لماذا يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج في أنظمة مياه تبريد محطات الطاقة النووية؟

باعتبارها مصدرًا للطاقة النظيفة، تعد الطاقة النووية مساهمًا رئيسيًا في تقليل انبعاثات الكربون في جميع أنحاء العالم. يعد نظام أنابيب مياه التبريد هو المفتاح للتشغيل الآمن لمحطة الطاقة النووية. يتكون من آلاف الأقدام من الأنابيب بأقطار وأحجام مختلفة. إنه يوفر إمدادات مياه موثوقة لتبريد معدات المصنع. يجب أن يوفر نظام الأنابيب غير الآمنة ما يكفي من مياه التبريد لتبريد المحطة، في حين يجب أن يوفر نظام الأمان ما يكفي من مياه التبريد لوضع المفاعل تحت السيطرة وإغلاقه بأمان في حالة الطوارئ.

يجب أن تكون مواد الأنابيب هذه مقاومة للتآكل الناتج عن مياه التبريد طوال فترة خدمة الجهاز. اعتمادًا على موقع المحطة، يمكن أن يتراوح نوع مياه التبريد من المياه العذبة النظيفة نسبيًا إلى مياه البحر الملوثة. وقد أظهرت التجربة أنه مع تقدم عمر الأنظمة، يمكن أن تحدث مجموعة متنوعة من مشاكل التآكل وبدرجات متفاوتة من التآكل، مما يؤدي إلى إتلاف النظام ومنعه من توفير مياه التبريد المطلوبة.

غالبًا ما تتضمن مشكلات أنابيب مياه التبريد المواد وتفاعلاتها مع مياه التبريد. يعد التسرب الناتج عن التلوث (الانسداد) وتآكل النظام من المشاكل الأكثر شيوعًا، بما في ذلك تراكم الرواسب، والارتباط البيولوجي البحري (التلوث الحيوي)، وتراكم منتجات التآكل، وانسداد المواد الغريبة. عادة ما يحدث التسرب بسبب التآكل الميكروبي (MIC)، وهو تآكل شديد التآكل تسببه بعض الكائنات الحية الدقيقة في الماء. يحدث هذا النوع من التآكل بشكل متكرر في الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ ذو السبائك المنخفضة.

يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ منذ فترة طويلة خيارًا قابلاً للتطبيق لبناء أنظمة أنابيب جديدة لإمدادات المياه وإصلاح أو استبدال أنظمة الفولاذ الكربوني الحالية. الفولاذ المقاوم للصدأ الشائع الاستخدام في حلول ترقية الأنابيب هو الفولاذ المقاوم للصدأ 304L، أو 316L، أو 6%-Mo. 316L و6% Mo من الفولاذ المقاوم للصدأ، هناك اختلافات كبيرة في الأداء والسعر. إذا كان وسط التبريد عبارة عن مياه غير معالجة، والتي تكون شديدة التآكل وتحمل خطر التآكل الميكروبي، فإن 304L و316L ليسا اختيارين مناسبين. ونتيجة لذلك، اضطرت المحطات النووية إلى الترقية إلى الفولاذ المقاوم للصدأ 6%-Mo أو قبول تكاليف الصيانة المرتفعة لأنظمة الفولاذ الكربوني. ولا تزال بعض محطات الطاقة النووية تستخدم أنابيب البطانة المصنوعة من الفولاذ الكربوني بسبب انخفاض التكلفة الأولية. وفقًا للمواصفة ASTM A240، غالبًا ما تكون أنظمة أنابيب إمدادات المياه الصناعية مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أدناه:

درجات	أونس	ج	ن	سجل تجاري	ني	شهر	النحاس
304 لتر	S30403	0.03	/	18.0-20.0	8.0-12.0	/	/
316 لتر	S31603	0.03	/	16.0-18.0	10.0-14.0	2.0-3.0	/
6%Mo	N08367	0.03	0.18-0.25	20.0-22.0	23.0-25.0	6.0-7.0	0.75
2205	S32205	0.03	0.14-0.2	22.0-23.0	4.5-6.5	3.0-3.5	/

أثبت الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 أنه اختيار ممتاز. تعد محطة كاتاوبا للطاقة النووية التابعة لشركة ديوك باور في كارولينا الجنوبية أول محطة للطاقة النووية تستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور 2205 (UNS S32205) في أنظمتها. يحتوي هذا الصف على ما يقرب من 3.2% من الموليبدينوم وقد أدى إلى تحسين مقاومة التآكل ومقاومة التآكل الميكروبي بشكل ملحوظ مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ 304L و316L.

تم استبدال أنابيب البطانة المصنوعة من الفولاذ الكربوني الموجودة على الجزء العلوي من نظام الأنابيب الذي ينقل مياه الإمداد إلى برج التبريد للمكثف الرئيسي بأنابيب مزدوجة من الفولاذ المقاوم للصدأ 2205.

الاستبدال الجديد 2205 تم تركيب أنبوب مزدوج من الفولاذ المقاوم للصدأ في عام 2002. يبلغ طول الأنبوب 60 مترًا، وقطره 76.2 سم و91.4 سم، وسمك جدار الأنبوب 0.95 سم. النظام المحدد وفقًا لأنابيب الطاقة ASME B31.1، والذي يعد أحد رموز الإدارة للاستخدام الآمن لأنظمة أنابيب محطات الطاقة ويستخدم على نطاق واسع في العالم. وبعد 500 يوم من الخدمة، تم فحص النظام بدقة. لم يتم العثور على أي تحجيم أو تآكل أثناء الفحص. أداء الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 جيد جدًا. تعمل الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 بشكل جيد لأكثر من عقد من الزمن منذ تركيبها. وبناء على هذه التجربة، استخدمت شركة ديوك باور 2205 أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة في أجزاء أخرى من نظامها.

الجزء الداخلي من أنبوب 2205 بعد 500 يوم من الاستخدام.

 

أصبح لدى مصممي أنظمة المياه في محطات الطاقة النووية الآن خيار آخر عندما يتعلق الأمر باختيار مواد الأنابيب لمياه التبريد المقاومة للتآكل. يمكن أن يؤدي التطبيق الناجح للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 إلى تقليل تكاليف الصيانة وتقليل وقت التوقف عن العمل وضمان سلامة تشغيل محطات الطاقة النووية.