Dlaczego stal nierdzewna typu duplex jest stosowana w systemach wody chłodzącej w elektrowniach jądrowych?
Jako czyste źródło energii, energia jądrowa wnosi główny wkład w redukcję emisji gazów cieplarnianych na całym świecie. System rurociągów wody chłodzącej jest kluczem do bezpiecznej pracy elektrowni jądrowej. Składa się z tysięcy stóp rur o różnych średnicach i rozmiarach. Zapewnia niezawodne zaopatrzenie w wodę do chłodzenia urządzeń zakładowych. System rurociągów niespełniający wymagań bezpieczeństwa musi zapewniać wystarczającą ilość wody chłodzącej do chłodzenia elektrowni, podczas gdy system bezpieczeństwa musi zapewniać wystarczającą ilość wody chłodzącej, aby zapewnić kontrolę nad reaktorem i bezpiecznie go wyłączyć w przypadku awarii.
Rury te muszą być odporne na korozję powodowaną przez wodę chłodzącą przez cały okres użytkowania sprzętu. W zależności od lokalizacji zakładu, rodzaj wody chłodzącej może wahać się od stosunkowo czystej wody słodkiej po zanieczyszczoną wodę morską. Doświadczenie pokazuje, że wraz ze starzeniem się systemu mogą wystąpić różne problemy z korozją i różny stopień korozji, które uszkadzają system i uniemożliwiają mu dostarczanie wymaganej wody chłodzącej.
Problemy z rurociągami wody chłodzącej często dotyczą materiałów i ich interakcji z wodą chłodzącą. Wycieki spowodowane zanieczyszczeniem (zatykaniem) i korozja systemu to najczęstsze problemy, w tym gromadzenie się osadów, biologiczne osadzanie się w wodzie morskiej (biofouling), gromadzenie się produktów korozji i blokowanie ciał obcych. Wycieki są zwykle spowodowane korozją mikrobiologiczną (MIC), która jest bardzo korozyjną korozją powodowaną przez pewne mikroorganizmy obecne w wodzie. Ta forma korozji często występuje w stali węglowej i niskostopowej stali nierdzewnej.
Stal nierdzewna od dawna jest uważana za realną opcję do budowy nowych systemów rurociągów wodociągowych oraz do naprawy lub wymiany istniejących systemów ze stali węglowej. Stalą nierdzewną powszechnie stosowaną w rozwiązaniach do modernizacji rurociągów jest stal nierdzewna 304L, 316L lub 6%-Mo. Stal nierdzewna 316L i 6% Mo to duże różnice w wydajności i cenie. Jeśli czynnikiem chłodzącym jest nieuzdatniona woda, która jest silnie korozyjna i niesie ze sobą ryzyko korozji mikrobiologicznej, 304L i 316L nie są odpowiednim wyborem. W rezultacie elektrownie jądrowe musiały przejść na stal nierdzewną 6%-Mo lub zaakceptować wysokie koszty utrzymania systemów ze stali węglowej. W niektórych elektrowniach jądrowych nadal stosuje się rury wykładowe ze stali węglowej ze względu na niższy koszt początkowy. Zgodnie z ASTM A240, systemy rur wodociągowych przemysłowych są często wykonane ze stali nierdzewnej poniżej:
| Klas | UNS | C | N | Kr | Ni | Pon | 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 | / |
Stal nierdzewna duplex 2205 okazała się doskonałym wyborem. Elektrownia jądrowa Catawba należąca do Duke Power w Karolinie Południowej jest pierwszą elektrownią jądrową, w której w swoich systemach zastosowano dwufazową stal nierdzewną 2205 (UNS S32205). Gatunek ten zawiera około 3.2% molibdenu i ma lepszą odporność na korozję oraz znacznie lepszą odporność na korozję mikrobiologiczną niż stale nierdzewne 304L i 316L.
Rury okładzinowe ze stali węglowej w naziemnej części systemu rurociągów doprowadzających wodę do wieży chłodniczej głównego skraplacza zastąpiono rurami ze stali nierdzewnej duplex 2205.
Nowy zamiennik 2205 W 2002 roku zainstalowano rurę ze stali nierdzewnej duplex. Rura ma długość 60 metrów, średnicę 76,2 cm i 91,4 cm, a grubość ścianki rury wynosi 0,95 cm. System określony zgodnie z normą ASME B31.1 Power rurociągi, która jest jednym z kodeksów zarządzania bezpiecznym użytkowaniem systemów rurociągów w elektrowniach i jest szeroko stosowana na świecie. Po 500 dniach pracy system został dokładnie sprawdzony. Podczas kontroli nie stwierdzono żadnych zgorzelin ani korozji. Stal nierdzewna duplex 2205 spisała się bardzo dobrze. Rury ze stali nierdzewnej 2205 sprawdzają się dobrze przez ponad dekadę od czasu ich montażu. Bazując na tym doświadczeniu, wykorzystał Duke Power Rury ze stali nierdzewnej duplex 2205 w innych częściach swojego systemu.
Wnętrze rury 2205 po 500 dniach użytkowania.
Projektanci systemów wodnych w elektrowniach jądrowych mają teraz jeszcze jedną opcję, jeśli chodzi o wybór materiałów rurowych zapewniających odporną na korozję wodę chłodzącą. Pomyślne zastosowanie stali nierdzewnej duplex 2205 może obniżyć koszty konserwacji, skrócić przestoje i zapewnić bezpieczeństwo pracy elektrowni jądrowych.
