蘇凱 劉陽平

摘 要：田灣核電站VVER機組停運期間蒸汽發(fā)生器濕保養(yǎng)的聯(lián)氨濃度規(guī)定為20-30mg/L，實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)該聯(lián)氨濃度區(qū)間定位較窄，且因聯(lián)氨具有揮發(fā)、加熱分解、參與鈍化反應(yīng)等特性以及給水管線消耗等因素，導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器中聯(lián)氨濃度經(jīng)常不達標(biāo)，影響工程進度和并破壞蒸汽發(fā)生器連續(xù)保養(yǎng)狀態(tài)進而影響鈍化效果，為解決以上問題，經(jīng)過研究論證優(yōu)化濕保養(yǎng)工藝，提高聯(lián)氨濃度上限為100mg/L，經(jīng)過優(yōu)化蒸汽發(fā)生器濕保養(yǎng)方案并應(yīng)用到田灣核電二期工程，大幅減少了蒸汽發(fā)生器因保養(yǎng)液中聯(lián)氨不合格的異常情況。

關(guān)鍵詞：蒸汽發(fā)生器;濕保養(yǎng);聯(lián)氨

1 引言

核電站蒸汽發(fā)生器（蒸汽發(fā)生器）管材因二回路系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物積累發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，是蒸汽發(fā)生器傳熱管破損的主要原因。蒸汽發(fā)生器傳熱管破損不僅會破壞一回路壓力邊界的完整性，而且降低了蒸汽發(fā)生器傳熱管的傳熱效率，影響核電站運行的經(jīng)濟效益，甚至影響機組運行壽期內(nèi)蒸汽發(fā)生器的服役壽命。據(jù)統(tǒng)計20%-30%的腐蝕產(chǎn)物來自蒸汽發(fā)生器停堆濕保養(yǎng)期間，因此減少蒸汽發(fā)生器停堆濕保養(yǎng)期間腐蝕產(chǎn)物的生成及積累是必要的。

田灣核電2期蒸汽發(fā)生器濕保養(yǎng)方案：《蒸汽發(fā)生器運維手冊》、《蒸汽發(fā)生器保養(yǎng)程序》A版中規(guī)定，蒸汽發(fā)生器保養(yǎng)液水化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)為：N2H4：20-30mg/L、Cl-：≤100μg/L、pH25：9.5-10.0、T：≥90%。實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，該聯(lián)氨濃度區(qū)間定位較窄：在該區(qū)間，蒸汽發(fā)生器pH值往往達不到9.5-10.0的要求（見圖1），還需添加氨水以保證pH值;且因聯(lián)氨具有揮發(fā)、加熱分解、參與鈍化反應(yīng)等特性以及給水管線消耗等因素，導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器中聯(lián)氨濃度經(jīng)常不達標(biāo);在蒸汽發(fā)生器濕保養(yǎng)時，聯(lián)氨濃度下降至超出該濃度區(qū)間（見圖2），導(dǎo)致保養(yǎng)液不合格需要重新配制和充注，嚴(yán)重影響工程進度和并破壞蒸汽發(fā)生器連續(xù)保養(yǎng)狀態(tài)進而影響鈍化效果。

2? 蒸汽發(fā)生器濕保養(yǎng)工藝優(yōu)化

2.1停機期間蒸汽發(fā)生器氧腐蝕及蒸汽發(fā)生器濕保養(yǎng)原理

機組停運期間蒸汽發(fā)生器可能發(fā)生的氧腐蝕。氧是一種去極化劑，所以當(dāng)有氧存在時，加快了電化學(xué)腐蝕的速度，在潮濕的環(huán)境中產(chǎn)生腐蝕原電池，其反應(yīng)機理如下：

但Fe（OH）2會進一步與氧反應(yīng)生成疏松的Fe（OH）3沉淀物，F(xiàn)e（OH）3的沉淀使陽極范圍的亞鐵離子濃度顯著降低，即氧促使陽極的Fe轉(zhuǎn)入水溶液中，加速了腐蝕的過程，生成Fe（OH）2和Fe（OH）3。

為了減少氧腐蝕，在機組停運時，必須控制蒸汽發(fā)生器內(nèi)氧濃度和水分，即濕保養(yǎng)和干保養(yǎng)。 蒸汽發(fā)生器可選擇使用聯(lián)氨溶液進行濕保養(yǎng)。加聯(lián)氨一方面可以除氧，一方面可以將傳熱管表面最外層的Fe2O3轉(zhuǎn)換為相對致密的Fe3O4保護膜，實現(xiàn)鈍化效果，反應(yīng)式如下：

