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费克勋:汇聚腐蚀学界力量 守护核电站安全

2016-11-10 10:43:10
作者:王元
来源:中国腐蚀与防护网

为了更全面地了解,我国的核电工业是如何在技术层面上做好腐蚀防护,预防和杜绝安全隐患的,记者特邀请到访苏州热工研究院有限公司腐蚀防护研究所费克勋所长做相关方面的精彩解读。

    核能一直是一个国家最重要的筹码,谁能立足于世界舞台?谁拥有足够份量的话语权?皆会取决于一个国家核工业的发展。我国核工业经历了60 余年的发展,从无到有, 艰难探索,实现了原子弹、氢弹、核潜艇等系列里程碑式的跨越发展,支撑起了民族自强自立的脊梁。核技术不仅广泛应用于工业、农业、医疗、环境等领域,更令世界瞩目的是,我国已成为世界上为数不多的拥有完整核工业体系的国家之一。


    面向新世纪,我国核能事业将会有更大地发展。对于核能的发展和应用,人们首要关心的是安全问题,为此在核电站(厂)的建造、设计、管理、运行等方面都会采取严密的措施。核电设备长期在高温、高压及辐照等十分苛刻的环境下运行,设备材料的腐蚀失效对核电站(厂)都会带来极大的威胁,腐蚀事故时有发生。因此, 核电工业的发展对腐蚀防护技术的要求越来越高。


    为了更全面地了解,我国的核电工业是如何在技术层面上做好腐蚀防护,预防和杜绝安全隐患的,记者特邀请到访苏州热工研究院有限公司腐蚀防护研究所费克勋所长做相关方面的精彩解读。


    苏州热工研究院于2003 年7 月由原国家电力公司苏州热工研究所转制而成,目前是中国广核集团二级成员公司。设有寿命管理技术中心、再制造与电力安全中心、核安全技术中心、设备监理技术中心、科技信息与培训中心、环境保护与辐射安全中心、设备管理部、系统工程部、技术支持部、运行技术部。经过三十多年的发展历程,在核电领域具有了较高的知名度和影响力。

 

费克勋照片

费克勋高级工程师


    记者:请您谈谈腐蚀与防护工作对核电工业的意义?


    费所长:
按照国家核电发展规划, 到2020 年我国核电装机容量将达到在运5800 万千瓦、在建3000 万千瓦的规模。确保核安全是核电行业的头等任务,更是对国家、民族和人类的庄严承诺。腐蚀是核电站设备和结构失效的主要模式之一。腐蚀对核电站的安全运行、设备可靠性、全寿期经济性均形成了威胁和影响。


    腐蚀对核电站安全运行造成的威胁主要有三个方面:使核电站一回路、二回路或其它设备的完整性遭到破坏;腐蚀产物在回路发热部位沉积;腐蚀产物受放射线辐照而活化,变成放射性核素。世界范围内发生过的典型案例包括:美国Davis- Besse 核电站RPV 顶盖硼酸腐蚀事件、法国Burry-3 核电站(CRDM)贯穿件应力腐蚀开裂事件等。


    腐蚀失效将导致设备、部件失去其功能,会较大程度地降低核电站的设备可靠性。因为防腐蚀设计和选材不合理,很多设备、结构在运营阶段需要投入大量人力和经费去开展防腐蚀改造和运行维护工作,将增加核电站的运行成本。


    做好核电站的腐蚀与防护工作,其目的就是为了持续提升核电站安全性、可靠性、经济性,确保不因腐蚀问题导致核安全事件的发生、维护设备可靠性和降低核电站防腐蚀管理的综合成本。


    记者:目前我国的核电站面临的主要腐蚀问题和对策是什么?


    费所长
:核电站包括一回路、二回路、BOP 部分的系统和结构,每个回路/ 部分的设备和结构所面临的环境和工况、腐蚀模式及其对应的研究方法、控制手段各不相同。


    压水堆核电站一回路的主要设备在高温高压硼酸水介质和辐照环境下服役,存在腐蚀风险的设备包括反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器、堆内构件、主管道等,敏感材料为Zr 合金、304 不锈钢、316 不锈钢、碳钢及低合金钢,主要的失效模式为应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、辐照促进应力腐蚀、硼酸腐蚀等。


    核电站二回路的主要设备在高温汽水介质中服役,存在腐蚀风险的设备包括汽轮机、热力设备和管道,敏感材料为碳钢、低合金钢、不锈钢等,主要的失效模式为冲刷腐蚀、流动加速腐蚀等。


