2024年3月26日发(作者：microsoftexcel免费版)

某核电厂针对国外多个核电厂流体加速

腐蚀失效事件的反馈及共模分析

摘要：流体加速腐蚀（FAC）是核电厂二回路管道失效的主要方式。某核电

厂针对国外19世纪末20世纪初国外典型的失效事件进行系统的原因分析和总结，

并根据该核电站流体加速腐蚀管理情况进行反馈和对比研究，简要总结了该核电

站的FAC管理特点。

关键词：流体加速腐蚀，FAC大纲管理，FAC专用软件

Feedback And Common Mode Analysis of Flow Accelerated Corrosion

Failure Events in A Nuclear Power Plant

XU Xing-xing DING Qing-yue CHAN Lu-lu LIU En-kai

(Yangjiang Nuclear Power Co,Ltd , Yangjiang Guangdong 529500,China)

Abstract:Flow accelerated corrosion(FAC) is the main failure mode

of secondary pipeline in nuclear power plant . The nuclear power plant

systematically analyzes the causes of typical failure evens at the end

of the 19 century and the 20 century,carries out feedback and

comparative research according to the flow accelerated corrosion of

the nuclear power plant,and briefly summarizes the fac management

characteristics of the nuclear power plant.

Key worlds: Flow accelerated corrosion,FAC program management, FAC

special software

0 流体加速腐蚀机理概述

thth

核电厂二回路汽水管道除了冲蚀、气蚀、固体颗粒侵蚀、液体撞击、闪蒸侵

蚀等一些物理机械作用引起的管壁减薄外，FAC是最为常见、危险性最大的管壁

腐蚀失效模式。根据全世界12000堆．年的统计数据表明，FAC失效约占核电厂

管道失效的33%。FAC并不是一般冲蚀的机械磨损作用，它是物理和化学的综合

作用，是一种由于流体流动导致的管道内氧化膜和基体母材不断减薄的过程(见

图1)。FAC腐蚀速率在管道材质Cr<0.04%时，表现的极为明显，当低碳钢或低

合金钢中Cr>1%时，管道母材表面形成致密的尖晶石氧化膜，材料基本上不会受

到FAC腐蚀的影响。同时，由于FAC的本质是流体中可溶铁的转移，所以FAC不

会发生在不含水的干蒸汽中。

[2]

[1]

