Pourquoi l’acier inoxydable duplex est-il utilisé dans les systèmes d’eau de refroidissement des centrales nucléaires ?
En tant que source d’énergie propre, l’énergie nucléaire contribue largement à la réduction des émissions de carbone dans le monde. Le système de canalisations d’eau de refroidissement est la clé du fonctionnement sûr d’une centrale nucléaire. Il se compose de milliers de pieds de tuyaux de différents diamètres et tailles. Il fournit un approvisionnement en eau fiable pour le refroidissement des équipements de l’usine. Le système de tuyauterie non sécurisé doit fournir suffisamment d'eau de refroidissement pour refroidir la centrale, tandis que le système de sécurité doit fournir suffisamment d'eau de refroidissement pour mettre le réacteur sous contrôle et l'arrêter en toute sécurité en cas d'urgence.
Ces matériaux de tuyauterie doivent résister à la corrosion de l'eau de refroidissement pendant toute la durée de vie de l'équipement. Selon l'emplacement de l'usine, le type d'eau de refroidissement peut aller de l'eau douce relativement propre à l'eau de mer contaminée. L'expérience a montré qu'à mesure que les systèmes vieillissent, divers problèmes de corrosion et divers degrés de corrosion peuvent survenir, endommageant le système et l'empêchant de fournir l'eau de refroidissement requise.
Les problèmes liés aux canalisations d’eau de refroidissement impliquent souvent des matériaux et leurs interactions avec l’eau de refroidissement. Les fuites dues à l'encrassement (bouchage) et à la corrosion du système sont les problèmes les plus courants, notamment l'accumulation de sédiments, la fixation biologique marine (biofouling), l'accumulation de produits de corrosion et le blocage de corps étrangers. Les fuites sont généralement causées par une corrosion microbienne (MIC), qui est une corrosion très corrosive provoquée par certains micro-organismes présents dans l'eau. Cette forme de corrosion est fréquente dans l'acier au carbone et l'acier inoxydable faiblement allié.
L'acier inoxydable a longtemps été considéré comme une option viable pour la construction de nouveaux systèmes de canalisations d'approvisionnement en eau et pour la réparation ou le remplacement des systèmes existants en acier au carbone. L'acier inoxydable couramment utilisé dans les solutions de mise à niveau de tuyauterie est l'acier inoxydable 304L, 316L ou 6%-Mo. L'acier inoxydable 316L et 6% Mo présente de grandes différences de performances et de prix. Si le fluide de refroidissement est de l'eau non traitée, qui est très corrosive et comporte un risque de corrosion microbienne, le 304L et le 316L ne sont pas des choix appropriés. En conséquence, les centrales nucléaires ont dû passer à l’acier inoxydable 6%-Mo ou accepter les coûts de maintenance élevés des systèmes en acier au carbone. Certaines centrales nucléaires utilisent encore des tuyaux de revêtement en acier au carbone en raison de leur coût initial inférieur. Selon ASTM A240, les systèmes de tuyauterie d'alimentation en eau industrielle sont souvent fabriqués en acier inoxydable ci-dessous :
| Notes | 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%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 | / |
L'acier inoxydable duplex 2205 s'est avéré être un excellent choix. La centrale nucléaire de Catawba de Duke Power, en Caroline du Sud, est la première centrale nucléaire à utiliser de l'acier inoxydable biphasé 2205 (UNS S32205) dans ses systèmes. Cette nuance contient environ 3,21 TP3T de molybdène et présente une résistance à la corrosion améliorée et une résistance à la corrosion microbienne nettement meilleure que les aciers inoxydables 304L et 316L.
La tuyauterie de revêtement en acier au carbone sur la partie aérienne du système de tuyauterie transportant l'eau d'alimentation vers la tour de refroidissement du condenseur principal a été remplacée par une tuyauterie duplex en acier inoxydable 2205.
Le nouveau remplaçant 2205 Un tuyau duplex en acier inoxydable a été installé en 2002. Le tuyau mesure 60 mètres de long, 76,2 cm et 91,4 cm de diamètre, et l'épaisseur de paroi du tuyau est de 0,95 cm. Le système est spécifié conformément à la norme ASME B31.1 Power Piping, qui est l'un des codes de gestion pour l'utilisation sûre des systèmes de tuyauterie des centrales électriques et est largement utilisé dans le monde. Après 500 jours de service, le système a été minutieusement inspecté. Aucune calamine ou corrosion n’a été constatée lors de l’inspection. L'acier inoxydable duplex 2205 s'est très bien comporté. La tuyauterie en acier inoxydable 2205 fonctionne bien depuis plus d'une décennie depuis son installation. Fort de cette expérience, Duke Power a utilisé 2205 tuyaux duplex en acier inoxydable dans d'autres parties de son système.
Interne du tuyau 2205 après 500 jours d'utilisation.
Les concepteurs de systèmes d'eau de centrale nucléaire disposent désormais d'une option supplémentaire lorsqu'il s'agit de choisir des matériaux de tuyauterie pour l'eau de refroidissement résistante à la corrosion. L'application réussie de l'acier inoxydable duplex 2205 peut réduire les coûts de maintenance, réduire les temps d'arrêt et garantir la sécurité de fonctionnement des centrales nucléaires.
