เหตุใดจึงใช้เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ในระบบน้ำหล่อเย็นของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ในฐานะที่เป็นแหล่งพลังงานสะอาด พลังงานนิวเคลียร์เป็นปัจจัยสำคัญในการลดการปล่อยคาร์บอนทั่วโลก ระบบท่อน้ำหล่อเย็นเป็นกุญแจสำคัญในการทำงานอย่างปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ประกอบด้วยท่อหลายพันฟุตที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและขนาดต่างๆ ให้น้ำประปาที่เชื่อถือได้สำหรับการระบายความร้อนของอุปกรณ์โรงงาน ระบบท่อที่ไม่ปลอดภัยจะต้องให้น้ำหล่อเย็นเพียงพอที่จะทำให้โรงงานเย็นลง ในขณะที่ระบบความปลอดภัยจะต้องจัดหาน้ำหล่อเย็นที่เพียงพอเพื่อให้เครื่องปฏิกรณ์อยู่ภายใต้การควบคุมและปิดเครื่องอย่างปลอดภัยในกรณีฉุกเฉิน

วัสดุท่อเหล่านี้ต้องทนต่อการกัดกร่อนของน้ำหล่อเย็นตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ประเภทของน้ำหล่อเย็นอาจมีตั้งแต่น้ำจืดที่ค่อนข้างสะอาดไปจนถึงน้ำทะเลที่ปนเปื้อน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรงงาน ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อระบบมีอายุมากขึ้น ปัญหาการกัดกร่อนที่หลากหลายและระดับการกัดกร่อนที่แตกต่างกันสามารถเกิดขึ้นได้ สร้างความเสียหายให้กับระบบและป้องกันไม่ให้ระบบจ่ายน้ำหล่อเย็นที่จำเป็น

ปัญหาเกี่ยวกับท่อน้ำหล่อเย็นมักเกี่ยวข้องกับวัสดุและปฏิกิริยากับน้ำหล่อเย็น การรั่วไหลจากการเปรอะเปื้อน (การอุด) และการกัดกร่อนของระบบเป็นปัญหาที่พบบ่อยที่สุด รวมถึงการสะสมของตะกอน การเกาะติดทางชีวภาพทางทะเล (การปนเปื้อนทางชีวภาพ) การสะสมของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน และการอุดตันของสิ่งแปลกปลอม การรั่วไหลมักเกิดจากการกัดกร่อนของจุลินทรีย์ (MIC) ซึ่งเป็นการกัดกร่อนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมากที่เกิดจากจุลินทรีย์บางชนิดในน้ำ การกัดกร่อนรูปแบบนี้เกิดขึ้นบ่อยครั้งในเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิมผสมต่ำ

เหล็กกล้าไร้สนิมได้รับการพิจารณาว่าเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการสร้างระบบท่อประปาใหม่และสำหรับการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนระบบเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีอยู่ เหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้กันทั่วไปในโซลูชันการอัปเกรดระบบท่อคือ เหล็กกล้าไร้สนิม 304L, 316L หรือ 6%-Mo สแตนเลส 316L และ 6% Mo มีประสิทธิภาพและราคาแตกต่างกันมาก หากสารหล่อเย็นเป็นน้ำที่ไม่ผ่านการบำบัดซึ่งมีการกัดกร่อนสูงและมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนของจุลินทรีย์ 304L และ 316L ไม่ใช่ตัวเลือกที่เหมาะสม เป็นผลให้โรงงานนิวเคลียร์ต้องอัพเกรดเป็นเหล็กกล้าไร้สนิม 6%-Mo หรือยอมรับค่าบำรุงรักษาที่สูงของระบบเหล็กกล้าคาร์บอน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์บางแห่งยังคงใช้ท่อบุเหล็กกล้าคาร์บอนเนื่องจากต้นทุนเริ่มต้นที่ต่ำกว่า ตามมาตรฐาน ASTM A240，ระบบท่อประปาอุตสาหกรรมมักจะทำจากสแตนเลสด้านล่าง:

เกรด	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%เดือน	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	/

สเตนเลสสตีลดูเพล็กซ์ 2205 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยม โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Catawba ของ Duke Power ในเซาท์แคโรไลนาเป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกที่ใช้เหล็กกล้าไร้สนิมแบบสองเฟส 2205 (UNS S32205) ในระบบ เกรดนี้มีโมลิบดีนัมประมาณ 3.2% และมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้นและความต้านทานการกัดกร่อนของจุลินทรีย์ได้ดีกว่าสแตนเลส 304L และ 316L อย่างมีนัยสำคัญ

ท่อซับเหล็กกล้าคาร์บอนบนส่วนบนดินของระบบท่อที่ลำเลียงน้ำประปาไปยังหอทำความเย็นของคอนเดนเซอร์หลักถูกแทนที่ด้วยท่อสแตนเลส 2205 ดูเพล็กซ์

เปลี่ยนใหม่ 2205 ท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์ติดตั้งในปี 2002 ท่อยาว 60 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 76.2 ซม. และ 91.4 ซม. ความหนาของผนังท่อ 0.95 ซม. ระบบที่กำหนดตาม ASME B31.1 Power piping ซึ่งเป็นหนึ่งในรหัสการจัดการสำหรับการใช้ระบบท่อของโรงไฟฟ้าอย่างปลอดภัยและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโลก หลังจากให้บริการ 500 วัน ระบบได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วน ไม่พบการขูดขีดหรือการกัดกร่อนระหว่างการตรวจสอบ 2205 สเตนเลสดูเพล็กซ์ทำงานได้ดีมาก ท่อสแตนเลส 2205 ทำงานได้ดีมากว่าทศวรรษนับตั้งแต่มีการติดตั้ง จากประสบการณ์นี้ Duke Power ได้ใช้ 2205 ท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์ ในส่วนอื่นๆ ของระบบ

ภายในท่อ 2205 หลังใช้งาน 500 วัน

 

นักออกแบบระบบน้ำของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีทางเลือกอื่นในการเลือกวัสดุท่อสำหรับน้ำหล่อเย็นที่ทนต่อการกัดกร่อน การใช้สเตนเลสสตีลดูเพล็กซ์ 2205 ที่ประสบความสำเร็จสามารถลดต้นทุนการบำรุงรักษา ลดการหยุดทำงาน และรับรองความปลอดภัยในการปฏิบัติงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์