图1：FAC腐蚀机理示意图

1国外核电厂事件描述

经统计，1999年至2006年期间，国外核电厂发生了31起流动加速腐蚀

（FAC）相关事件，其中管线断裂的典型事件如：日本Mihama核电厂二回路管线

破裂（见图2），印度Kakrapar核电厂2号机组的给水再循环管线断裂（见图

3）；乌克兰South Ukraine核电厂2号机组汽水分离再热器第一级下游蒸汽回

流管线断裂；美国Clinton电厂冷凝器内部抽汽管线真空管故障等。另外31起

事件中还包括部分二次侧压力容器因FAC而降质的典型事件，如俄罗斯Smolensk

核电厂3号机组低压给水加热器外壳破裂。因FAC减薄导致碳钢材质管道、容器

突然破裂的事件在高能和中能系统中均有发生，不仅会导致电厂瞬态，而且介质

泄漏会影响到人身安全。

图2：Mihama核电厂管道断裂现场图 图3：Kakrapar核电厂管道断裂现场

图

2国外事件原因共性分析

2.1FAC监督大纲管理不足

FAC管理大纲要求对所有腐蚀敏感部位进行大量且持续的检查。Mihama核电

厂3号机组管线断裂的主要原因是承包商1990年制定的检查清单中遗漏了本属

于FAC敏感的管线。同时，Mihama电厂FAC管理人员也无法确认程序和大纲之间

的一致性，而且从运行开始到事件发生前也没有对大纲的有效性进行审查。在

Kakrapar核电厂2号机组，在其他系统类似管线被更换后，因不同部门之间缺少

沟通遗漏了事故管线，最终导致了该管线的断裂。这些事例揭示了FAC监督大纲

更新过程中存在的缺陷。在South Ukraine核电厂2号机组，因过低估计了FAC

腐蚀率而再三的推迟管线的检查最终导致断裂事故的发生。运行经验表明，在个

别情况下因运行状态和化学状态的改变，FAC磨损率不再是一个定值。

2.2软件知识欠缺和模型不当

在很多国家使用计算机模型预测FAC管壁减薄。在FAC软件使用过程中不可

避免的出现了诸如数据输入错误、软件质保不当等问题。如使用FAC软件对小管

径管线进行模型化取决于管线的连接方式，对插套焊缝，每一处焊接的安装间隙

是不同的，这将影响下游管线的磨损率。在对小管径管线建模时经常发现缺少安

装间隙的尺寸记录。此外，无法获得准确的小管径管线的热力学参数。在一些案

例中，软件模型中没有考虑焊缝以及局部化学影响，采用通用的建模方法无法覆

盖软件的不确定性。

2.3承包商控制不足

电厂在执行FAC大纲期间过分依赖承包商存在一定的弊端。从1990年开始

直到2004年8月发生管线断裂事件前，Mihama核电厂3号机组二回路系统管线

减薄的检查管理程序均由承包商自行制定和执行。程序中存在多处明显的矛盾，

包括遗漏了对该破裂管线的监测。而电厂也没有确认，也没有理解该程序。

3某核电厂二回路流体加速腐蚀对比分析

3.1FAC监督大纲对比分析

核电厂FAC监督大纲是指导电厂实施FAC检查的上游文件。某核电厂针对

FAC腐蚀机理，在机组商运后，编写生效《流体加速腐蚀预防导则》，用于指引

该核电厂FAC管理体系的建立。同时，该核电厂对常规岛所有汽水管线进行梳理，

筛选出敏感管线，并将FAC的测厚计划与工业管道一并考虑将其纳入常规岛管道

大纲进行统一管理。该电厂在已经完成的20次机组大修中，共计执行了约4500

个管部件的壁厚检查工作，共计发现约80处的减薄，对于减薄部件，该电厂均

进行了专项评估，针对不满足使用的管部件进行更换处理，同时为了进一步验证

其真实磨损速率，电厂在大修中对历史减薄部位均进行了跟踪测厚。

3.2FAC管理对比分析

根据FAC机理进行分析，影响FAC腐蚀速率的因素主要有：管道材料成分、

运行工况、流体力学因素、水化学因素。因电厂二回路FAC腐蚀的速率受多个因

素影响，且各因素的影响大小无法确定，固无法用单一的分析办法进行建模，从

而建立FAC管理体系。当前国际上，仍没有统一综合性理论模型能够完整的描述

所有的FAC现象，只有根据失效案例在不断的更新和完善现有的经验模型和解释

模型。国际上目前针对FAC管理体系的建立，采用两种不同的管理办法。一种是

以欧美地区为主的采用FAC管理软件，通过专用软件建模分析后筛选FAC敏感管

线来指导电厂的FAC监督工作（EDF开发的BRT-CICERO软件、EPRI开发的

CHECWORK软件等）；另一种是不使用FAC管理软件，通过FAC管理工程师根据

失效模式及国内外经验反馈进行系统分析论证后筛选适合本地的FAC敏感管线，

如亚太地区等。

[3]

使用FAC管理软件，可以通过软件自带的FAC失效模型辨识电厂敏感管线，

使其在软件FAC失效模型下进行针对性的开展FAC监督和预防工作。但使用FAC

管理软件，需要建立和维护一个庞大的数据库，需要输入电厂大量的管道部件的

图纸、几何数据、材料成分、力学性能、运行记录、维修记录、水化学数据和无

损检测数据等众多数据，更需要多部门、跨专业的多名专业人员密切合作，初始

工作量大，对于管理和协调的要求非常高。某核电厂二回路管道和部件的FAC监

督管理属于专项分析管理。其管理上是由专业人士根据FAC失效机理、业内经验、

电厂运行经验、机组特点和历史数据来进行FAC管理的各个步骤。此类FAC管理

体系的建立方法，相对于FAC软件管理，其分析、检测、评估的整个过程相对更

为保守，实施FAC监督的范围更大，现场检测工作量更多。

3.3承包商控制对比分析

某核电厂FAC管理由专业的技术部门牵头负责，编制生效《流体加速腐蚀预

防管理导则》、《常规岛和电站配套设施压力管道在役监督导则》以明确FAC失

效机理及现场部件筛选原则。根据导则内容筛选现场FAC敏感管线，并将敏感管

线纳入管道测厚大纲中进行全寿期定期测厚。在每轮大修前专业部门审查大纲，

在大纲的基础上进一步编制单轮大修检查细化表，确认大修所需进行检测的管道

部件。大修期间，该核电厂承包商使用电厂技术部门编制的文件进行壁厚监督，

且电厂QC对承包商进行过程质量控制，因此，该核电厂不会出现Mihama核电厂

类似的因承包商管理失效导致FAC腐蚀事件发生的情况。

4、结论

（1）通过对国外多起FAC腐蚀事件进行分析，发现FAC腐蚀事件发生的直

接原因是管道部件因自身的材质和运行环境因素，导致在长期运行过程中，发生

流体加速腐蚀，最终导致设备损坏。根本原因是FAC管理过程中的失效。FAC腐

蚀机理从上个世纪80年代被工程师发现，并经过近几十年的发展，才逐渐引起

人们的重视。在国外建立较早的核电厂，在设计之初，并没有考虑到FAC腐蚀的

影响，在后续逐渐建立FAC管理体系的过程中，难免出现失效点，最终导致严重

的FAC腐蚀事件发生，带来的严重的经济损失和人员伤亡。某核电厂在设计之初，

就已经考虑到FAC腐蚀的影响，在二回路常规岛管道已经采用控Cr钢，同时该

核电厂的FAC管理体系参考了国内外先进的管理经验，所以某核电厂未有FAC失

效事件发生。

（2）在进行核电厂的流体加速腐蚀管理中，使用FAC专用软件和不使用管

理软件，所带来的优缺点各不相同。某核电厂在不使用FAC软件进行计算分析，

导致每轮大修都将进行大量的管部件测厚工作，经济花费较大。但同时，也避免

了国外使用软件带来的管理失效。

（3）核电厂因其特殊的涉核性，在发生FAC失效事件后，带来的影响和舆

论压力是比较大的，故FAC管理在核电厂安全稳定运行中扮演着重要的一环。

FAC管理是一个经验学科，建立在大量FAC事件的FAC管理体系更加完善。所以，

建立一套全球核电厂都参与的经验反馈沟通渠道是非常必要的。

[1] 邓宏伟 . 核电厂二回路管道应对流动加速腐蚀机理研究[J] . 南方能

源建设，2015，第2卷：51—54

[2]Flow Accelereated Corrosion knowledge at EDFFAC phenomenon-

Mechanism-Modeling Stephane TREVIN(EDF/DTG-Grenoble)France

FAC秦山研讨会论文集.2008.1

[3] 束国刚，薛飞等 . 核电厂管道的流体加速腐蚀及其老化管理[J] . 腐

蚀与防护，2006，第27卷：72—75