Tuumaenergia korrosioonikindluse analüüs Inconel 690 aurusti soojusülekandetoru
Inimesed kasutavad tuumaenergiat inimkonna huvides elektrienergia tootmiseks ja inimeste energiavajaduste rahuldamiseks; Tuumaenergia on aga kahe teraga mõõk ning tuumaelektrijaamade ohutu ja stabiilne toimimine on eeldus tagada, et see saavutab oma kasuliku mõju inimkonnale. Kui tuumaelektrijaam lekib, on see inimkonna katastroof. Tuumaelektrijaama aurusti soojusülekandetoru mängib tuumaelektrijaama ohutul toimimisel väga olulist rolli. Tuumaelektrijaamade ohutuse ja majanduse pidevaks parandamiseks on aurusti soojusülekande torude materjalide optimeerimine ja korrosioonikindlus äärmiselt oluline.
Pärast enam kui 50-aastast arengut on tuumaenergia aurusti soojusülekande torude materjalid läbinud Encolleli 600, INCOLOY 800 ja INCONTEL 690 evolutsiooniprotsessi. Tuumaelektrijaamade aurustide soojusülekande torude suure tehnilise sisu ja raskuste tõttu on minu riigi tuumaelektrijaamade aurustide jaoks mõeldud INCONTEL 690 soojusülekande torud endiselt imporditud ja need on peamised materjalid, mida tuleb kiiresti lokaliseerida. Inconeli 690 sulamistorude pakkumist monopoliseerivad peamiselt kolm maailma suuremat ettevõtet: Prantsusmaa Valinox, Jaapani Sumitomo ja Rootsi Sandvik ning nende tootmistehnoloogia on rangelt konfidentsiaalne. Praegu on minu riigi mõned teraseettevõtted hakanud uurima Inconeli 690 sulamistorusid. Tuumaenergia tööstuse arendamisel, kui on võimalik saavutada tuumaenergia aurusti soojusülekande torude lokaliseerimine, mängib see olulist rolli tuumaenergia arengu edendamisel ja terasetööstuse tootestruktuuri kohandamisel.
1. Tuumaelektrijaamade aurusti soojusülekande torude materjalide valik
Tuumaelektrijaamad koosnevad tavaliselt kahest peamisest süsteemist: primaarne ja sekundaarne vooluring. Nende hulgas on aurusti tuumaelektrijaama võtmeseadmed ja primaar- ja sekundaarse vooluahelaga ühendav sõlmpunkt. Aurusti soojusülekandetoru voolav sööde on kõrge puhtusarja vesi. Suure puhkevee vee ringluse kaudu kantakse reaktoris tuuma lõhustumisega tekkivat soojust aurusti ja seejärel kantakse kuumus sekundaarse vooluringi keskmisesse vette tuhandete soojusülekande torude kaudu, nii et see keeb, et saada kõrgrõhu auru ja seejärel kõrgrõhu aurutorustik. Kuna aurusti U-kujulise soojusülekande toru sise- ja välimised pinnad töötavad vastavalt kahe erineva söötme all, on ka nende kasutamistingimused erinevad, seega on nõuded neile väga ranged. 1 miljonil kilovatt-tavalisel tuumaelektrijaamal on vaja 1255 tonni erinevaid terastorusid, millest 200 tonni on reaktori aurustide U-kujulised soojusülekandetorud. Soojusülekandetorude usaldusväärsus mõjutab otseselt tuumaelektrijaamade tehnilist jõudlust ja ohutust.
Aurusti soojusülekande torude materjalid on põhimõtteliselt läbi käinud järgmised kolm etappi:
Esimene etapp oli 1950ndatel ja 1960ndatel, tuumaenergia arendamise varases etapis, kasutades peamiselt 18-8 roostevabast terastorusid. Aurusti soojusülekande torud, mida kasutati varajases survestatud veereaktoris tuumaelektrijaamades, kõik kasutatud 18-8 kroomi-nikli roostevabast terasest. Sellel terasel on aga kloriidioonide ioonide korrosiooni suhtes halb vastupidavus ja tekkis suur arv terasest torude rebenemisõnnetusi.
