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

    本文通過分析國內某在運行核電站的地腳螺栓腐蝕案例，并結合國內某在建核電站的現場情況，具體提出了相應的預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，某電站土建處執行腐蝕狀態檢查時發現，除鹽水分配系統除鹽水箱的地腳螺栓出現較嚴重的腐蝕，部分地腳螺栓與地面結合處，銹蝕掉接近三分之一，地腳螺栓腐蝕若進一步加劇，則影響設備的穩定性和抗震能力。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的換料水箱進行檢查時發現，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，腐蝕主要發生在她腳螺栓與混凝土地面和加強板交界面處，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，導致腐蝕性介質在該處聚集，引起腐蝕；地腳螺栓與混凝土地面結合處沒有采取排水措施，雨水等腐蝕性介質進入后很難自行排出，大氣中的鹽分、固體顆粒等沉積在此處，增加了電導和腐蝕性，導致螺桿發生腐蝕。

    酸洗液殘留造成的腐蝕

    2010年8月，靜機處人員在執行工作中對廢液處理系統的廢樹脂箱進行地腳螺栓力矩校核時，發現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物覆蓋，螺栓孔內有殘余褐色腐蝕產物，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容器進行檢查時發現4顆地腳螺栓完全斷裂，如圖4所示，復核螺栓力矩時又有2顆斷裂，斷口觀察發現復核力矩前殘余連接僅約2mm。

    圖4 地腳螺栓斷裂整體形貌

    通過腐蝕產物及現場情況分析，地腳螺栓腐蝕主要是由于在酸洗、鈍化處理過程中，滲入地腳螺栓孔內并殘留，形成侵蝕性環境，酸洗液對螺栓形成了腐蝕。螺栓外表面與地腳螺孔內表面的間隙約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生腐蝕，間隙中腐蝕產物聚集，很容易形成縫隙環境。地腳為不銹鋼，地腳螺栓為XG18低合金鋼，在有電解質溶液（如酸洗液）時，將發生大陰極小陽極的電偶腐蝕，腐蝕產物的形成加速了縫隙腐蝕的發生。

    工程建設階段存在的問題

    地腳螺栓坑池內存在大量積水

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

    圖5 地腳螺栓及圓鋼銹蝕

    地腳螺栓出現明顯銹蝕地腳螺栓坑池位置比周圍罐基礎位置低，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現，除鹽水箱地腳螺栓已安裝完成，部分地腳螺栓已出現明顯銹蝕現象，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、預埋圓鋼等盡量選用相同的材質，避免電偶腐蝕的發生。墊片最好選用強度足夠的絕緣墊片。

    （3）在材料的進貨驗收階段嚴格把關，防止具有材料缺陷、機械加工缺陷、腐蝕防護缺陷等的材料在電站中使用。

    預防縫隙腐蝕

    預防縫隙腐蝕，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制，防止由于防銹油揮發等原因造成預防措施失效。

    防止安裝應力

    地腳螺栓坑池混凝土澆筑過程中，應將地腳螺栓垂直固定。混凝土澆筑出兩側向中間同時進行，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保持適當的距離，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，應進行跟蹤測量，及時了解混凝土澆筑時預埋螺栓的變化，并根據測量結果實時調整，以避免螺栓位移、傾斜，導致在安裝完成后產生安裝應力。

    隔絕腐蝕性介質

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

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

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

    結束語

    地腳螺栓的腐蝕問題曾一度是電站關注的焦點，但目前的做法一般是在地腳螺栓發生嚴重腐蝕問題、喪失功能后才開始對該問題進行關注。在工程建設階段未出現嚴重腐蝕問題時，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，需要根據設備的整體結構和所處的腐蝕環境，研究和分析防腐、防水方法在現場實施的可行性，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行檢查，必要時可采取無損檢測的方法進行詳細檢查，對發現的防腐措施缺陷和螺栓本體的腐蝕情況進行消缺處理。

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責任編輯：王元

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