費克勛,高級工程師,現任蘇州熱工研究院有限公司腐蝕防護研究所所長。
核能一直是一個國家最重要的籌碼,誰能立足于世界舞臺?誰擁有足夠份量的話語權?皆會取決于一個國家核工業的發展。我國核工業經歷了 60 余年的發展,從無到有,艱難探索,實現了原子彈、氫彈、核潛艇等系列里程碑式的跨越發展,支撐起了民族自強自立的脊梁。核技術不僅廣泛應用于工業、農業、醫療、環境等領域,更令世界矚目的是,我國已成為世界上為數不多的擁有完整核工業體系的國家之一。
面向新世紀,我國核能事業將會有更大地發展。對于核能的發展和應用,人們首要關心的是安全問題,為此在核電站 (廠) 的建造、 設計、 管理、運行等方面都會采取嚴密的措施。核電設備長期在高溫、高壓及輻照等十分苛刻的環境下運行,設備材料的腐蝕失效對核電站(廠)都會帶來極大的威脅,腐蝕事故時有發生。因此,核電工業的發展對腐蝕防護技術的要求越來越高。
為了更全面地了解,我國的核電工業是如何在技術層面上做好腐蝕防護,預防和杜絕安全隱患的,記者特邀請到訪蘇州熱工研究院有限公司腐蝕防護研究所費克勛所長做相關方面的精彩解讀。
蘇州熱工研究院于 2003 年 7 月由原國家電力公司蘇州熱工研究所轉制而成,目前是中國廣核集團二級成員公司。設有壽命管理技術中心、再制造與電力安全中心、核安全技術中心、設備監理技術中心、科技信息與培訓中心、 環境保護與輻射安全中心、設備管理部、系統工程部、技術支持部、運行技術部。經過三十多年的發展歷程,在核電領域具有了較高的知名度和影響力。
記者:請您談談腐蝕與防護工作對核電工業的意義?
費所長:按照國家核電發展規劃,到 2020 年我國核電裝機容量將達到在運5800 萬千瓦、在建 3000 萬千瓦的規模。
確保核安全是核電行業的頭等任務,更是對國家、民族和人類的莊嚴承諾。腐蝕是核電站設備和結構失效的主要模式之一。
腐蝕對核電站的安全運行、設備可靠性、全壽期經濟性均形成了威脅和影響。
腐蝕對核電站安全運行造成的威脅主要有三個方面:使核電站一回路、二回路或其它設備的完整性遭到破壞;腐蝕產物在回路發熱部位沉積;腐蝕產物受放射線輻照而活化,變成放射性核素。世界范圍內發生過的典型案例包括:美國 Davis-Besse 核電站 RPV 頂蓋硼酸腐蝕事件、法國 Burry-3 核電站(CRDM)貫穿件應力腐蝕開裂事件等。
腐蝕失效將導致設備、部件失去其功能,會較大程度地降低核電站的設備可靠性。因為防腐蝕設計和選材不合理,很多設備、結構在運營階段需要投入大量人力和經費去開展防腐蝕改造和運行維護工作,將增加核電站的運行成本。
做好核電站的腐蝕與防護工作,其目的就是為了持續提升核電站安全性、可靠性、經濟性,確保不因腐蝕問題導致核安全事件的發生、維護設備可靠性和降低核電站防腐蝕管理的綜合成本。
記者:目前我國的核電站面臨的主要腐蝕問題和對策是什么?
費所長:核電站包括一回路、 二回路、BOP 部分的系統和結構,每個回路 / 部分的設備和結構所面臨的環境和工況、腐蝕模式及其對應的研究方法、控制手段各不相同。
壓水堆核電站一回路的主要設備在高溫高壓硼酸水介質和輻照環境下服役,存在腐蝕風險的設備包括反應堆壓力容器、蒸汽發生器、穩壓器、堆內構件、主管道等,敏感材料為 Zr 合金、304 不銹鋼、316 不銹鋼、碳鋼及低合金鋼,主要的失效模式為應力腐蝕開裂、腐蝕疲勞、輻照促進應力腐蝕、硼酸腐蝕等。
核電站二回路的主要設備在高溫汽水介質中服役,存在腐蝕風險的設備包括汽輪機、熱力設備和管道,敏感材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等,主要的失效模式為沖刷腐蝕、流動加速腐蝕等。
核電站 BOP 部分的設備和結構的服役環境包括海水、大氣、土壤、除鹽水、酸堿鹽等各種環境,敏感材料包括碳鋼、不銹鋼、銅合金等材料,失效模式包括均勻腐蝕和局部腐蝕。
面對如此復雜的腐蝕問題,核電站主要采取了以下措施進行應對:
(1)不斷優化防腐蝕設計和選材,強調安全性并適當增加冗余,并嚴格控制施工質量;(2)在運行期間進行嚴格的水化學控制;(3)加強設計、建設、運營各階段的防腐蝕管理,建立完善的管理體系和文件, 不斷對重點設備、 結構進行腐蝕檢測、評估與防腐蝕修復。
輕水堆核電站超過12000堆年的運行經驗顯示,重要
的部件失效案例中有近60%的失效模式是腐蝕
記者:核電站的管理獨樹一幟,請您談談我國核電站的防腐蝕管理體系?
