เหตุใดสแตนเลสดูเพล็กซ์จึงใช้ในระบบน้ำหล่อเย็นของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ในฐานะแหล่งพลังงานสะอาด พลังงานนิวเคลียร์จึงเป็นปัจจัยสำคัญในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนทั่วโลก ระบบท่อน้ำหล่อเย็นเป็นกุญแจสำคัญในการทำงานอย่างปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ประกอบด้วยท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและขนาดต่างๆ ยาวหลายพันฟุต ให้การจ่ายน้ำที่เชื่อถือได้สำหรับการทำความเย็นของอุปกรณ์ในโรงงาน ระบบท่อที่ไม่ปลอดภัยจะต้องจัดหาน้ำหล่อเย็นที่เพียงพอเพื่อทำให้โรงงานเย็นลง ในขณะที่ระบบความปลอดภัยจะต้องจัดหาน้ำหล่อเย็นที่เพียงพอเพื่อควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ให้อยู่ภายใต้การควบคุม และปิดเครื่องอย่างปลอดภัยในกรณีฉุกเฉิน

วัสดุท่อเหล่านี้จะต้องทนทานต่อการกัดกร่อนของน้ำหล่อเย็นตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ประเภทของน้ำหล่อเย็นอาจมีตั้งแต่น้ำจืดที่ค่อนข้างสะอาดไปจนถึงน้ำทะเลที่ปนเปื้อน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับที่ตั้งของโรงงาน ประสบการณ์ได้แสดงให้เห็นว่าเมื่อระบบมีอายุมากขึ้น ปัญหาการกัดกร่อนต่างๆ และระดับการกัดกร่อนที่แตกต่างกันสามารถเกิดขึ้นได้ สร้างความเสียหายให้กับระบบและป้องกันไม่ให้จ่ายน้ำหล่อเย็นตามที่ต้องการ

ปัญหาเกี่ยวกับท่อน้ำหล่อเย็นมักเกี่ยวข้องกับวัสดุและปฏิกิริยาระหว่างน้ำหล่อเย็น การรั่วไหลจากการเปรอะเปื้อน (ปลั๊ก) และการกัดกร่อนของระบบเป็นปัญหาที่พบบ่อยที่สุด รวมถึงการสะสมของตะกอน การเกาะติดทางชีวภาพทางทะเล (การปนเปื้อนทางชีวภาพ) การสะสมของผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อน และการอุดตันของสิ่งแปลกปลอม การรั่วไหลมักเกิดจากการกัดกร่อนของจุลินทรีย์ (MIC) ซึ่งเป็นการกัดกร่อนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมากที่เกิดจากจุลินทรีย์บางชนิดในน้ำ การกัดกร่อนรูปแบบนี้เกิดขึ้นบ่อยครั้งในเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิมอัลลอยด์ต่ำ

เหล็กกล้าไร้สนิมถือเป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพมานานแล้วสำหรับการสร้างระบบท่อจ่ายน้ำใหม่และสำหรับการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนระบบเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีอยู่ สแตนเลสที่ใช้กันทั่วไปในโซลูชันการอัพเกรดท่อคือสแตนเลส 304L, 316L หรือ 6%-Mo เหล็กกล้าไร้สนิม 316L และ 6% Mo มีความแตกต่างอย่างมากในด้านประสิทธิภาพและราคา หากตัวกลางทำความเย็นเป็นน้ำที่ไม่ผ่านการบำบัด ซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนสูงและมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนของจุลินทรีย์ 304L และ 316L ไม่ใช่ตัวเลือกที่เหมาะสม ส่งผลให้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ต้องอัพเกรดเป็นเหล็กกล้าไร้สนิม 6%-Mo หรือยอมรับค่าบำรุงรักษาที่สูงของระบบเหล็กกล้าคาร์บอน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์บางแห่งยังคงใช้ท่อซับเหล็กกล้าคาร์บอนเนื่องจากมีต้นทุนเริ่มต้นที่ต่ำกว่า ตามมาตรฐาน ASTM A240 ระบบท่อจ่ายน้ำอุตสาหกรรมมักทำจากสแตนเลสด้านล่าง:

เกรด	สหประชาชาติ	ค	เอ็น	Cr	นิ	โม	ลูกบาศ์ก
304ล	S30403	0.03	/	18.0-20.0	8.0-12.0	/	/
316ล	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	/

สแตนเลสดูเพล็กซ์ 2205 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยม โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Catawba ของ Duke Power ในเซาท์แคโรไลนาเป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกที่ใช้สเตนเลสสตีลสองเฟส 2205 (UNS S32205) ในระบบ เกรดนี้ประกอบด้วยโมลิบดีนัมประมาณ 3.2% และมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้น และความต้านทานการกัดกร่อนของจุลินทรีย์ได้ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 304L และ 316L อย่างมาก

ท่อซับเหล็กกล้าคาร์บอนบนส่วนเหนือพื้นดินของระบบท่อที่ลำเลียงน้ำประปาไปยังหอทำความเย็นของคอนเดนเซอร์หลักถูกแทนที่ด้วยท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์ 2205

การเปลี่ยนใหม่ 2205 ท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์ติดตั้งเมื่อปี พ.ศ. 2545 ท่อมีความยาว 60 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 76.2 ซม. และ 91.4 ซม. และความหนาของผนังท่อ 0.95 ซม. ระบบที่ระบุตาม ASME B31.1 Power piping ซึ่งเป็นหนึ่งในรหัสการจัดการสำหรับการใช้งานระบบท่อของโรงไฟฟ้าอย่างปลอดภัยและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก หลังจากให้บริการครบ 500 วัน ระบบก็ได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียด ไม่พบตะกรันหรือการกัดกร่อนระหว่างการตรวจสอบ สแตนเลสดูเพล็กซ์ 2205 ทำงานได้ดีมาก ท่อสแตนเลส 2205 ทำงานได้ดีมานานกว่าทศวรรษนับตั้งแต่ติดตั้ง จากประสบการณ์นี้ Duke Power ได้ใช้ ท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์ 2205 ในส่วนอื่นๆ ของระบบ

ท่อภายใน 2205 หลังจากใช้งาน 500 วัน

 

ขณะนี้นักออกแบบระบบน้ำของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีทางเลือกอีกหนึ่งทางในการเลือกวัสดุท่อสำหรับน้ำหล่อเย็นที่ทนต่อการกัดกร่อน การใช้สเตนเลสดูเพล็กซ์ 2205 ที่ประสบความสำเร็จสามารถลดต้นทุนการบำรุงรักษา ลดการหยุดทำงาน และรับประกันความปลอดภัยในการดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์