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
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



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
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
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

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

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

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
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
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
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。
冷凝水抛光
Condensate Polishing Nhomakorabea
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:
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