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

كمصدر للطاقة النظيفة ، تعد الطاقة النووية مساهماً رئيسياً في تقليل انبعاثات الكربون في جميع أنحاء العالم. يعتبر نظام أنابيب مياه التبريد هو المفتاح للتشغيل الآمن لمحطة الطاقة النووية. يتكون من آلاف الأقدام من الأنابيب بأقطار وأحجام مختلفة. يوفر مصدرًا موثوقًا للمياه لتبريد معدات المصنع. يجب أن يوفر نظام الأنابيب غير الآمنة مياه تبريد كافية لتبريد المحطة ، بينما يجب أن يوفر نظام الأمان مياه تبريد كافية للتحكم في المفاعل وإغلاقه بأمان في حالة الطوارئ.

يجب أن تكون مواد الأنابيب هذه مقاومة لتآكل مياه التبريد طوال العمر التشغيلي للمعدات. اعتمادًا على موقع المحطة ، يمكن أن يتراوح نوع مياه التبريد من مياه عذبة نظيفة نسبيًا إلى مياه البحر الملوثة. أظهرت التجربة أنه مع تقدم الأنظمة في العمر ، يمكن أن تحدث مجموعة متنوعة من مشاكل التآكل ودرجات متفاوتة من التآكل ، مما يؤدي إلى إتلاف النظام ومنع توفير مياه التبريد المطلوبة.

غالبًا ما تتضمن مشكلات أنابيب مياه التبريد المواد وتفاعلها مع مياه التبريد. يعتبر التسرب من القاذورات (الانسداد) وتآكل النظام من أكثر المشاكل شيوعًا ، بما في ذلك تراكم الرواسب ، والتعلق البيولوجي البحري (الحشف الحيوي) ، وتراكم منتجات التآكل ، وانسداد المواد الغريبة. يحدث التسرب عادة بسبب التآكل الجرثومي (MIC) ، وهو تآكل شديد التآكل ناتج عن بعض الكائنات الحية الدقيقة في الماء. يحدث هذا النوع من التآكل بشكل متكرر في الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ منخفض السبائك.

لطالما اعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ خيارًا قابلاً للتطبيق لبناء أنظمة أنابيب جديدة لإمداد المياه ولإصلاح أو استبدال أنظمة الصلب الكربوني الحالية. الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم بشكل شائع في حلول ترقية الأنابيب هو 304L ، 316L ، أو 6٪ -Mo من الفولاذ المقاوم للصدأ. 316L و 6٪ مو من الفولاذ المقاوم للصدأ مع اختلافات كبيرة في الأداء والسعر. إذا كان وسط التبريد عبارة عن مياه غير معالجة ، وهي مادة شديدة التآكل وتنطوي على مخاطر التآكل الجرثومي ، فإن 304L و 316 L لا يعدان خيارين مناسبين. نتيجة لذلك ، كان على المحطات النووية الترقية إلى 6٪ من الفولاذ المقاوم للصدأ أو قبول تكاليف الصيانة المرتفعة لأنظمة الصلب الكربوني. لا تزال بعض محطات الطاقة النووية تستخدم أنابيب مبطنة بالفولاذ الكربوني بسبب التكلفة الأولية المنخفضة. وفقًا لـ ASTM A240 غالبًا ما تكون أنظمة أنابيب إمدادات المياه الصناعية مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أدناه:

درجات	UNS	C	N	Cr	Ni	Mo	Cu
304L	S30403	0.03	/	18.0-20.0	8.0-12.0	/	/
316L	S31603	0.03	/	16.0-18.0	10.0-14.0	2.0-3.0	/
6٪ مو	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 على الوجهين 2205 أنه خيار ممتاز. محطة كاتاوبا للطاقة النووية التابعة لشركة ديوك باور في ساوث كارولينا هي أول محطة للطاقة النووية تستخدم 2205 (UNS S32205) من الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور في أنظمتها. تحتوي هذه الدرجة على حوالي 3.2٪ من الموليبدينوم وقد حسنت مقاومة التآكل ومقاومة للتآكل الميكروبي أفضل بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ 304L و 316L.

تم استبدال الأنابيب المبطنة بالفولاذ الكربوني على الجزء فوق الأرض من نظام الأنابيب الذي ينقل مياه الإمداد إلى برج التبريد للمكثف الرئيسي بأنابيب مزدوجة من الفولاذ المقاوم للصدأ 2205.

البديل الجديد 2205 تم تركيب أنبوب مزدوج من الفولاذ المقاوم للصدأ في عام 2002. يبلغ طول الأنبوب 60 مترًا وقطره 76.2 سم وقطره 91.4 سم ، ويبلغ سمك جدار الأنبوب 0.95 سم. النظام المحدد وفقًا لمعيار ASME B31.1 لأنابيب الطاقة ، وهو أحد رموز الإدارة للاستخدام الآمن لأنظمة أنابيب محطة الطاقة ويستخدم على نطاق واسع في العالم. بعد 500 يوم من الخدمة ، تم فحص النظام بدقة. لم يتم العثور على تحجيم أو تآكل أثناء الفحص. أداء 2205 مزدوج الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل جيد للغاية. تعمل أنابيب 2205 المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل جيد لأكثر من عقد منذ تركيبها. بناءً على هذه التجربة ، استخدمتها Duke Power 2205 أنابيب دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ في أجزاء أخرى من نظامها.

داخلي من أنبوب 2205 بعد 500 يوم من الاستخدام.

 

يتوفر الآن لمصممي أنظمة المياه في محطات الطاقة النووية خيار آخر عندما يتعلق الأمر باختيار مواد الأنابيب لمياه التبريد المقاومة للتآكل. يمكن للتطبيق الناجح للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 أن يقلل من تكاليف الصيانة ، ويقلل من وقت التوقف عن العمل ويضمن سلامة تشغيل محطات الطاقة النووية.