Dlaczego dwustronny stal nierdzewna jest używana w systemach chłodzenia wody w elektrowniach jądrowych?'>Dlaczego dwustronny stal nierdzewna jest używana w systemach chłodzenia wody w elektrowniach jądrowych?

Jako źródło energii czystej energia jądrowa jest kluczowym czynnikiem w zmniejszaniu emisji dwutlenku węgla na całym świecie. System rurociągów chłodzących jest kluczem do bezpiecznej pracy elektrowni jądrowej. Składa się z tysięcy metrów rur o różnych średnicach i rozmiarach. Dostarcza on niezawodne źródło wody do chłodzenia urządzeń elektrowni. Niezawodny system rurociągów musi zapewnić wystarczającą ilość wody chłodzącej, aby chłodzić instalację, podczas gdy system bezpieczeństwa musi zapewnić wystarczającą ilość wody chłodzącej, aby utrzymywać reaktor pod kontrolą i bezpiecznie go wyłączyć w przypadku awarii.

Materiały rur muszą być odporne na korozję wody chłodzącej przez cały okres eksploatacji urządzenia. W zależności od lokalizacji zakładu typ wody chłodzącej może się różnić od względnie czystej wody słodkiej po zanieczyszczoną wodę morską. Doświadczenie pokazuje, że wraz z wiekiem instalacji mogą wystąpić różnorodne problemy z korozją oraz różny stopień jej zaawansowania, co może szkodzić systemowi i uniemożliwiać dostarczanie wymaganej wody chłodzącej.

Problemy z rurociągami chłodzącej wody często wiążą się z materiałami i ich interakcjami z wodą chłodzącą. Najczęstszymi problemami są przecieki spowodowane zanieczyszczeniem (zablokowaniem) i korozją systemu, w tym nagromadzeniem osadów, przyczepnością biologiczną (biofouling) oraz nagromadzeniem produktów korozji oraz zablokowaniem substancji obcych. Przecieki są zwykle spowodowane korozją mikrobiologiczną (MIC), która jest bardzo korozyjną formą korozji wywołaną przez pewne mikroorganizmy zawarte w wodzie. Ta forma korozji występuje często w stali węglowej i niskowęglowej stali nierdzewnej.

Stal nierdzewna od dawna uważana jest za opłacalną opcję do budowy nowych systemów rurociągów wodnych oraz do naprawy lub wymiany istniejących systemów stalowych. Stali nierdzewnego, który jest powszechnie stosowany w rozwiązaniach modernizacyjnych rurociągów, to stal nierdzewna 304L, 316L lub 6% -Mo. 316L i 6%-Mo stanowią duże różnice pod względem wydajności i ceny. Jeśli medium chłodzące nie jest uzdatnione do użytku, co jest substancją korozyjną o wysokim stopniu korozji i stanowi ryzyko mikrobicznej korozji, stal nierdzewna 304L i 316L nie są odpowiednimi rozwiązaniami. W rezultacie elektrownie jądrowe musiały modernizować się na stal nierdzewną o stopniu 6%-Mo lub akceptować wysokie koszty konserwacji systemów stalowych. Niektóre elektrownie jądrowe nadal używają rur o pokryciu stalowym z węgla drzewnego ze względu na niższe początkowe koszty. Zgodnie z normą ASTM A240 systemy rurociągów do zaopatrzenia w wodę przemysłową najczęściej składają się z stali nierdzewnej:

Oceny	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	/

Stal nierdzewna dwuwarstwowa 2205 okazała się doskonałym rozwiązaniem. Elektrownia jądrowa Duke Power w Catawba w Karolinie Południowej jest pierwszą elektrownią jądrową, która wykorzystuje w swoich systemach stal nierdzewną dwufazową 2205 (UNS S32205). Ta klasa zawiera około 3,2% molibdenu i charakteryzuje się lepszą odpornością na korozję oraz znacznie lepszą odpornością na korozję mikrobiologiczną niż stal nierdzewna 304L i 316L.

Rury stalowe z powłoką węglową w części na wysokości nad ziemią systemu przewozu wody dostarczanej do wieży chłodniczej głównego kondensatora zostały zastąpione rurami ze stali nierdzewnej typu 2205.

Nowy zastępca 2205 Rurę ze stali nierdzewnej dwustronnie zintegrowaną zainstalowano w 2002 roku. Długość rury wynosi 60 metrów, średnica wynosi 76,2 cm i 91,4 cm, a grubość ścianki rury wynosi 0,95 cm. System ten został opracowany zgodnie z normą ASME B31.1 Power Piping, która jest jednym z kodeksów zarządzania bezpiecznym użytkowaniem systemów rurociągów elektrowni i jest powszechnie stosowana na całym świecie. Po 500 dniach użytkowania system został dokładnie zbadany. Podczas badania nie stwierdzono żadnych osadzów ani korozji. Rura ze stali nierdzewnej 2205 wykazała się bardzo dobrą wydajnością. Rury ze stali nierdzewnej 2205 funkcjonują już od ponad dekady od momentu ich zainstalowania. Na podstawie tego doświadczenia firma Duke Power stosuje Rury ze stali nierdzewnej typu 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 przy wyborze materiałów rur do chłodzącej wody odpornej na korozję. Pomyślne zastosowanie stali nierdzewnej dwutlenkowej 2205 może obniżyć koszty konserwacji, skracać czas przestoju i zapewniać bezpieczeństwo eksploatacji elektrowni jądrowych.