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问题:核设备表面锈蚀程度的评价方法

咨询于:2016-07-07| 浏览次数:346

答复:

1锈蚀机理

  核电站介质主回路中的材料腐蚀,是主回路系统放射性增大的主要因素,也是所有部位元件表面结垢的根源。

  运行中各设备出现的故障,多数是由腐蚀引起的,如腐蚀引起蒸发器传热管泄漏,将造成反应堆停堆检修。各专用安全设备材料的突发性开裂,也是因死水段内长期积累的应力腐蚀导致开裂。许多腐蚀开裂的源头便是设备表面的锈蚀斑。

  在核设备投运前,设备内、外表面锈蚀斑的形成多为存留在设备表面的水经蒸发后,致使水中盐份浓度局部上升所致。这些表面水可以是设备出厂前沾染的水渍,或是留存在设备表面的水渍未经拭干,也可能是由空气中的水蒸气凝结而成。如果是设备制造厂经水压试验及冲洗后形成的水渍未被拭干,那么这些残留水盐份少,在短期内尚不足以引起可见的锈蚀斑。如果是由于空气中水蒸气凝结形成的表面水分,引起锈蚀的风险就会很大。

  核设备投运后,内表面的接触介质与留存水渍不同,可见的腐蚀常为均匀腐蚀或者点蚀等。在役中,对内表面的一般检测为不可接触。但无论是投运前或投运后,各国标准中对设备的表面锈蚀程庋均有要求。

2评价锈蚀程度的方法

  参照目前施行的各国、各行业的标准,综合进行锈蚀程度的评价,最基础的方法就是标准样片对照法。

  (1)对碳素钢、合金钢和合金钢|仃j言,IS(-) 8501.1 《涂装油漆和有关产品前钢材料预处理表面清洁度的目视评定》给出了常用的方法。

  ISO 8501.1标准中,将碳素钢、合金钢锈蚀程度分为A、B、C、D四种:

  A:钢材表面大面积地覆盖着致密氧化皮,几乎没有锈斑,仅有少量浮锈;

  B:钢材表面开始生锈,致密氧化皮脱落;

  C:钢材表面致密氧化皮已经因锈蚀而腕落或附着不牢,但在正常目测下只能看到少量的点蚀;

  D:钢材表面氧化皮已经因锈蚀而脱落,正常目测下可以看到大量的点蚀;

  并给出A、B、C、D各级的代表性图样。A

  我国标准也是按ISO 85系列标准衍生出来的,基本的规定都一样。碳钢、合金钢材料的核设备裸露表面的锈蚀程度。对预处理后的碳钢、合金钢表面,可根据预处理的方法按ISO8501 st和sa级,对照后按相应级别标准图样进行评价。遗憾的是ISO8501没有对涂漆表面发生锈蚀的评价方法,而IS0 8002也仅有对涂漆后做过预处理的钢材表面资料。但是IS0 85 系列标准仪给出了定性对照木提供定量依据。无论在A、B、C、D各等级中,标准图样内对象本身的锈蚀率是不清楚的。

  (2)对小锈钢表面的锈蚀评价,日本制订了相应检验标准,.叮对材料的该项指标进行控制,如JIS G 0595标准中的不锈钢表而锈蚀程度评价方法。

  JlS G0595标准通过CCD图象解析并建立了 100×150大小盐雾腐蚀试样的锈蚀形貌指标JIS RN与锈蚀面积率的对应关系。

  另外,日本不锈钢协会发表的《不锈钢表面锈蚀程度评价的标准图象解析方法》亦提供了不锈钢锈蚀指标SA RN与锈蚀面积率的对应关系(通过(CCD图象解析法).还给出了SA RN与JIS RN的对应关系,二者从根本上比较接近。

  SA RN图表采用半对数坐标表示,即锈蚀级别 SA RN与面积率的对数成直线关系。锈蚀面积率 0.1%,l%,10%分别为SA RN 8、5、3(偶然因素不参与评级),这恰好与RCC-M F6000准则2、准则 3、准则4中要求的面积率相匹配,任何满足150× 100面积条件下0. 1%、l%锈蚀率的零件一定可以满足RCC系列标准中整机表面0.1%、1%锈蚀率的要求。