    核电站BOP 部分的设备和结构的服役环境包括海水、大气、土壤、除盐水、酸碱盐等各种环境,敏感材料包括碳钢、不锈钢、铜合金等材料,失效模式包括均匀腐蚀和局部腐蚀。


    面对如此复杂的腐蚀问题,核电站主要采取了以下措施进行应对:


    (1)不断优化防腐蚀设计和选材,强调安全性并适当增加冗余,并严格控制施工质量;(2)在运行期间进行严格的水化学控制;(3)加强设计、建设、运营各阶段的防腐蚀管理,建立完善的管理体系和文件,不断对重点设备、结构进行腐蚀检测、评估与防腐蚀修复。

 

图片1

 轻水堆核电站超过12000堆年的运行经验显示,重要的部件失效案例中有近60%的失效模式是腐蚀


    记者:核电站的管理独树一帜,请您谈谈我国核电站的防腐蚀管理体系?


    费所长:
核电站的管理以保障核安全为最高目标。为了实现这一目标,核电站形成了独到的核安全文化,以文化引领, 坚守核安全底线。在核安全文化的影响下,中广核集团逐渐摸索形成了一套全寿期腐蚀与防护管理体系。


    中广核集团最初也经历了对核电站的腐蚀问题认知不足的过程,认知的不足导致在组织和技术上都相对落后,电厂突发严重腐蚀缺陷后,由于缺乏技术储备无法尽快解决,延误了大修工期,并对核安全形成了威胁。


    事件发生之后,中广核集团及时组织了在腐蚀与防护专业领域从管理和技术层面与国外先进核电站的对标工作。随后,设计院、工程公司、运营公司、技术平台公司,均有专业部门或专人对腐蚀与防护工作进行归口管理。时至今日, 中广核集团各成员公司腐蚀与防护专业的技术人员已接近200 人。在技术层面,中广核集团投入经费进行了科研、检测、防护等领域的装备、台架、工具等方面的建设。


    在组织完善和装备平台搭建的同时,建章立制也同步开展。按程序办事是中广核集团的基本行事准则,凡事皆要有法可依。中广核集团的全寿期腐蚀与防护管理体系的发展路径是从作业指导书到电厂程序,到企业规范,再到行业标准, 并且正在朝着与国际接轨形成ISO 标准的方向奋进,一步一个脚印,既有引进吸收,又有自主创新。近年来,苏州热工研究院依托多年的科研和技术服务实践经验,正在开展核电站腐蚀与防护标准体系研究,与行业内相关公司联合起草核电站腐蚀与防护管理和技术层面的能源行业标准。


    记者:请您从技术层面谈谈如何做好核电站的腐蚀与防护工作?各种腐蚀控制手段和防护技术在核电站的应用情况?


    费所长:
核电站的腐蚀与防护工作既有其特殊性,又与其他行业有相通之处。虽然可部分借鉴国外经验,但很多技术还需要立足于自主研发。创新引领,大力协同,作为中广核集团的运营技术平台,苏州热工研究院肩负了技术兜底的重担,正在与设计院、工程公司、运营电厂一起打造形成腐蚀与防护专业的核心技术能力。


    近年来,苏州热工研究院开展了大量以解决工程实际问题为导向的科研和技术开发工作,逐渐在机理研究与寿命评估、防护技术与腐蚀数据平台等方面形成了具有核电站特色的系列产品和技术,具备分析问题、解决问题的完整能力。


    (一)关键材料的腐蚀机理研究与寿命评估。工欲善其事,必先利其器。核电站的一回路、二回路的运行工况和腐蚀模式与其他行业有较大差异,主要腐蚀控制手段是提升材料耐蚀性和优化水化学控制。因此,掌握关键材料的服役腐蚀行为,对新材料的耐蚀性能进行分析评估显得尤为重要。


    参照国内外经验,依托国家能源核电运营和寿命管理技术研发中心和中国广核集团电站材料寿命评估试验中心的建设,苏州热工研究院联合开发建设了一套的完整的核电站腐蚀试验分析台架、装备,形成了核电站运行环境工况下应力腐蚀、腐蚀疲劳、硼酸腐蚀、流动加速腐蚀等测试、评价和寿命评估能力。


    通过近年来参与的大量科研和技术服务、失效分析项目,积累了关键材料的腐蚀数据,为今后核电站关键部件的服役性能评价和核电站延寿积累了基础数据。


    (二)腐蚀防护技术。核电站面临着多种腐蚀环境和工况,各种工业上常用的防护技术在核电站得到了应用,包括涂料涂装、阴极保护、橡胶衬里、玻璃钢、衬塑、浸塑、缓蚀剂等。另外,为了解决核电站的特定腐蚀问题,苏州热工研究院还自主或联合研发形成了特有的防护技术,比如旋风法管道内壁腐蚀治理技术、不锈钢外表面电化学钝化处理。


