Tại sao thép không gỉ song công được sử dụng trong hệ thống nước làm mát nhà máy điện hạt nhân?

/TRONG /qua

Là nguồn năng lượng sạch, năng lượng hạt nhân góp phần quan trọng vào việc giảm lượng khí thải carbon trên toàn thế giới. Hệ thống đường ống nước làm mát là chìa khóa cho sự vận hành an toàn của nhà máy điện hạt nhân. Nó bao gồm hàng ngàn feet ống có đường kính và kích cỡ khác nhau. Nó cung cấp nguồn nước đáng tin cậy để làm mát thiết bị của nhà máy. Hệ thống đường ống không an toàn phải cung cấp đủ nước làm mát để làm mát nhà máy, trong khi hệ thống an toàn phải cung cấp đủ nước làm mát để kiểm soát lò phản ứng và tắt lò phản ứng một cách an toàn trong trường hợp khẩn cấp.

Những vật liệu ống này phải có khả năng chống ăn mòn nước làm mát trong suốt thời gian sử dụng của thiết bị. Tùy thuộc vào vị trí của nhà máy, loại nước làm mát có thể từ nước ngọt tương đối sạch đến nước biển bị ô nhiễm. Kinh nghiệm đã chỉ ra rằng khi hệ thống cũ đi, nhiều vấn đề ăn mòn và mức độ ăn mòn khác nhau có thể xảy ra, làm hỏng hệ thống và khiến hệ thống không thể cung cấp đủ nước làm mát cần thiết.

Các vấn đề với đường ống nước làm mát thường liên quan đến vật liệu và sự tương tác của chúng với nước làm mát. Rò rỉ do tắc nghẽn (bịt kín) và ăn mòn hệ thống là những vấn đề phổ biến nhất, bao gồm tích tụ trầm tích, bám dính sinh học biển (bụi bẩn sinh học), tích tụ các sản phẩm ăn mòn và tắc nghẽn vật chất lạ. Rò rỉ thường do ăn mòn vi sinh vật (MIC), là sự ăn mòn rất ăn mòn do một số vi sinh vật trong nước gây ra. Dạng ăn mòn này xảy ra thường xuyên ở thép cacbon và thép không gỉ hợp kim thấp.

Thép không gỉ từ lâu đã được coi là một lựa chọn khả thi để xây dựng hệ thống đường ống cấp nước mới và sửa chữa hoặc thay thế hệ thống thép carbon hiện có. Thép không gỉ thường được sử dụng trong các giải pháp nâng cấp đường ống là thép không gỉ 304L, 316L hoặc 6%-Mo. Thép không gỉ 316L và 6% Mo có sự khác biệt lớn về hiệu suất và giá cả. Nếu môi trường làm mát là nước chưa qua xử lý, có tính ăn mòn cao và có nguy cơ ăn mòn vi sinh vật thì 304L và 316L không phải là lựa chọn phù hợp. Kết quả là các nhà máy hạt nhân đã phải nâng cấp lên thép không gỉ 6%-Mo hoặc chấp nhận chi phí bảo trì cao cho hệ thống thép carbon. Một số nhà máy điện hạt nhân vẫn sử dụng ống lót bằng thép carbon vì chi phí ban đầu thấp hơn. Theo tiêu chuẩn ASTM A240, Hệ thống đường ống cấp nước công nghiệp thường được làm bằng thép không gỉ dưới đây:

Điểm UNS C N Cr Ni Mơ Củ
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 /

Thép không gỉ song công 2205 được chứng minh là một sự lựa chọn tuyệt vời. Nhà máy điện hạt nhân Catawba của Duke Power ở Nam Carolina là nhà máy điện hạt nhân đầu tiên sử dụng thép không gỉ hai pha 2205 (UNS S32205) trong hệ thống của mình. Loại này chứa khoảng 3,2% molypden và có khả năng chống ăn mòn được cải thiện cũng như khả năng chống ăn mòn của vi sinh vật tốt hơn đáng kể so với thép không gỉ 304L và 316L.

Đường ống lót bằng thép carbon trên phần trên mặt đất của hệ thống đường ống truyền nước cấp đến tháp giải nhiệt của bình ngưng chính đã được thay thế bằng đường ống thép không gỉ song công 2205.

Sự thay thế mới 2205 Ống thép không gỉ song công được lắp đặt vào năm 2002. Ống dài 60 mét, đường kính 76,2 cm và 91,4 cm, độ dày thành ống là 0,95 cm. Hệ thống được quy định theo tiêu chuẩn đường ống điện ASME B31.1, là một trong những quy tắc quản lý sử dụng an toàn hệ thống đường ống của nhà máy điện và được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Sau 500 ngày sử dụng, hệ thống đã được kiểm tra kỹ lưỡng. Không tìm thấy cặn hoặc ăn mòn trong quá trình kiểm tra. Thép không gỉ song công 2205 hoạt động rất tốt. Đường ống thép không gỉ 2205 đã hoạt động tốt trong hơn một thập kỷ kể từ khi lắp đặt. Dựa trên kinh nghiệm này, Duke Power đã sử dụng Ống thép không gỉ song song 2205 trong các phần khác của hệ thống của nó.

Bên trong ống 2205 sau 500 ngày sử dụng.

 

Các nhà thiết kế hệ thống nước của nhà máy điện hạt nhân giờ đây có thêm một lựa chọn nữa khi lựa chọn vật liệu đường ống cho nước làm mát chống ăn mòn. Việc ứng dụng thành công thép không gỉ song 2205 có thể giảm chi phí bảo trì, giảm thời gian ngừng hoạt động và đảm bảo an toàn vận hành của các nhà máy điện hạt nhân.