Почему дуплексная нержавеющая сталь используется в системах водяного охлаждения атомных электростанций?
Ядерная энергетика, являясь экологически чистым источником энергии, вносит основной вклад в сокращение выбросов углекислого газа во всем мире. Система трубопроводов охлаждающей воды является залогом безопасной эксплуатации атомной электростанции. Он состоит из тысяч футов труб разного диаметра и размера. Обеспечивает надежную подачу воды для охлаждения оборудования завода. Небезопасная трубопроводная система должна обеспечивать достаточное количество охлаждающей воды для охлаждения станции, в то время как система безопасности должна обеспечивать достаточное количество охлаждающей воды, чтобы поставить реактор под контроль и безопасно остановить его в случае чрезвычайной ситуации.
Эти материалы труб должны быть устойчивы к коррозии охлаждающей воды на протяжении всего срока службы оборудования. В зависимости от местоположения завода тип охлаждающей воды может варьироваться от относительно чистой пресной воды до загрязненной морской воды. Опыт показал, что по мере старения систем могут возникать различные проблемы с коррозией и разной степенью коррозии, которые повреждают систему и не позволяют ей обеспечивать необходимую охлаждающую воду.
Проблемы с трубопроводами охлаждающей воды часто связаны с материалами и их взаимодействием с охлаждающей водой. Утечки из-за загрязнения (засорения) и коррозия системы являются наиболее распространенными проблемами, включая накопление отложений, морское биологическое присоединение (биологическое обрастание), накопление продуктов коррозии и закупорку посторонних веществ. Утечка обычно вызвана микробной коррозией (MIC), которая представляет собой очень агрессивную коррозию, вызываемую определенными микроорганизмами в воде. Эта форма коррозии часто возникает в углеродистой стали и низколегированной нержавеющей стали.
Нержавеющая сталь уже давно считается жизнеспособным вариантом для строительства новых систем водоснабжения, а также для ремонта или замены существующих систем из углеродистой стали. Нержавеющая сталь, обычно используемая в решениях по модернизации трубопроводов, — это нержавеющая сталь 304L, 316L или 6%-Mo. Нержавеющая сталь 316L и 6% Mo имеют большие различия в характеристиках и цене. Если охлаждающей средой является неочищенная вода, которая обладает высокой коррозионной активностью и несет в себе риск микробной коррозии, марки 304L и 316L не подходят. В результате атомным станциям пришлось перейти на нержавеющую сталь 6%-Mo или смириться с высокими затратами на техническое обслуживание систем из углеродистой стали. На некоторых атомных электростанциях до сих пор используются облицовочные трубы из углеродистой стали из-за более низкой первоначальной стоимости. Согласно ASTM A240, системы трубопроводов промышленного водоснабжения часто изготавливаются из нержавеющей стали, как показано ниже:
| Оценки | УНС | С | Н | Кр | Ни | Мо | Cu |
| 304Л | S30403 | 0.03 | / | 18.0-20.0 | 8.0-12.0 | / | / |
| 316Л | S31603 | 0.03 | / | 16.0-18.0 | 10.0-14.0 | 2.0-3.0 | / |
| 61ТП3ТМо | 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 | / |
Дуплексная нержавеющая сталь 2205 оказалась отличным выбором. Атомная электростанция Duke Power Catawba в Южной Каролине является первой атомной электростанцией, в своих системах которой используется двухфазная нержавеющая сталь 2205 (UNS S32205). Эта марка содержит примерно 3,2% молибдена и обладает улучшенной коррозионной стойкостью и значительно лучшей устойчивостью к микробной коррозии, чем нержавеющие стали 304L и 316L.
Облицовочные трубы из углеродистой стали на надземной части трубопроводной системы, подающей подаваемую воду в градирню главного конденсатора, были заменены трубами из дуплексной нержавеющей стали 2205.
Новая замена 2205 Дуплексная труба из нержавеющей стали установлена в 2002 году. Длина трубы 60 метров, диаметр 76,2 см и 91,4 см, толщина стенки трубы 0,95 см. Система соответствует стандарту ASME B31.1 Power Piping, который является одним из правил безопасного использования трубопроводных систем электростанций и широко используется в мире. После 500 дней эксплуатации система была тщательно проверена. При осмотре не было обнаружено накипи и коррозии. Дуплексная нержавеющая сталь 2205 показала себя очень хорошо. Трубы из нержавеющей стали 2205 работают хорошо уже более десяти лет с момента установки. Основываясь на этом опыте, Duke Power использовала Дуплексные трубы из нержавеющей стали 2205 в других частях своей системы.
Внутренняя часть трубы 2205 после 500 дней использования.
У проектировщиков водяных систем атомных электростанций теперь есть еще один вариант выбора материалов трубопроводов для коррозионностойкой охлаждающей воды. Успешное применение дуплексной нержавеющей стали 2205 позволяет снизить затраты на техническое обслуживание, сократить время простоев и обеспечить безопасность эксплуатации атомных электростанций.