N2H4+O2→2H20+N2

N2H4+6Fe2O3→4Fe3O4+N2+2H20

2.2 保養(yǎng)液聯(lián)氨濃度優(yōu)化

根據(jù)聯(lián)氨與不銹鋼材料的緩蝕機理[1]，蒸汽發(fā)生器保養(yǎng)液中適當(dāng)提高聯(lián)氨濃度，可以促進傳熱管表面鈍化膜形成以及提高保養(yǎng)液pH有利于蒸汽發(fā)生器的防腐。且借鑒于田灣核電站2號機水壓試驗和循環(huán)沖洗階段良好的調(diào)試經(jīng)驗，在遵守pH為9.5-10.0的情況下，提高聯(lián)氨濃度區(qū)間為20-100mg/L，經(jīng)俄羅斯OKB水壓機設(shè)計院同意，應(yīng)用到田灣核電二期工程中，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)濕保養(yǎng)要求最終修改為：聯(lián)氨20-100mg/L、pH9.5-10.0、氯離子≤100μg/L，透光率≥90%，監(jiān)測頻度為2次/周。

2.3冷試過程中蒸汽發(fā)生器二次側(cè)沖洗

冷試期間，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)沖洗前，除氧器中配制沖洗液，對蒸汽發(fā)生器二次側(cè)進行沖洗，以除去設(shè)備及管線內(nèi)表面的有機類及無機類雜質(zhì);沖洗合格后充注保養(yǎng)液對蒸汽發(fā)生器進行濕保養(yǎng)，以對蒸汽發(fā)生器傳熱管及二次側(cè)表面建立致密的金屬氧化物保護膜（Fe3O4保護膜）。通過增大聯(lián)氨濃度，提升蒸汽發(fā)生器傳熱管及內(nèi)表面鈍化效果，極大地縮短了冷試的調(diào)試周期，完滿了完成了冷試期間化學(xué)任務(wù)。

2.4役檢過程中對蒸汽發(fā)生器進行濕保養(yǎng)

役檢及停機過程中，在除氧器中配制蒸汽發(fā)生器保養(yǎng)液再傳輸入蒸汽發(fā)生器中進行濕保養(yǎng)。通過較高濃度的聯(lián)氨，對蒸汽發(fā)生器傳熱管及二次側(cè)內(nèi)表面達到一個良好的防腐作用。

3? 應(yīng)用效果

經(jīng)過優(yōu)化水化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，將蒸汽發(fā)生器保養(yǎng)液的中聯(lián)氨濃度提高，保證了保養(yǎng)液中聯(lián)氨濃度在一個較高水平，提搞了鈍化效果，確保蒸發(fā)器鈍化的連續(xù)進行，更有利于蒸汽發(fā)生器的防腐，蒸汽發(fā)生器傳熱管良好的防腐情況則有效的保證了蒸汽發(fā)生器的熱交換能力。在役檢期間，進入蒸汽發(fā)生器內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)傳熱管表面及鈍化膜狀態(tài)良好（見圖3）。該優(yōu)化提高蒸汽發(fā)生器機組建設(shè)期間的防腐能力，為機組的安全穩(wěn)定運行提供了良好的保障，同時為后續(xù)延長機組運行壽期奠定了有力的保障基礎(chǔ)。

降低了蒸汽發(fā)生器保養(yǎng)液的配制難度，提高了配制合格率，減少了廢水排放量。蒸汽發(fā)生器液位為3.7米左右時（保養(yǎng)液通常液位），其水裝量為128m?左右，除氧器配藥有效體積為450m?。如果除氧器中配制保養(yǎng)液聯(lián)氨濃度偏離20-30mg/L的標(biāo)準(zhǔn)或蒸汽發(fā)生器中保養(yǎng)液聯(lián)氨濃度緩慢降至20mg/L以下時，則需講除氧器中不合格的保養(yǎng)液完全排掉或部分排掉后再行配水、加藥。僅從聯(lián)氨濃度考慮，除氧器配制保養(yǎng)液的合格率在實行新的水化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)后合格率提高至100%。因此在執(zhí)行新的聯(lián)氨濃度標(biāo)準(zhǔn)后，除氧器配藥及蒸汽發(fā)生器濕保養(yǎng)過程中，節(jié)省了大量的除鹽水及聯(lián)氨藥量，大幅度降低了廢水排放量以及縮短調(diào)試工期，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。

4? 結(jié)論

本項目通過對蒸汽發(fā)生器保養(yǎng)液聯(lián)氨濃度的優(yōu)化，將聯(lián)氨水化學(xué)標(biāo)優(yōu)化至20-100mg/L，切實有效的解決了蒸汽發(fā)生器保養(yǎng)液聯(lián)氨濃度配制難度高，廢水排放量大等問題，達到了良好的節(jié)能減排效果;更重要的是減少了因聯(lián)氨濃度不合格而導(dǎo)致破壞蒸汽發(fā)生器連續(xù)保養(yǎng)狀態(tài)的現(xiàn)象，提高蒸汽發(fā)生器濕保養(yǎng)鈍化效果，提高了蒸汽發(fā)生器機組建設(shè)期間的防腐能力，為機組的安全穩(wěn)定運行提供了良好的保障，同時為后續(xù)延長機組運行壽期奠定了有力的保障基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]張孟琴，潘慶春，于晶華等，PWR核電站蒸汽發(fā)生器停堆濕保養(yǎng)工況聯(lián)氨的緩蝕作用，中國原子能科學(xué)研究院年報，1990年00期，273-274

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