Teine etapp oli 1970. aastatel. Naftakeemiatehnika kogemuste põhjal valiti stress korrosioonikindlad Inconel 600 niklipõhised sulamitorud; Inconel 600 niklil põhinev sulam kannatas aastatel 1970–1972 kaustikat stressi korrosioonikahjustusi. Mõned Lääne-Euroopa riigid hakkasid kasutama kolmanda põlvkonna stressiga korrosiooniresistentset materjali Incoloy 800 sulamist, et asendada 1972. aastal Incolle 600 niklil põhinev sulam. NI-sisu on palju madalam kui Nickel Beasil asuv Nickel Bease of Nickel. In high-temperature and high-pressure water, since the nickel content of this alloy is in a range that neither transgranular nor intergranular stress corrosion cracking occurs, and the price of Incoloy 800 alloy is much lower than that of Inconel 600 nickel-based alloy, Incoloy 800 alloy has become the third-generation alloy that can be used for pressurized water reactor evaporators after 18-8 Roostevaba teras ja Inconel 600 niklipõhine sulam.
Kolmas etapp on pärast 1980. aastaid. INCONLE 600 sulamistorude stressi korrosiooniprobleemi lahendamiseks aurustimeedias, Prantsusmaal, Ameerika Ühendriikides, Jaapanis ja teistes riikides arendas ühiselt neljanda põlvkonna Inconel 690 suurepärase stressi korrosioonikindlusega. Inconel 690 on niklipõhine sulam, millel on suurepärane vastupidavus korrosioonile erinevate vesimeedia ja kõrgtemperatuuriga atmosfääridega. Sulamil on parem stressi korrosioonide pragunemiskindlus kui Inconel 600, INCOLOY 800 ja 18-8 roostevabast terasest puhta veega ja madala kontsentratsiooniga kaustika soodalahusega. Sellel on ka kõrge tugevus, hea metallurgiline stabiilsus ja suurepärased töötlemisomadused, muutes selle oluliseks materjaliks tuuma aurusti survestatud veereaktorite jaoks. Alates 1990. aastate algusest on inseneriteaduses ametlikult kasutatud väga korrosioonikindlaid 690 torusid.
Pärast tuumaenergia arendamist minu kodumaal on tuuma aurusti soojusülekande torud põhimõtteliselt imporditud välismaalt. Tutvustatud torude tüübid erinevad partnerite ja sel ajal tehnilise staatusega. Algselt kasutati 18-8 roostevabast terasest torusid. Hiljem oli Qinshani I etapi tuumaelektrijaamal, mis iseenesest kavandas, rohkem kontakti Euroopaga ja kasutas sakslaste tol ajal soositud INCOLOY 800 sulamist torusid. Prantsusmaa kujundatud Daya Bay tuumaelektrijaama kasutas hiljuti välja töötatud Incolle 690 torusid. Qinshani II etapp ja Ling'ao tuumaelektrijaamad kasutasid mõlemad kõige populaarsemaid Inconel 690 torusid.
Praegu kasutavad peaaegu kõik äsja kujundatud ja ehitustegevuse tuumaelektrijaamade aurustajad soojusülekande torudena Inconel 690 torusid ja paljusid aurustiüksusi, mis algselt kasutasid 18-8 roostevabast terasest torusid või Incolley 600 sulamist torusid, on samuti asendatud Antul 690 kuumaülekandega.
2. Inoneli 690 materjali keemiline koostis
Inonel 690 alloy (nominal composition Ni-30Cr-9Fe) is an austenitic nickel-based corrosion-resistant alloy with a C content of no more than 0.03% and a Cr content of about 30%. The main difference between the chemical composition of Inconel 690 and Inconel 600 alloys is that Inconel 690 increases the Cr content (28%-30%) and correspondingly reduces the Ni content (>58%). Inconel 600 sulam sisaldab 15,5% kr. Võrreldes Inconeli 600 sulamiga on Inconel 690 lihtsa kompositsiooni ja suurepärase jõudluse omadused.
