Por que o aço inoxidável duplex é usado em sistemas de água de resfriamento de usinas nucleares?
Como fonte de energia limpa, a energia nuclear é um dos principais contribuintes para a redução das emissões de carbono em todo o mundo. O sistema de tubulação de água de resfriamento é a chave para a operação segura de uma usina nuclear. Consiste em milhares de metros de tubos de vários diâmetros e tamanhos. Ele fornece um abastecimento de água confiável para o resfriamento dos equipamentos da planta. O sistema de tubulação não seguro deve fornecer água de resfriamento suficiente para resfriar a planta, enquanto o sistema de segurança deve fornecer água de resfriamento suficiente para controlar o reator e desligá-lo com segurança em caso de emergência.
Esses materiais de tubulação devem ser resistentes à corrosão da água de resfriamento durante toda a vida útil do equipamento. Dependendo da localização da planta, o tipo de água de resfriamento pode variar desde água doce relativamente limpa até água do mar contaminada. A experiência tem demonstrado que à medida que os sistemas envelhecem, podem ocorrer vários problemas de corrosão e vários graus de corrosão, danificando o sistema e impedindo-o de fornecer a água de arrefecimento necessária.
Os problemas com a tubulação de água de resfriamento geralmente envolvem materiais e suas interações com a água de resfriamento. Vazamento por incrustação (entupimento) e corrosão do sistema são os problemas mais comuns, incluindo acúmulo de sedimentos, fixação biológica marinha (bioincrustação), acúmulo de produtos de corrosão e bloqueio de materiais estranhos. O vazamento geralmente é causado por corrosão microbiana (MIC), que é uma corrosão muito corrosiva causada por certos microrganismos na água. Esta forma de corrosão ocorre frequentemente em aço carbono e aço inoxidável de baixa liga.
O aço inoxidável tem sido considerado há muito tempo uma opção viável para a construção de novos sistemas de tubulação de abastecimento de água e para a reparação ou substituição de sistemas existentes de aço carbono. O aço inoxidável comumente usado em soluções de atualização de tubulação é o aço inoxidável 304L, 316L ou 6%-Mo. Aço inoxidável 316L e 6% Mo apresentam grandes diferenças em desempenho e preço. Se o meio de resfriamento for água não tratada, que é altamente corrosiva e apresenta risco de corrosão microbiana, 304L e 316L não são escolhas adequadas. Como resultado, as usinas nucleares tiveram que atualizar para o aço inoxidável 6%-Mo ou aceitar os altos custos de manutenção dos sistemas de aço carbono. Algumas usinas nucleares ainda usam tubos de revestimento de aço carbono devido ao custo inicial mais baixo. De acordo com ASTM A240, os sistemas de tubulação de abastecimento de água industrial geralmente são feitos de aço inoxidável abaixo:
| Notas | ONU | C | N | Cr | Não | 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 | / |
O aço inoxidável duplex 2205 mostrou-se uma excelente escolha. A usina nuclear Catawba da Duke Power, na Carolina do Sul, é a primeira usina nuclear a usar aço inoxidável bifásico 2205 (UNS S32205) em seus sistemas. Este tipo contém aproximadamente 3,2% de molibdênio e tem melhor resistência à corrosão e resistência à corrosão microbiana significativamente melhor do que os aços inoxidáveis 304L e 316L.
A tubulação de revestimento de aço carbono na parte subterrânea do sistema de tubulação que transporta a água de abastecimento para a torre de resfriamento do condensador principal foi substituída por tubulação de aço inoxidável duplex 2205.
O novo substituto 2205 O tubo duplex de aço inoxidável foi instalado em 2002. O tubo tem 60 metros de comprimento, 76,2 cm e 91,4 cm de diâmetro e a espessura da parede do tubo é de 0,95 cm. O sistema especificado de acordo com a tubulação de energia ASME B31.1, que é um dos códigos de gerenciamento para o uso seguro de sistemas de tubulação de usinas de energia e é amplamente utilizado no mundo. Após 500 dias de serviço, o sistema foi minuciosamente inspecionado. Nenhuma incrustação ou corrosão foi encontrada durante a inspeção. O aço inoxidável duplex 2205 teve um desempenho muito bom. A tubulação de aço inoxidável 2205 tem apresentado bom desempenho há mais de uma década desde sua instalação. Com base nesta experiência, a Duke Power utilizou 2205 tubos de aço inoxidável duplex em outras partes do seu sistema.
Interno do tubo 2205 após 500 dias de uso.
Os projetistas de sistemas de água para usinas nucleares agora têm mais uma opção quando se trata de escolher materiais de tubulação para água de resfriamento resistente à corrosão. A aplicação bem-sucedida do aço inoxidável duplex 2205 pode reduzir custos de manutenção, reduzir o tempo de inatividade e garantir a segurança operacional de usinas nucleares.
