新研發(fā)核電廠高精度水過濾器濾芯試驗性能

吳小波 李生勇 焦森林 鄭之壽

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2011-5640-8257

摘? 要：本文介紹了過濾精度2μm和5μm，新研發(fā)的以316L不銹鋼纖維氈為濾材的核電廠水過濾器濾芯綜合試驗性能并和相應(yīng)性能的目標值進行了對比。通過比較新研發(fā)濾芯的結(jié)構(gòu)完整性驗證和初始冒泡點、壓降流量特性、過濾效率和納污容量等試驗項目實測值和目標值，對新研發(fā)濾芯的結(jié)構(gòu)、工藝等進行持續(xù)改進，不僅使得新研發(fā)濾芯各項性能指標實測值滿足目標值要求，而且部分性能指標實測值優(yōu)于目標值。

關(guān)鍵詞：濾芯? 綜合性能? 試驗? 目標值

中圖分類號：TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）01（c）-0071-04

Performance Test of High Precision Water Filter Element in Newly Developed Nuclear Power Plant

WU Xiaobo1? LI Shengyong2? JIAO Senlin1? ZHENG Zhishou1

（1.Hualong Nuclear Power Technology Co.， Ltd.， Beijing， 100036 China;2.AT&M Environmental Engineering Technology Co.， Ltd.， Beijing， 100081 China）

Abstract： This paper introduces the comprehensive test performance of newly developed water filter element used in nuclear power plant， the filter element is made of 316L stainless steel fiber felt with filtering precision of 2μm and 5μm，meanwhile， the measured value and the target value are compared. By comparing the measured and target values of initial bubble point， pressure drop flow characteristics， filtering efficiency and pollution carrying capacity， etc. Continuously improve the structure and process of the newly developed water filter element， not only the measured values of each performance index of the filter element meet the requirements of the target value， but also the measured values of some performance indexes are better than the target values.

Key Words： Filter element; Comprehensive performance; Test; Target value

當前核電廠核島輔助系統(tǒng)中設(shè)置的水過濾器濾芯的材質(zhì)主要為玻璃纖維，玻璃纖維材質(zhì)的水過濾器濾芯在核電廠長期使用過程中存在著纖維脫落對水質(zhì)造成二次污染以及可溶硅的析出量可能累計到一個相當高的量，造成一回路水質(zhì)持續(xù)惡化，影響到核島主設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。為此項目組經(jīng)過仔細研究對比，發(fā)現(xiàn)316L不銹鋼纖維氈作為核電高精度濾芯的濾材有強度高以及長時間浸泡在一回路模擬溶液中未檢測到析出的硅元素等優(yōu)點。下文介紹了此次新研發(fā)，以316L不銹鋼纖維氈為濾材，過濾精度2μm和5μm的核電廠水過濾器濾芯綜合試驗性能并和相應(yīng)性能的目標值進行了對比。濾芯綜合性能的目標值來源于標準、規(guī)范以及國外進口的同精度、同尺寸、濾芯材質(zhì)為玻璃纖維的試驗實測值，試驗項目參照NB/T 20486-2018的要求，進行了濾芯結(jié)構(gòu)完整性驗證和初始冒泡點的確定、壓降流量特性等七項性能試驗。進行綜合性能試驗濾芯直徑60mm，高度150mm。

1? 濾芯結(jié)構(gòu)完整性驗證和初始冒泡點的確定

試驗參考標準：GB/T 14041.1-2007;試驗準備：過濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗液為異丙醇。采用GB/T 14041.1-2007的試驗步驟得到的試驗結(jié)果如下表1。通過表1實測值和目標值比較可知，新研發(fā)濾芯初始冒泡點實測值比目標最低要求值高得多，新研發(fā)濾芯該項指標合格。

2? 壓降流量特性

試驗參考標準：GB/T 17486-2006;試驗準備：過濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗液采用符合GB/T 6682-2008的三級水。采用GB/T 17486-2006的試驗步驟得到的壓降流量曲線。圖1和圖2中橫坐標為流量，單位m3/h;縱坐標為濾芯前后的潔凈壓差，單位KPa;方框數(shù)據(jù)點連接成的曲線表示新研發(fā)濾芯不同流量下的潔凈壓差目標限制值，圓形數(shù)據(jù)點連接成的曲線表示新研發(fā)濾芯不同流量下的潔凈壓差實測值，從圖1和圖2可知，過濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯在不同流量下潔凈壓差均比目標限制值低，新研發(fā)濾芯該項指標合格。