費所長:核電站的管理以保障核安全為最高目標。為了實現這一目標, 核電站形成了獨到的核安全文化, 以文化引領,堅守核安全底線。在核安全文化的影響下,中廣核集團逐漸摸索形成了一套全壽期腐蝕與防護管理體系。
中廣核集團最初也經歷了對核電站的腐蝕問題認知不足的過程,認知的不足導致在組織和技術上都相對落后,電廠突發嚴重腐蝕缺陷后,由于缺乏技術儲備無法盡快解決,延誤了大修工期,并對核安全形成了威脅。
事件發生之后,中廣核集團及時組織了在腐蝕與防護專業領域從管理和技術層面與國外先進核電站的對標工作。隨后,設計院、工程公司、運營公司、技術平臺公司,均有專業部門或專人對腐蝕與防護工作進行歸口管理。時至今日,中廣核集團各成員公司腐蝕與防護專業的技術人員已接近 200人。在技術層面,中廣核集團投入經費進行了科研、檢測、防護等領域的裝備、臺架、工具等方面的建設。
在組織完善和裝備平臺搭建的同時,建章立制也同步開展。按程序辦事是中廣核集團的基本行事準則,凡事皆要有法可依。中廣核集團的全壽期腐蝕與防護管理體系的發展路徑是從作業指導書到電廠程序,到企業規范,再到行業標準,并且正在朝著與國際接軌形成 ISO 標準的方向奮進,一步一個腳印,既有引進吸收,又有自主創新。近年來,蘇州熱工研究院依托多年的科研和技術服務實踐經驗,正在開展核電站腐蝕與防護標準體系研究,與行業內相關公司聯合起草核電站腐蝕與防護管理和技術層面的能源行業標準。
記者:請您從技術層面談談如何做好核電站的腐蝕與防護工作?各種腐蝕控制手段和防護技術在核電站的應用情況?
費所長:核電站的腐蝕與防護工作既有其特殊性,又與其他行業有相通之處。雖然可部分借鑒國外經驗,但很多技術還需要立足于自主研發。創新引領,大力協同,作為中廣核集團的運營技術平臺,蘇州熱工研究院肩負了技術兜底的重擔,正在與設計院、工程公司、運營電廠一起打造形成腐蝕與防護專業的核心技術能力。
近年來,蘇州熱工研究院開展了大量以解決工程實際問題為導向的科研和技術開發工作,逐漸在機理研究與壽命評估、防護技術與腐蝕數據平臺等方面形成了具有核電站特色的系列產品和技術,具備分析問題、解決問題的完整能力。
(一)關鍵材料的腐蝕機理研究與壽命評估
工欲善其事,必先利其器。核電站的一回路、二回路的運行工況和腐蝕模式與其他行業有較大差異,主要腐蝕控制手段是提升材料耐蝕性和優化水化學控制。因此,掌握關鍵材料的服役腐蝕行為,對新材料的耐蝕性能進行分析評估顯得尤為重要。
參照國內外經驗,依托國家能源核電運營和壽命管理技術研發中心和中國廣核集團電站材料壽命評估試驗中心的建設,蘇州熱工研究院聯合開發建設了一套的完整的核電站腐蝕試驗分析臺架、裝備,形成了核電站運行環境工況下應力腐蝕、腐蝕疲勞、 硼酸腐蝕、 流動加速腐蝕等測試、 評價和壽命評估能力。
通過近年來參與的大量科研和技術服務、失效分析項目,積累了關鍵材料的腐蝕數據,為今后核電站關鍵部件的服役性能評價和核電站延壽積累了基礎數據。
(二)腐蝕防護技術
核電站面臨著多種腐蝕環境和工況,各種工業上常用的防護技術在核電站得到了應用,包括涂料涂裝、陰極保護、橡膠襯里、玻璃鋼、襯塑、浸塑、緩蝕劑等。另外,為了解決核電站的特定腐蝕問題,蘇州熱工研究院還自主或聯合研發形成了特有的防護技術,比如旋風法管道內壁腐蝕治理技術、不銹鋼外表面電化學鈍化處理。
(三)腐蝕數據平臺
為收集、積累核電站腐蝕數據,并利用大數據進行分析評估。蘇州熱工研究院自主開發了核電廠全壽期腐蝕管理與控制數據平臺 , 進行核電廠腐蝕相關數據的采集、保存和挖掘分析,為核電廠壽期不同階段制定防腐蝕管理策略、工作計劃并配套統一的技術體系, 提供重要腐蝕問題的分析、 診斷、評估及控制專家系統。
防護技術在核電站的應用情況及特征
記者:您作為蘇州熱工院腐蝕所所長、高級工程師,從事核電設備材料防腐行業科研工作多年。請您分享一下您帶領團隊攻克技術難題的典型案例?
