蒸汽發(fā)生器沉渣異常上漲原因排查及改進(jìn)

李淮偉

【摘? 要】某核電廠蒸汽發(fā)生器在二次側(cè)管板沖洗后多次出現(xiàn)沉渣重量異常上升的情況。通過(guò)排查，確認(rèn)是因?yàn)槟鞔判赃^(guò)濾器失磁，對(duì)含鐵腐蝕產(chǎn)物的吸附效果降低，導(dǎo)致遷移進(jìn)入蒸汽發(fā)生器的腐蝕產(chǎn)物量增多。根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)磁性過(guò)濾器進(jìn)行了改進(jìn)，遏制了沉渣量異常上升。

【Abstract】The steam generator of a nuclear power plant has repeatedly exhibited an abnormal rise situation of the weight of sediment after the secondary side tubesheet was washed. Through investigation， it is confirmed that the reason is that the magnetic filter of the condenser lost its excitation， which reduced the adsorption effect of ferrous corrosion products， resulting in the rise of the weight of corrosion products transported into the steam generator. According to the analysis result， the magnetic filter has been improved to prevent the abnormal rise of sediment.

【關(guān)鍵詞】蒸汽發(fā)生器;沉渣;磁性過(guò)濾器;失磁;改進(jìn)

【Keywords】steam generator; sediment; magnetic filter; loss of excitation ; improvement

【中圖分類號(hào)】TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）03-0146-02

1 引言

蒸汽發(fā)生器（55/19B型，以下簡(jiǎn)稱“SG”）是CPR1000堆型壓水堆核電站的關(guān)鍵設(shè)備，其最薄弱的地方是SG管板上平面與傳熱管的交界處，而管板恰好是SG自然循環(huán)中的上下循環(huán)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。二回路水中帶入SG的鐵屑微粒及其氧化物（主要為Fe3O4，有磁性）會(huì)沉積在這里并板結(jié)，并隨溫度的改變而膨脹或收縮，對(duì)傳熱管的根部會(huì)造成擠壓，使管壁發(fā)生凹陷或圓周裂紋，破壞一回路壓力邊界。為了避免這種情況出現(xiàn)，在換料大修期間，需要使用專用高壓沖洗設(shè)備對(duì)管板進(jìn)行壓力沖洗，去除管板上的沉積物。

2 問(wèn)題描述

國(guó)內(nèi)某核電站1號(hào)機(jī)組第三次換料大修（以下簡(jiǎn)稱“103”）期間對(duì)三臺(tái)SG二次側(cè)管板進(jìn)行壓力沖洗后，收集沉渣干燥后進(jìn)行稱重，SG1/SG2/SG3的沉渣重量（干燥后）分別為6.42kg/7.41kg/9.10kg，總重量為22.93kg。對(duì)比歷史收集的沉渣重量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（見表1），本次沉渣總重量上漲異常明顯，需要進(jìn)行原因排查。

3 原因分析

影響SG沉渣重量上升的因素較多，主要包括歷史遺留、新增設(shè)備異常腐蝕、SG二次側(cè)沖洗工藝變化、SG排污流量變化、SG檢修工作變化和二回路水循環(huán)回路變化等方面，需要展開排查分析。

3.1 歷史遺留排查

對(duì)比1號(hào)機(jī)組之前的3次大修SG沖洗后的ITV視頻檢查結(jié)果，沖洗后SG二次側(cè)管板區(qū)域剩余沉渣量相當(dāng)，均處于較低水平，符合電廠在役檢查程序驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，排除歷史遺留問(wèn)題的可能。

3.2 新增設(shè)備異常腐蝕排查

將三臺(tái)SG沖洗沉渣外送進(jìn)行光譜分析，顯示主要成分為Fe3O4，與以往大修沉渣主要成分相似，排除有新增設(shè)備異常腐蝕的可能。

3.3 SG二次側(cè)沖洗工藝變化排查

SG二次側(cè)沖洗工藝改變將影響沉渣的重量。對(duì)比SG沖洗的設(shè)備、過(guò)濾器、流程、流量、噴槍擺動(dòng)次數(shù)、噴槍擺動(dòng)角度、噴槍移動(dòng)速度等均無(wú)變化，可排除因沖洗工藝改變導(dǎo)致沉渣量增加的可能。

3.4 SG排污流量變化排查

SG排污系統(tǒng)的流量低易導(dǎo)致SG的腐蝕產(chǎn)物在管板上的沉積。在電廠實(shí)時(shí)信息監(jiān)控系統(tǒng)上查詢，機(jī)組正常運(yùn)行期間的排污流量跟其他機(jī)組對(duì)比無(wú)明顯差異，可排除排污系統(tǒng)運(yùn)行異常導(dǎo)致沉渣量增加的可能。

3.5 SG檢修工作變化排查

SG上部大型檢修活動(dòng)和SG二次側(cè)充排水等工作會(huì)導(dǎo)致附著在SG上部區(qū)域的沉渣脫落至蒸發(fā)器二次管板。排查發(fā)現(xiàn)，之前大修SG無(wú)大型檢修工作，但102大修SG濕保養(yǎng)液位升高，液位升高會(huì)導(dǎo)致部分附著在SG上部區(qū)域的沉渣發(fā)生脫落，根據(jù)其他機(jī)組的檢修經(jīng)驗(yàn)，這不會(huì)導(dǎo)致沉渣量明顯增加。