3? 濾芯材料與液體相容性

試驗參考標準：GB/T 14041.2-2007;試驗準備：過濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗液為濃度4%的硼酸溶液，試驗液采用符合GB/T 6682-2008的三級水進行配制，模擬核電廠的水回路工況。為考驗濾芯的濾材和液體的相容性，將GB/T 14041.2-2007要求的被試濾芯浸泡在模擬溶液中72h延長至36d，浸泡結(jié)束后檢測浸泡溶液對濾材過濾性能參數(shù)的影響。表2為新研發(fā)過濾精度2μm濾芯浸泡后的溶液中的元素含量，可從表2中看出濾芯浸泡第36天只檢測到微量的Cr和Fe元素析出，沒有檢測到Si或其他元素。

表3為新研發(fā)過濾精度2μm濾芯浸泡后的性能數(shù)據(jù)，可從表3可看出，濾材的孔徑、滲透性等影響過濾性能的參數(shù)沒有明顯變化，表明這些微量的Cr和Fe元素析出，不足以改變?yōu)V材的過濾性能。浸泡36d后該濾芯未出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)破裂、損傷或功能退化，且通過了GB/T 14041.3-2010規(guī)定的抗破裂性檢驗，新研發(fā)過濾精度2μm濾芯該項指標合格。

浸泡36d后新研發(fā)過濾精度5μm濾芯，也只檢測到有微量的Cr和Fe析出，沒有檢測到Si或其他元素，未出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)破裂、損傷或功能退化，且通過了GB/T 14041.3-2010規(guī)定的抗破裂性檢驗，新研發(fā)過濾精度5μm濾芯該項指標合格。

項目組同時浸泡了從國外進口以玻璃纖維為濾材、過濾精度5μm的核電廠水過濾器濾芯，浸泡36d后，在浸泡溶液中檢測到少量的Si02、Ca2+、Mg2+、Al3+、cl-等。

4? 濾芯過濾效率和納污容量

試驗參考標準：GB/T 18853-2015;試驗準備：過濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗液采用符合GB/T 6682-2008的三級水進行配制。濾芯的極限壓差取0.25MPa。從表4可看出，新研發(fā)濾芯過濾效率和納污容量實測值比目標最低要求值高得多，新研發(fā)濾芯該項指標合格。

5? 濾芯抗流動疲勞特性

試驗參考標準：GB/T 17488-2008;試驗準備：過濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗液采用符合GB/T 6682-2008的三級水進行配制。試驗過程參照GB/T 17488-2008規(guī)定的試驗步驟和要求進行了2000次流動疲勞循環(huán)試驗，新研發(fā)濾芯目標值為承受≥1500次流動疲勞循環(huán)試驗。試驗結(jié)束后，濾芯未出現(xiàn)可見的結(jié)構(gòu)、密封件或濾材損壞，通過了GB/T 14041.3-2010規(guī)定的抗破裂性檢驗，新研發(fā)濾芯該項指標合格。

6? 濾芯抗破裂性

試驗參考標準：GB/T 14041.3-2010;試驗準備：過濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗液采用符合GB/T 6682-2008的三級水進行配制。新研發(fā)濾芯抗破裂壓力目標值≥0.5MPa，從表5的試驗結(jié)果可看出，濾芯的抗破裂試驗壓力到0.6MPa，觀察外觀沒有損傷，抗破裂試驗前后初始冒泡點也沒有明顯變化，新研發(fā)濾芯該項指標合格。

7? 濾芯額定軸向載荷特性

試驗參考標準：GB/T 14041.4-93;試驗準備：過濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，按照GB/T 14041.4-93的規(guī)定進行試驗，新研發(fā)濾芯能承受軸向載荷的目標值≥0.6 MPa，在濾芯端部施加0.7MPa的軸向載荷，試驗結(jié)束后，新研發(fā)濾芯未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)、密封或濾材損壞且通過了GB/T 14041.3-2010規(guī)定的抗破裂性檢驗，新研發(fā)濾芯該項指標合格。

8? 結(jié)語

通過以上濾芯各項綜合性能試驗可以看出，參與試驗的過濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯各項性能指標均合格，部分性能指標實測值優(yōu)于目標值。

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