원자력의 부식 저항 분석 Inconel 690 증발기 열전달 튜브
사람들은 원자력을 사용하여 인류의 이익을 위해 전기를 생산하고 에너지에 대한 인간의 필요를 충족시킵니다. 그러나 핵은 양날의 검이며, 원자력 발전소의 안전하고 안정적인 운영은 인류에게 유익한 영향을 줄 수 있도록하는 전제입니다. 일단 원자력 발전소가 유출되면 인류에게는 재앙이 될 것입니다. 원자력 발전소의 증발기 열전달 튜브는 원자력 발전소의 안전한 작동에 매우 중요한 역할을합니다. 원자력 발전소의 안전성과 경제를 지속적으로 개선하기 위해 증발기 열 전달 튜브 재료의 최적화 및 내식 저항이 매우 중요합니다.
50 년이 넘는 개발 후, 원자력 증발기 열전달 튜브의 재료는 Inconel 600, Incoloy 800 및 Inconel 690의 진화 과정을 겪었습니다. Inconel 690 재료는 가장 유망한 3 세대 원자력 발전소 증기 전달 튜브 재료가 상당한 산화 저항성 및 우수한 스트레스 주파수 저항성으로 간주됩니다. 기술적 인 함량이 높고 원자력 발전소 증발기 열전달 튜브의 생산에 어려움이 있기 때문에, 우리 나라의 원자력 발전소 증발기를위한 Inconel 690 열전달 튜브는 여전히 모두 수입되어 있으며, 현지화 해야하는 핵심 재료입니다. Inconel 690 합금 튜브의 공급은 주로 세계의 세 가지 주요 회사, 즉 프랑스의 Valinox, Sumitomo of Japan, Sandvik의 Sandvik에 의해 주로 독점적이며 생산 기술은 엄격하게 기밀입니다. 현재, 우리 나라의 몇몇 철강 회사가 Inconel 690 합금 튜브를 연구하기 시작했습니다. 원자력 산업의 발전으로 원자력 증발기 열전달 튜브의 현지화가 달성 될 수 있다면 원자력 발전과 철강 산업 제품 구조 조정을 촉진하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.
1. 원자력 발전소 증발기 열전달 튜브를위한 재료 선택
원자력 발전소는 일반적으로 1 차 회로와 2 차 회로의 두 가지 주요 시스템으로 구성됩니다. 그 중 증발기는 원자력 발전소의 주요 장비와 1 차 및 2 차 회로를 연결하는 허브입니다. 증발기 열전달 튜브의 흐르는 배지는 고순도 물입니다. 고급수의 순환을 통해, 반응기에서 핵 핵분열에 의해 생성 된 열은 증발기로 전달 된 다음, 열은 수천 개의 열전달 튜브를 통해 2 차 회로 중간 물로 옮겨져 고압 증기를 생성하고 고압 증기 증기는 전기를 생성하기 위해 증기 터빈 발전기를 유발한다. 증발기 U 자형 열전달 튜브의 내부 및 외부 표면은 각각 두 개의 다른 매체에서 작동하기 때문에 사용 조건도 다르기 때문에 요구 사항이 매우 엄격합니다. 백만 킬로와트 일반 원자력 발전소에는 1255 톤의 다양한 강관이 필요하며, 그 중 200 톤은 원자로 증발기를위한 U 자형 열전달 튜브입니다. 열 전달 튜브의 신뢰성은 원자력 발전소의 기술적 성능과 안전에 직접적인 영향을 미칩니다.
증발기 열전달 튜브의 재료는 기본적으로 다음과 같은 3 단계를 거쳤습니다.
첫 번째 단계는 1950 년대와 1960 년대에 주로 18-8 스테인레스 스틸 튜브를 사용하는 원자력 발달의 초기 단계였습니다. 조기 가압 된 수자원 원자력 발전소에 사용 된 증발기 열전달 튜브는 모두 18-8 크롬-니켈 스테인리스 스틸을 사용했습니다. 그러나이 강철은 염화물 이온 부식에 대한 저항성이 좋지 않으며 많은 수의 강관 파열 사고가 발생했습니다.
두 번째 단계는 1970 년대에있었습니다. 석유 화학 공학의 경험에 기초하여, 응력 부식 내성 Inconel 600 니켈 기반 합금 파이프가 선택되었다; Inconel 600 니켈 기반 합금은 1970 년부터 1972 년까지 가성 스트레스 부식 손상을 겪었습니다. 일부 서유럽 국가는 1972 년에 Inconel 600 니켈 기반 합금을 대체하기 위해 3 세대 응력 부식 재료 인 콜로이 800 합금을 사용하기 시작했습니다. Incoloy 800 합금의 NI 함량은 Inconel 600 니켈 기반 합금보다 훨씬 낮습니다. 고온 및 고압 수에서,이 합금의 니켈 함량은 과정류 나 곡물 간 응력 부식이 발생하지 않는 범위에 있기 때문에, incoloy 800 합금의 가격은 Incoloy 800 합금의 가격이 Inconel 600 니켈 기반 합금의 가격보다 훨씬 낮으며, 콜로이 800 합금은 압축 된 물의 반응기에 사용될 수있는 3 세대 합금이되었다. 강 및 Inconel 600 니켈 기반 합금.
세 번째 단계는 1980 년대 이후입니다. 증발기 미디어, 프랑스, 미국, 일본 및 기타 국가의 Inconel 600 합금 튜브의 응력 부식 문제를 해결하기 위해 응력 부식 저항성이 우수한 4 세대 Inconel 690을 공동으로 개발했습니다. Inconel 690은 다양한 수성 매체와 고온 대기에 의한 부식에 대한 저항성이 우수한 니켈 기반 합금입니다. 이 합금은 순수한 물 및 저용량의 가성 소다 용액에서 Inconel 600, Incoloy 800 및 18-8 스테인레스 스틸보다 더 나은 응력 부식 균열 저항을 갖습니다. 또한 강도, 우수한 야금 안정성 및 우수한 가공 특성을 가지므로 핵 증발기 가압 된 물 반응기의 중요한 재료입니다. 1990 년대 초부터 부식성이 강한 Inconel 690 파이프가 공식적으로 엔지니어링에 사용되었습니다.
우리나라의 원자력 발전 이후, 원자력 증발기 열전달 파이프는 기본적으로 해외에서 수입되었습니다. 도입 된 파이프 유형은 당시 파트너와 기술 상태에 따라 다릅니다. 처음에는 18-8 스테인레스 스틸 파이프가 사용되었습니다. 나중에, 자체적으로 설계된 Qinshan 1 단계 원자력 발전소는 유럽과 더 많은 접촉을했으며 그 당시 독일인들이 선호하는 Incoloy 800 합금 파이프를 사용했습니다. 프랑스가 설계 한 Daya Bay 원자력 발전소는 최근에 개발 된 Inconel 690 파이프를 사용했습니다. Qinshan Phase II와 Ling'ao 원자력 발전소는 모두 가장 인기있는 Inconel 690 파이프를 사용했습니다.
현재, 새로 설계되고 건설 중부 원자력 발전소의 거의 모든 증발기는 Inconel 690 파이프를 열 전달 파이프로 사용하고 원래 사용한 많은 증발기 유닛은 18-8 스테인레스 스틸 파이프 또는 Inconel 600 합금 파이프도 Inconel 690 열전달 파이프로 교체되었습니다.
2. INONEL 690 재료의 화학적 조성
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 합금은 15.5% Cr을 함유합니다. Inconel 600 합금과 비교하여 Inconel 690은 간단한 구성과 우수한 성능의 특성을 갖습니다.
