核电站用海水蝶阀失效分析和处理

2013-06-26 黄高杨江苏神通阀门股份有限公司

　　分析了核电站用海水蝶阀在不同工况中失效的原因。介绍了阀门零部件材料性能的试验过程和试验结果并给出了材料选用和防腐的原则和方法。

1、概述

　　目前，国内在建和已建的核电站海域水质存在差异，所以在役运行海水系统阀门的失效现象也不同。通过试验和研究，提出了技术上安全可靠，工艺比较成熟，能有效解决海水蝶阀失效的技术方案，按该方案制造的产品已投入试用，运行情况良好。

2、海水蝶阀失效原因

　　根据海水蝶阀运行状况分析，腐蚀是引起其失效的主要原因之一。

　　①冲刷腐蚀

　　冲刷在金属表面产生切应力效应。

　　②防腐层脱落腐蚀

　　防腐涂层或衬里脱落失去防腐作用。

　　③均匀腐蚀

　　海水中氧含量丰富且含有次氯酸钠，金属钝化膜不易形成，主要发生吸氧腐蚀，表现形式为腐蚀速度明显加快。

　　④电偶腐蚀

　　因为海水为强电解质，加快了低电位金属的腐蚀。

　　⑤闭塞电池腐蚀

　　由于循环水系统的部分系统处于备用状态，这些区域的海水不流动，易形成自催化的闭塞腐蚀效应。

　　⑥选择性腐蚀

　　金属的电位不同，腐蚀速率也不同。

　　⑦点状腐蚀

　　不锈钢因氯离子产生点蚀穿孔。

　　⑧微生物腐蚀

　　海水中微生物附着在阀门上对材料腐蚀产生影响。

3、材料试验

3.1、材料选择

　　选择海水蝶阀零部件材料时，应根据工况条件从多方面考虑。①耐腐蚀性能。②耐磨、耐冲刷能力。③经济性。④加工工艺。⑤海水中的氧含量、氯离子浓度、流速、海水的污染情况及海洋微生物对材料腐蚀性。⑥海水温度。

3.2、浸泡试验

　　14种材料在海域一SEC系统海水和海域二SEC系统海水中浸泡30d的试验结果见表1。浸泡试验前，测得海域一SEC系统海水的pH值为6～7、氯化物含量为4.10×103mg/L、硫酸盐含量为568mg/L，测得海域二SEC系统海水的pH值≈6、氯化物含量为1.82×104mg/L、硫酸盐含量为2.52×103mg/L。

表1 14种材料在海水中浸泡30d后的质量变化 g

3.3、金属材料腐蚀电位试验

　　电位试验的试样材料为SAF2507、304、ZCu-Al10Fe5Ni5、0Cr17Ni4Cu4Nb、316L和ZCu-Al10Fe3Ⅱ，各2件。分析试验结果(图1)，在海水介质条件下，6种金属材料中腐蚀电位最高的是SAF2507，最低的是304，最大电位差约为210mV。随着测试时间的延长，腐蚀电位最稳定的是SAF2507、ZCuAl10Fe5Ni5和ZCuAl10Fe3Ⅱ，最不稳定的是304，0Cr17Ni4Cu4Nb和316L腐蚀电位的稳定性相对居中。所以海水阀门选用SAF2507、ZCuAl10Fe5Ni5和ZCuAl10Fe3Ⅱ制造，这3种材料腐蚀电位稳定，电位差只有60mV。发生电偶腐蚀的可能性比较小。在30℃以下时，316尚可，双相不锈钢优秀。在50℃以下时，双相不锈钢可用。在60℃以上时，宜用镍基合金或钛合金。