原子力発電所の冷却水システムに二相ステンレス鋼が使用されているのはなぜですか？

クリーンエネルギー源として、原子力は世界中の炭素排出量の削減に大きく貢献しています。 冷却水配管システムは、原子力発電所の安全な運転の鍵です。 これは、さまざまな直径とサイズの数千フィートのパイプで構成されています。 プラント設備を冷却するための信頼性の高い給水を提供します。 非安全配管システムは、プラントを冷却するのに十分な冷却水を提供する必要があり、安全システムは、原子炉を制御下に置き、緊急時に安全にシャットダウンするのに十分な冷却水を提供する必要があります。

これらのパイプ材料は、機器の耐用年数を通じて冷却水の腐食に耐性がなければなりません。 工場の場所に応じて、冷却水の種類は比較的きれいな淡水から汚染された海水までさまざまです。 経験によれば、システムが古くなると、さまざまな腐食の問題やさまざまな程度の腐食が発生し、システムが損傷し、必要な冷却水を供給できなくなる可能性があります。

冷却水配管の問題には、多くの場合、材料とそれらの冷却水との相互作用が関係しています。 堆積物の蓄積、海洋生物学的付着（生物付着）、腐食生成物の蓄積、異物の閉塞など、システムのファウリング（詰まり）と腐食による漏れが最も一般的な問題です。 漏れは通常、水中の特定の微生物によって引き起こされる非常に腐食性の腐食である微生物腐食（MIC）によって引き起こされます。 この形態の腐食は、炭素鋼と低合金ステンレス鋼で頻繁に発生します。

ステンレス鋼は、新しい給水配管システムを構築し、既存の炭素鋼システムを修理または交換するための実行可能なオプションと長い間考えられてきました。 配管のアップグレードソリューションで一般的に使用されるステンレス鋼は、304L、316L、または6％-Moステンレス鋼です。 316Lと6％Moステンレス鋼は性能と価格に大きな違いがあります。 冷却媒体が腐食性が高く、微生物腐食のリスクがある未処理の水である場合、304Lおよび316Lは適切な選択ではありません。 その結果、原子力発電所は6％-Moステンレス鋼にアップグレードするか、炭素鋼システムの高い維持費を受け入れる必要がありました。 一部の原子力発電所は、初期費用が低いため、依然として炭素鋼のライニングパイプを使用しています。 ASTM A240によると、工業用給水配管システムは、多くの場合、以下のステンレス鋼で作られています。

学年	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	/

2205二相ステンレス鋼が優れた選択肢であることが証明されました。 サウスカロライナ州にあるデュークパワーのカトーバ原子力発電所は、システムに2205（UNS S32205）二相ステンレス鋼を使用した最初の原子力発電所です。 このグレードは約3.2％のモリブデンを含み、304Lおよび316Lステンレス鋼よりも耐食性が向上し、耐微生物性が大幅に向上しています。

メインコンデンサーの冷却塔に給水を運ぶ配管システムの地上部分の炭素鋼ライニング配管は、2205二相ステンレス鋼配管に置き換えられました。

新しい代替品 2205 二相ステンレス鋼管は2002年に設置されました。管の長さは60メートル、直径は76.2 cm、直径は91.4 cmで、管の壁の厚さは0.95cmです。 ASME B31.1に準拠して指定されたシステムは、発電所の配管システムを安全に使用するための管理コードの500つであり、世界中で広く使用されています。 2205日間のサービスの後、システムは徹底的に検査されました。 検査中にスケーリングや腐食は見つかりませんでした。 2205二相ステンレス鋼は非常に良好に機能しました。 XNUMXステンレス鋼配管は、設置以来XNUMX年以上にわたって良好に機能しています。 この経験に基づいて、デュークパワーは使用しています 2205二相ステンレス鋼管 そのシステムの他の部分で。

2205日使用後の500パイプの内部。

 

原子力発電所の水システムの設計者は、耐食性の冷却水の配管材料を選択する際に、もう2205つの選択肢があります。 XNUMX二相ステンレス鋼の適用に成功すると、メンテナンスコストを削減し、ダウンタイムを削減し、原子力発電所の運転の安全性を確保できます。