  有了评价依据,再确定定量评价方法后,就可对核设备的表面锈蚀情况进行考核了。

  (3)定量评价的方法

  参照日本标准对表面评价的方法,可采用划格法进行表面评价。先制作与标准试样大小一致的半透明150mm×100mm样板,在其内划分24个 25mmx25mm区域,再制作25mm×25mm的半透明样板,其内划分25个5mm×5mm区域。凡有可疑区域均以样板覆盖该区域,并记录所占区域内腐蚀点的数量。当锈蚀点很小时,可使用25 mm×25 mm样板覆盖在150mm×100mm样板上进行评价,最终均需折算到150mm×100mm面积下的锈蚀率,以便与标准试样值进行对照。当然,若考虑更高的检测精度,也可以使用5mm×5mm这样更小的样板,但观测起来会比较困难。样板的制作尺寸,

  在工程验收中,可在设备总体标准的基础上适当收紧锈蚀率的验收准则。比如按RCC-M标准验收的设备可参考ASME III的规定,设置好统计锈蚀率的基数,可避免对核设备的全表面积进行检测。或者规定小样板内任一格若包含>3 mm×3 mm的锈点即可认为该5mm×5mm区域已锈蚀等,采用偏激进或偏保守的单个单元格验收准则,将视各评价主体的意愿而定,只要不违反设备总体标准的大原则并结合工程实践满足低成本和易用目标即可。

  起相应控制元件的误动作,影响高加的正常运行。在高加信号接管位置正确情况下,只要高加各仪表信号接管接通状态良好,反馈信号才是真实的。安装高加时,需避免造成高加仪表接管内的堵塞,导致液位信号反馈和显示值和实际液位值有差异,反馈和传给DCS的信号不真实,将引起高加疏水调节阀和危急疏水调节阀动作频繁。

  (4)不凝结气体的排放

  高加启动时,应排放高加管程和壳程中的空气。在高加正常运行时,要对凝结段的不凝结气体进行连续排放,还要对高加疏水冷却段的不凝结气体进行定期排放。当不凝结气随蒸汽量的增加而不断地进入凝结段,如不及时排放,将在高加凝结段换热管的外表面凝结水膜周围形成一层气体包覆层,阻碍蒸汽凝结放热给管内介质,大大增加了汽侧传热热阻,降低传热效率。因此,排放不凝结气体不仅能保证高加换热效率,还可减少高加凝结段换热管的氧腐蚀。不及时排出疏水冷却段内的不凝结气体,将引起疏水不畅,还可能引起疏水管道的振动。

  (6)给水的pH值和氧含量

  pH值较高的给水能促进碳钢表面形成附着力较强的氧化膜,可防止材料的腐蚀,同时还可溶解介质中的钙镁离子等,减少换热管积垢现象的发生,有助于提高换热效率。所以,对于亚临界机组的无铜给水系统,高加正常运行时的给水pH值应维持在 9. 2~9.6,对有铜给水系统应保持在8.8~9.2。同时要严格控制给水的含氧量,防止碳钢管的氧化腐蚀,给水含氧量应不超过5~7 ug/kg。

  设计高加时,应认真分析各种因素的影响,采取相应解决措施。制造高加时,要考虑机加工、装配、焊接、检测等环节对制造质量的影响,采取相应方法满足结构的设计要求。高加运行应严格按照操作规程进行,减少危害高压加热器的运行因素和环节。

3结语

  采用现行的民用标准对核级标准进行补充说明,可在较大面积和几何尺寸无急剧突变的表面上解决核设备表面锈蚀程度评价的问题。但对几何尺寸不规则的表面仍无法进行准确的评价。另外,对碳钢和合金钢表面锈蚀程度的定量评价,尚无定量的对照数据,仅能对这些材料进行定性评价,也是这类评价方法进一步的研究方向。

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