    (三)腐蚀数据平台。为收集、积累核电站腐蚀数据,并利用大数据进行分析评估。苏州热工研究院自主开发了核电厂全寿期腐蚀管理与控制数据平台, 进行核电厂腐蚀相关数据的采集、保存和挖掘分析,为核电厂寿期不同阶段制定防腐蚀管理策略、工作计划并配套统一的技术体系,提供重要腐蚀问题的分析、诊断、评估及控制专家系统。

 

防护技术在核电站的应用情况及特征

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    记者:您作为苏州热工院腐蚀所所长、高级工程师,从事核电设备材料防腐行业科研工作多年。请您分享一下您带领团队攻克技术难题的典型案例?


    费所长:
以某电站海水系统的重要设备出现加速腐蚀、可能导致机组停机的事件为例。该设备为外加电流加涂层联合保护的防腐蚀设计方案,阴极保护系统由英国人设计和供货。该系统的日常管理,在电厂内部有分工,运维由电气专业负责,涂层修复由防腐专业负责。


    问题出现后,我院技术专家团队第一时间赶到现场,任务是分析原因和提出解决问题的方案。由于未参与过该系统的日常运维,我院技术人员当时缺乏对该系统的充分认识,原因分析一度陷入迷雾之中。我院技术人员从接到任务后,就长期泡在现场,在长达数天的时间内,面对机组随时可能后撤的压力, 对该系统进行了反复勘察,进行了多项检测。最终分析出了该系统在设计上存在的先天不足之处,找出了加速腐蚀的原因所在,并提出了设计改进措施。


    按照设计改进措施实施改造之后,该设备的腐蚀问题得到控制,后反馈多个同类机组实施了改造。这一设计优化的成功实施改变了“ 国外的技术就是好技术”的惯性思维。在管理上,也提出了由专业的腐蚀防护技术人员参与阴极保护系统运维的建议,改变了电厂长期以来没有腐蚀专业人员参与运维的局面,为后续该系统的稳定运行提供了保障。


    在我们的团队,这样的案例还很多。
这些任务大多十分紧急,技术难度较大,处理不当后果严重。电厂需要技术平台兜底,尽快、彻底解决问题。其一,核电站的很多问题会在运行较长时间后暴露出来,需要不断地进行认知和识别;其二,需要团队有足够的技术积累,在关键时候能顶上去,这就需要团队要有不同专业方向的技术专家;其三,要有舍我其谁、我来负责的勇气,把电厂的事当自己的事情,体现技术平台的价值。


    记者:请您谈谈贵公司是如何打造腐蚀与防护专业的科研与技术服务团队的?


    费所长:
一个团队,首先要有共同的目标、价值观和认同感。作为中广核集团的成员公司,苏州热工研究院一直致力于开展员工的价值认同和文化认同方面的工作,也取得了显著的成效。通过党工团组织的各类培训、交流、文化、体育、拓展等团队活动,形成了良好的团队氛围。


    这其中,人才队伍的建设和专家型团队的打造是企业不断发展、不断创新的关键所在。苏州热工研究院通过引进现代企业管理方法,创新管理模式,完善考核激励制度,建立了一套完整的选人、用人和育人的人力资源管理机制。公司为技术人员设计了“公司技术骨干-公司技术专家-集团资深专家”的职业发展通道。公司不断完善培训和专家培育机制,健全培训体系,夯实培训能力,培育和引进专家团队和技术领军人物。


    在一线,基层管理者关注员工的成长和技术进步,协助其制定职业发展规划和年度学习计划,提供外部培训和学习交流的机会,提供参与一线科研和技术服务工作的机会,营造形成学习型的团队氛围,逐渐形成了层次清晰的梯队。


   
后记:随着经济的飞速发展,对能源需求的日益增加,核电必将成为世界能源的希望。同样对材料腐蚀与防护技术提出了更高的要求,大家行动起来,坚持“以我为主、中外结合、开拓创新”是我国核电材料腐蚀与防护研究与开发的指导原则,为祖国的核电事业发展尽一份力!


    人物简介


    费克勋,高级工程师,中国腐蚀与防护学会常务理事,中国核能行业协会核电厂腐蚀与防护专题工作组执行秘书,现任苏州热工研究院有限公司腐蚀防护研究所所长。从事核电厂腐蚀与防护工作10余年,主要的研究方向为核电厂关键材料的腐蚀行为研究、核电厂腐蚀防护与监检测技术研究、核电厂全寿期腐蚀管理体系与标准研究。

 

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责任编辑:王元

标签: 费克勋, 核能, 腐蚀, 核电站安全, 苏州热工研究院

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