材料与水化学第讲核电厂二回路水化学

注意：根据系统设备的材料综合分析
回路系统设备 Steam Cycle Components
HP Turbine Moisture Separator/Reheater LP Turbines
Generator
Condenser
Condensate
Steam Generator
Feedwater

海水, 河水, 湖水, 冷却塔(闭式冷却水)

水处理车间 Water Treatment Plant (WTP)


澄清, 砂滤, 除盐(除盐床、反渗透)，给水抛光 给水中主要的Si的来源为WTP 腐植酸可以以有机氯、有机硫等产物形式通过水处理系统，在蒸汽 发生器中分解为腐蚀性的Cl-, SO42除盐床和反渗透系统的再生药剂也可能通过阀门的泄漏、误操作等 原因进入给水系统
二回路给水中杂质的来源
Sources of Feedwater Impurities

冷凝器冷却水的泄漏(向内)


通过缝隙、点蚀孔、裂纹等 带入非全挥发的无机盐，这些无机盐会在蒸汽发生器的缝隙处沉积，并 影像pH值 通常，阳离子主要为 Na+, K+, Ca2+, Mg2+; 结污的主要成份 酸性的离子：Cl-, F-, SO42- , CO32-, PO43- , SiO32-; 腐蚀性 冷却水中的杂质取决于水质来源

随着树脂被转化为胺型，树脂对Na+ 选择性下降 树脂再生后残余离子脱落或泄漏 树脂的失效、降级
二回路水质对蒸汽发生器的影响
Impact on Steam Generator Performance
在传热管束上的沉积影响 传热特性 给水中的腐蚀产物在蒸汽发生 器中的沉积
在管支撑板上的沉积会 增加流动阻力，影响水 力特性 水中的杂质会在水流不 畅的部位，如管板、管 支撑板缝隙等处浓缩、 沉积，形成腐蚀性环境



SG二次侧壳体内表面涂有M1防腐涂层，主要成份为环己胺 (C6H11-NH2)，其中含有较高浓度的氯离子 按照《蒸汽发生器去除防腐程序》要求，SG二次侧第一次注 入容积2/3的60℃以上的热水浸泡后排空，第二次再注满热水 浸泡后排空，重复直至防腐层去除干净 2003年11月，俄调试单位(ATE)在对SG二次侧去防腐冲洗过 程中，对1号SG按照程序要求冲洗两次，而对其余3台只注水 冲洗一次
田湾核电站蒸汽发生器传热管腐蚀问题





2003.12.15~2004.1.15, 对一号机组4台SG传热管冷态试验后 第一次设备检查时，抽取10％传热管共4884根进行涡流检查， 除1号SG外，其它三台中123根传热管上发现130个异常信号， 俄方错误判断为铁磁性污染，认为热试后会正常 2004.4.30日热试结束，进入第二次检查，从5.1开始，经饿核 动力检修公司、NIKIMT、克罗地亚INETEC公司和法国 Framatome公司多次复检，确认缺陷确实存在 2004.6.9江苏核电向核安全局递交《蒸汽发生器传热管涡流检 查发现异常信号事件报告》 为查明情况，江苏核电对一号机4台SG进行了100％长度涡流 检查，除1号SG外，其余3台SG共发现717个异常信号 2004.6.24～30日，2号SG割管检查结果表明，传热管缺陷为氯 致应力腐蚀裂纹。
高压加热器 HP Heater
汽水分离再热器
蒸汽发生器的材料
Materials of Construction – Steam Generators
Steam separators- carbon steel, 300-series stainless steel Anti-vibration bars - carbon steel, stainless steel Tube bundle – Alloy 600TT, 690TT, 800Mod, Monel 400 Tube support structure - carbon steel, 400-series stainless steel Shell and shroud - carbon steel
HP Heaters
Deaerator
LP Heaters
热交换器管束、壳侧和管道的材料
Materials of Construction – Heat Exchanger Tubes, Shells and Piping
冷凝器 管束 壳体和管板 低压加热器 LP Heaters 管束 壳体和管板 管束 壳体和管板 管束 壳体和管板 抽气管线 海军铜, 铝铜, Cu-Ni合金, 不锈钢, 钛合金 碳钢, 铝铜 Cu-Ni 合金, 不锈钢 碳钢 碳钢, 不锈钢 碳钢 碳钢, 不锈钢 碳钢 碳钢; 不锈钢替换件
张春明，宋琛修，侯伟，赵鹏宇. 核安全, 2006.2
田湾核电站SG传热管腐蚀根本原因

百度文库
蒸汽发生器防腐违反了俄罗斯国家标准ΓOCT9.01478的规定

未对SG传热管外表面采取任何防腐措施，无法避免外界环境 污染SG传热管，从而导致海边含氯环境下的腐蚀

SG冲洗过程违反了操作规程，导致传热管外表面氯离 子超标
冷凝水抛光
Condensate Polishing


凝水抛光系统主要用于海水冷却系统，以去除因冷凝器的泄 漏而引入的杂质 凝水抛光系统采用阴阳混床树脂

Resin-H+ + Na+ Resin-Na+ + H+ Resin-OH- + Cl- Resin-Cl- + OH-


用于控制pH值的胺类添加剂也被 H+交换, 会降低树脂对Na+ 离子的选择性 凝水系统的泄漏(污染)来源:
70% - 80% 沉积在管束 和管子支撑板上
10% - 15% 沉积在管板
一般只有 10% 被排 污流带走
田湾核电站蒸汽发生器

田湾核电站采用俄罗斯WWER-428型反应堆

4台卧式蒸汽发生器(每台10978根Φ16×1.5mm奥氏体 08X18H10T不锈钢U型传热管)
张春明，宋琛修，侯伟，赵鹏宇. 核安全, 2006.2
二回路水化学
水化学与材料相容性 水化学控制
水化学控制的目的和意义
二回路水化学控制的主要目的是： 保护蒸汽发生器传热管不受二次侧水的腐蚀(应力腐蚀开裂)，防止 积垢(添加分散剂)。 防止给水管道腐蚀速率过快(流动加速腐蚀，FAC)。 闭式冷却水系统水化学控制： 防止设备腐蚀：添加防腐剂、缓蚀剂