費所長:以某電站海水系統的重要設備出現加速腐蝕、可能導致機組停機的事件為例。該設備為外加電流加涂層聯合保護的防腐蝕設計方案,陰極保護系統由英國人設計和供貨。該系統的日常管理,在電廠內部有分工,運維由電氣專業負責,涂層修復由防腐專業負責。
問題出現后,我院技術專家團隊第一時間趕到現場,任務是分析原因和提出解決問題的方案。由于未參與過該系統的日常運維,我院技術人員當時缺乏對該系統的充分認識,原因分析一度陷入迷霧之中。我院技術人員從接到任務后,就長期泡在現場,在長達數天的時間內,面對機組隨時可能后撤的壓力,對該系統進行了反復勘察,進行了多項檢測。最終分析出了該系統在設計上存在的先天不足之處,找出了加速腐蝕的原因所在,并提出了設計改進措施。
按照設計改進措施實施改造之后,該設備的腐蝕問題得到控制,后反饋多個同類機組實施了改造。這一設計優化的成功實施改變了“國外的技術就是好技術”的慣性思維。在管理上,也提出了由專業的腐蝕防護技術人員參與陰極保護系統運維的建議,改變了電廠長期以來沒有腐蝕專業人員參與運維的局面,為后續該系統的穩定運行提供了保障。
在我們的團隊,這樣的案例還很多。
這些任務大多十分緊急,技術難度較大,處理不當后果嚴重。電廠需要技術平臺兜底,盡快、徹底解決問題。其一,核電站的很多問題會在運行較長時間后暴露出來,需要不斷地進行認知和識別;其二,需要團隊有足夠的技術積累,在關鍵時候能頂上去,這就需要團隊要有不同專業方向的技術專家;其三,要有舍我其誰、我來負責的勇氣,把電廠的事當自己的事情,體現技術平臺的價值。
記者:請您談談貴公司是如何打造腐蝕與防護專業的科研與技術服務團隊的?
費所長:一個團隊,首先要有共同的目標、價值觀和認同感。作為中廣核集團的成員公司,蘇州熱工研究院一直致力于開展員工的價值認同和文化認同方面的工作,也取得了顯著的成效。通過黨工團組織的各類培訓、交流、文化、體育、拓展等團隊活動,形成了良好的團隊氛圍。
這其中,人才隊伍的建設和專家型團隊的打造是企業不斷發展、不斷創新的關鍵所在。蘇州熱工研究院通過引進現代企業管理方法,創新管理模式,完善考核激勵制度,建立了一套完整的選人、用人和育人的人力資源管理機制。
公司為技術人員設計了“公司技術骨干—公司技術專家—集團資深專家”的職業發展通道。公司不斷完善培訓和專家培育機制,健全培訓體系,夯實培訓能力,培育和引進專家團隊和技術領軍人物。
在一線,基層管理者關注員工的成長和技術進步,協助其制定職業發展規劃和年度學習計劃,提供外部培訓和學習交流的機會,提供參與一線科研和技術服務工作的機會,營造形成學習型的團隊氛圍,逐漸形成了層次清晰的梯隊。
后記:
隨著經濟的飛速發展,對能源需求的日益增加,核電必將成為世界能源的希望。同樣對材料腐蝕與防護技術提出了更高的要求,大家行動起來,堅持“以我為主、中外結合、開拓創新”是我國核電材料腐蝕與防護研究與開發的指導原則,為祖國的核電事業發展盡一份力!
人物簡介
費克勛,高級工程師,中國腐蝕與防護學會常務理事,中國核能行業協會核電廠腐蝕與防護專題工作組執行秘書,現任蘇州熱工研究院有限公司腐蝕防護研究所所長。從事核電廠腐蝕與防護工作10余年,主要的研究方向為核電廠關鍵材料的腐蝕行為研究、核電廠腐蝕防護與監檢測技術研究、核電廠全壽期腐蝕管理體系與標準研究。
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標簽: 費克勛, 蘇州熱工研究院有限公司, 核電, 核電站

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