3.6 二回路水循環(huán)回路變化排查

3.6.1 功率運(yùn)行期間的二回路腐蝕和遷移控制

功率運(yùn)行期間，影響二回路腐蝕速率的主要化學(xué)指標(biāo)有二回路pH值、溶氧、鹵族離子含量等，定期監(jiān)測(cè)SG給水中的全鐵含量，通過(guò)分析鐵濃度可直觀反映二回路的整體腐蝕狀態(tài)。縱向來(lái)看，103循環(huán)二回路水質(zhì)更有利于功率運(yùn)行期間的二回路腐蝕控制。

3.6.2 二回路過(guò)濾器截留效果排查

對(duì)比1號(hào)機(jī)歷次大修沉渣顆粒統(tǒng)計(jì)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)103大修較大顆粒沉渣的百分比明顯偏低，沉渣里中小顆粒組分更多，說(shuō)明二回路水循環(huán)過(guò)濾器對(duì)中小顆粒組分的沉渣的截留效果降低。

103大修解體檢查二回路中主要的三個(gè)過(guò)濾設(shè)備，其中，凝結(jié)水抽取系統(tǒng)過(guò)濾器和電動(dòng)給水泵系統(tǒng)過(guò)濾器檢查未見異常。而凝汽器磁性過(guò)濾器從102大修開始出現(xiàn)部分磁棒吸附雜質(zhì)不飽滿的現(xiàn)象，103大修檢查吸附不飽滿的現(xiàn)象更加明顯（見圖1）。對(duì)不吸附沉渣的磁棒進(jìn)行磁通量測(cè)量，結(jié)果顯示，磁通量均小于300G（設(shè)計(jì)值為800G）。

凝汽器磁性過(guò)濾器的濾網(wǎng)組件主要由具有磁性除鐵功能的標(biāo)準(zhǔn)化模塊組件及配套組件組合而成，當(dāng)水流通過(guò)凈化模塊的磁場(chǎng)組件時(shí)，水中鐵質(zhì)雜質(zhì)可被磁場(chǎng)篩選出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)凝結(jié)水的磁性除鐵凈化[1]。

解體磁性過(guò)濾器中的磁棒，發(fā)現(xiàn)部分磁性元件（磁塊）已嚴(yán)重腐蝕。進(jìn)一步分析磁塊腐蝕的原因，發(fā)現(xiàn)磁棒兩端為旋壓密封，磁棒和框架裝配間隙較大，磁棒在水流及其他外力持續(xù)作用下，旋壓密封失效，添加有聯(lián)氨的二回路水流進(jìn)入磁棒內(nèi)部，腐蝕了磁塊表面的防腐鍍層。磁塊內(nèi)部為燒結(jié)釹鐵硼永磁合金，化學(xué)性質(zhì)活潑，易發(fā)生氧化反應(yīng)，與水接觸后發(fā)生腐蝕而失磁。

該電站6臺(tái)機(jī)組均采用了該型號(hào)的磁性過(guò)濾器，在其他機(jī)組中也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了類似問(wèn)題，說(shuō)明該問(wèn)題確實(shí)為共性問(wèn)題。

綜上所述，磁性過(guò)濾器存在設(shè)計(jì)缺陷，元件腐蝕失磁后對(duì)含鐵腐蝕產(chǎn)物的吸附能力降低，導(dǎo)致進(jìn)入SG的腐蝕產(chǎn)物量大幅增加。

4 改進(jìn)措施

根據(jù)以上分析，對(duì)磁性過(guò)濾器進(jìn)行了針對(duì)性改進(jìn)：

①改進(jìn)磁性過(guò)濾器的固定方式，對(duì)每根磁棒單獨(dú)進(jìn)行固定，解決磁框架固定不牢易震動(dòng)的問(wèn)題;

②加厚磁棒中磁塊的表面防腐鍍層，增加磁塊的抗腐蝕能力，同時(shí)，升級(jí)了磁塊的牌號(hào)（原N38H改為N40H）和規(guī)格（原？準(zhǔn)12.7×8mm改為？準(zhǔn)13.55×10mm），增加了磁能積，增強(qiáng)磁棒在交變場(chǎng)合下的抗衰減能力;

③將磁棒原來(lái)的旋壓密封改進(jìn)為焊接密封，避免了磁塊與二回路水的接觸，提升了磁棒密封可靠性。

5 結(jié)論

針對(duì)大修期間SG沖洗后沉渣量異常上升的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)歷史工況和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的排查，確認(rèn)主要原因是凝汽器磁性過(guò)濾器失磁。因此，提出磁性過(guò)濾器的改進(jìn)措施，恢復(fù)了磁性過(guò)濾器的設(shè)計(jì)功能，避免二回路腐蝕產(chǎn)物大量進(jìn)入SG而影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

【1】廣東核電培訓(xùn)中心.900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2005.