Analiza korozijske odpornosti jedrske energije Inconel 690 cev za prenos toplote uparjalnika
Ljudje uporabljajo jedrsko energijo za proizvodnjo električne energije v korist človeštva in zadovoljujejo človeške potrebe po energiji; Vendar je jedrsko meč z dvojnim robom, varno in stabilno delovanje jedrskih elektrarn pa je predpostavka, da lahko zagotovi, da lahko doseže svoje koristne učinke na človeštvo. Ko bo jedrska elektrarna puščala, bo človeštvo katastrofa. Cev za prenos toplote uparjalnika jedrske elektrarne ima zelo pomembno vlogo pri varnem delovanju jedrske elektrarne. Da bi nenehno izboljševali varnost in ekonomičnost jedrskih elektrarn, je optimizacija in korozijska odpornost materialov za prenos toplote uparjalnika izjemno pomembna.
Po več kot 50 letih razvoja so materiali za cevi za prenos toplote jedrskega energeta uparjalnika doživeli proces evolucije Inconel 600, Incoloy 800 in Inconel 690. Inconel 690 Material se šteje za najbolj obetavno jedrsko elektrarno tretje generacije, s svojo pomembno oksidacijsko odpornostjo in odpornostjo. Zaradi visoke tehnične vsebine in težav pri proizvodnji cevi za prenos toplote jedrskih elektrarn, so incone 690 cevi za prenos toplote za uparjalnike jedrske elektrarne v moji državi še vedno vsi uvoženi in so ključni materiali, ki jih je treba nujno lokalizirati. Dobava zlitinskih cevi Inconel 690 v glavnem monopolizirajo tri glavne družbe na svetu: Valinox iz Francije, Japonska Sumitomo in Sandvik iz Švedske, njihova proizvodna tehnologija pa je strogo zaupna. Trenutno je nekaj jeklarskih podjetij v moji državi začelo preučevati zlitinske cevi Inconel 690. Z razvojem industrije jedrske energije, če bo mogoče doseči lokalizacijo cevi za prenos toplote jedrske energije, bo igrala pomembno vlogo pri spodbujanju razvoja jedrske energije in prilagajanju strukture jeklene industrije.
1. Izbor materialov za cevi za prenos toplote jedrske elektrarne
Jedrske elektrarne so običajno sestavljene iz dveh glavnih sistemov: primarnega vezja in sekundarnega vezja. Med njimi je uparjalnik ključna oprema jedrske elektrarne in pesto, ki povezuje primarna in sekundarna vezja. Pretočni medij v cevi za prenos toplote uparjalnika je voda z visoko čistostjo. S kroženjem vode visoke čistosti se toplota, ki nastane z jedrsko cepitvijo v reaktorju, prenese v uparjalnik, nato pa se toplota prenese v srednje vode v sekundarnem vezju skozi tisoče cevi za prenos toplote, tako da zavre, da nastane visokotlačna para, nato pa visokotlačna parna para poganja parno turbino, ki nastane električno energijo. Ker notranje in zunanje površine cevi za prenos toplote uparjalnika U delujejo pod dvema različnimi mediji, so tudi njihovi pogoji uporabe različni, zato so zahteve zanje zelo stroge. 1 milijona kilovatnih navadnih jedrskih elektrarn potrebuje 1255 ton različnih jeklenih cevi, od tega 200 ton so cevi za prenos toplote U za reaktorske uparjalnike. Zanesljivost cevi za prenos toplote neposredno vpliva na tehnično delovanje in varnost jedrskih elektrarn.
Materiali cevi za prenos toplote uparjalnika so v bistvu prešli v naslednjih treh stopnjah:
Prva faza je bila v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja, zgodnja faza razvoja jedrske energije, predvsem z uporabo 18-8 cevi iz nerjavečega jekla. Cevi za prenos toplote uparjalnika, ki se uporabljajo v jedrskem elektrarnah z zgodnjim tlakom, vse uporabljene 18-8 nerjaveče jeklo kroma-niklja. Vendar ima to jeklo slabo odpornost proti kloridnemu ionskemu koroziji in prišlo je do velikega števila nesreč jeklene cevi.
Druga faza je bila v 70. letih prejšnjega stoletja. Na podlagi izkušenj petrokemijskega inženiringa so bile izbrane zlitine z nikljevimi cevmi, odpornimi proti inconemu na osnovi niklja; Inconel 600 nikelj zlitine je od leta 1970 do 1972 utrpela škodo v kavstičnem stresu. Nekatere države zahodne Evrope so začele uporabljati materialno korozijsko odpornost tretje generacije incoloy 800 zlitine, da bi leta 1972 nadomestile zlitino z niklje, ki temelji na niklu. NI je vsebnost NI incoloy 800 nižja od nižjega. 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 Zlitin iz nerjavečega jekla in Inconel 600 na osnovi niklja.
Tretja faza je po osemdesetih letih. Da bi rešili težavo s korozijo stresa incone 600 zlitinskih cevi v medijih uparjalnika, Francija, ZDA, Japonske in drugih držav, so skupaj razvili četrto generacijo Inconel 690 z odlično stresno korozijsko odpornostjo. Inconel 690 je zlitina na osnovi niklja z odlično odpornostjo proti koroziji z različnimi vodnimi mediji in visokotemperaturne atmosfere. Zlitina ima boljšo odpornost proti stresu korozije kot Inconel 600, Incoloy 800 in 18-8 nerjaveče jeklo v čisti vodi in nizko koncentracijskih kavstičnih raztopinah sode. Prav tako ima visoko trdnost, dobro metalurško stabilnost in odlične lastnosti predelave, zaradi česar je pomemben material za vodne reaktorje pod tlakom jedrskega uparjalnika. Od zgodnjih devetdesetih let prejšnjega stoletja so v inženiringu uradno uporabljene zelo korozijske cevi Inconel 690.
Od razvoja jedrske energije v moji državi so cevi za prenos toplote jedrskega uparjalnika v bistvu uvožene iz tujine. Vrste cevi, uvedene, se razlikujejo od partnerjev in tehničnega statusa v tistem času. Sprva so bile uporabljene 18-8 cevi iz nerjavečega jekla. Pozneje je jedrska elektrarna Qinshan faza I, ki jo je zasnovala sama, imela več stikov z Evropo in uporabljala cevi za zlitine Incoloy 800, ki so jih takrat naklonjeni Nemci. Jedrska elektrarna Daya Bay, ki jo je zasnovala Francija, je uporabila cevi Inconel 690, ki so bile nedavno razvite. Jedrske elektrarne Qinshan faze II in Ling'ao sta uporabljali najbolj priljubljene cevi Inconel 690.
Trenutno skoraj vsi uparjalniki na novo zasnovanih in premajhnih jedrskih elektrarn uporabljajo cevi Inconel 690 kot cevi za prenos toplote in številne enote uparjalnika, ki so prvotno uporabljale 18-8 cevi iz nerjavečega jekla ali cevi za zlitine inconela 600, so bile nadomeščene s cevmi inconel 690 toplotnih cevi.
2. Kemična sestava materiala Inonel 690
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 zlitina vsebuje 15,5% Cr. V primerjavi z zlitino Inconel 600 ima Inconel 690 značilnosti preproste sestave in odlične zmogljivosti.
