有效的防护，防止酸洗液进入地脚螺栓缝隙，埋下腐蚀隐患，可采用蜡封等措施后再进行酸洗钝化处理。

结束语

地脚螺栓的腐蚀问题曾一度是电站关注的焦点，但目前的做法一般是在地脚螺栓发生严重腐蚀问题、丧失功能后才开始对该问题进行关注。在工程建设阶段未出现严重腐蚀问题时，并未引起电站各方面的高度重视。要从根本上解决地脚螺栓的腐蚀问题，需要根据设备的整体结构和所处的腐蚀环境，研究和分析防腐、防水方法在现场实施的可行性，选择合适的腐蚀控制方法，消除腐蚀隐患。并建立完善的腐蚀管理制度和腐蚀检查大纲，定期对防腐措施的完整性和地脚螺栓的腐蚀情况进行检查，必要时可采取无损检测的方法进行详细检查，对发现的防腐措施缺陷和螺栓本体的腐蚀情况进行消缺处理。

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