一種緩解壓水堆一回路結(jié)構(gòu)材料應(yīng)力腐蝕的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于反應(yīng)堆工程應(yīng)力腐蝕技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種緩解壓水堆一回路結(jié)構(gòu)材料應(yīng)力腐蝕的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]核電站反應(yīng)堆關(guān)鍵部件采用的材料主要包括鎳基合金、低合金鋼、不銹鋼和鋯合金等。但選用的材料隨堆型不同也有一定差異,比如壓水堆中鎳基合金傳熱管占到一回路表面積的75%左右,而沸水堆關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)材料主要為不銹鋼和低合金鋼。這些材料在高溫、高壓、高輻照等苛刻運行環(huán)境下,會產(chǎn)生多種形式的腐蝕損傷,包括應(yīng)力腐蝕破裂(SCC)、腐蝕疲勞(CF)、晶間腐蝕、點蝕、磨蝕、流動加速腐蝕(FAC)等,其中以SCC為代表的環(huán)境促進(jìn)開裂(EAC)和輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕破裂(IASCC)最為突出。
[0003]為了緩解和抑制壓水堆結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力腐蝕,國際上通常采用向一回路冷卻劑中加氫和加鋅的方法。但是向一回路冷卻劑中加氫操作比較危險、不易控制氫氣在堆內(nèi)的分布,成本也比較高,還容易引起包殼材料尤其是鋯合金的吸氫腐蝕;向一回路冷卻劑中加鋅,需要對鋅進(jìn)行貧化處理,成本高并且鋅有可能會引起腐蝕產(chǎn)物在鋯合金的表面沉積。近年來,國外有些研宄機(jī)構(gòu)開展在熱停堆工況下向沸水堆一回路中添加貴金屬以抑制結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力腐蝕的研宄,由于貴金屬能夠在結(jié)構(gòu)材料表面覆蓋一層貴金屬納米顆粒保護(hù)層,這就能使結(jié)構(gòu)材料表現(xiàn)出貴金屬的電化學(xué)特性,降低結(jié)構(gòu)材料電化學(xué)腐蝕電位,從而抑制結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力腐蝕裂紋萌生和開裂,但是并沒有公開貴金屬的加入種類、加入速率和位置等參數(shù)。目前還沒有向壓水堆一回路中添加尤其是在線添加貴金屬的公開報道。由于壓水堆運行的溫度、壓力和PH調(diào)節(jié)較沸水堆更加復(fù)雜,并且壓水堆和沸水堆的主體結(jié)構(gòu)差異較大,所以急需研制一種向壓水堆一回路添加貴金屬以緩解結(jié)構(gòu)材料應(yīng)力腐蝕的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004](一)發(fā)明目的
[0005]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題,本發(fā)明提供了一種可緩解壓水堆一回路結(jié)構(gòu)材料表面的電化學(xué)腐蝕電位、提高結(jié)構(gòu)材料抗應(yīng)力腐蝕能力并延長結(jié)構(gòu)材料使用壽命的方法。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題,本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種緩解壓水堆一回路結(jié)構(gòu)材料應(yīng)力腐蝕的方法,該方法為:
[0009]向壓水堆一回路的冷卻劑內(nèi)加入貴金屬鹽溶液,其中貴金屬鹽溶液在冷卻劑中的濃度范圍為10-1000 μ g/kg,注入量為I?100 μ g/天;所述貴金屬鹽溶液為Pt、Rh的單獨鹽溶液或二者的混合鹽溶液。
[0010]優(yōu)選地,貴金屬鹽溶液是按照以下方式和步驟加入的:
[0011]I)在熱停堆工況下,向壓水堆一回路冷卻劑中加入貴金屬鹽溶液;然后在堆正常運行工況下,使用一個或多個電化學(xué)測試系統(tǒng)監(jiān)測壓水堆一回路的電化學(xué)腐蝕電位,當(dāng)監(jiān)測的任一電化學(xué)腐蝕電位大于_300mV (標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位),再次持續(xù)加入貴金屬鹽溶液;所述貴金屬鹽溶液為Pt、Rh的單獨鹽溶液或者二者的混合鹽溶液。
[0012]2)待監(jiān)測的壓水堆一回路電化學(xué)腐蝕電位均下降至_400mV (標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位)后,停止注入貴金屬鹽溶液;
[0013]3)當(dāng)監(jiān)測的任一電化學(xué)腐蝕電位升高1mV時(標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位),加入貴金屬鹽溶液至電化學(xué)腐蝕電位下降至_400mV以下;
[0014]4)重復(fù)步驟2、3,使電化學(xué)腐蝕電位下降至-400mV以下(標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位)。
[0015]優(yōu)選地,電化學(xué)測試系統(tǒng)位于上充系統(tǒng)、堆芯、主管道處以及主蒸汽發(fā)生器排污口處。
[0016]優(yōu)選地,當(dāng)貴金屬鹽溶液為Pt、Rh的混合溶液時,Pt和Rh的比例為1:1?1:10。
[0017]優(yōu)選地,貴金屬鹽溶液在冷卻劑中的濃度范圍為200 μ g/kg,注入量為20 μ g/天。
[0018]優(yōu)選地,所述Pt、Rh的鹽溶液分別為六輕基鉑酸鈉溶液和六輕基銘酸鈉溶液。
[0019]優(yōu)選地,所述貴金屬鹽溶液是通過上充系統(tǒng)或獨立注入系統(tǒng)加入的。
[0020]優(yōu)選地,所述獨立注入系統(tǒng)包括貴金屬鹽溶液儲罐、高精度微計量泵、循環(huán)泵。
[0021]優(yōu)選地,電化學(xué)測試系統(tǒng)主要包括電化學(xué)工作站、工作電極、Cu/CuO參比電極和Pt片輔助電極。
[0022](三)有益效果
[0023]本發(fā)明提供的方法是向壓水堆一回路冷卻劑中添加Pt、Rh的單獨鹽溶液或者二者的混合鹽溶液以緩解結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力腐蝕,避免了傳統(tǒng)的加氫和加鋅操作帶來的弊端,也解決了在線加入貴金屬鹽溶液的問題,可以有效降低結(jié)構(gòu)材料表面的電化學(xué)腐蝕電位,提尚結(jié)構(gòu)材料抗應(yīng)力腐蝕能力,延長結(jié)構(gòu)材料在尚溫尚壓水環(huán)境下的使用壽命,從而提尚了高溫高壓水系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。具體解釋為:
[0024](I)該方法不但可以在熱停堆工況下加入貴金屬鹽溶液,也可以在堆正常運行時加入貴金屬鹽溶液。在堆正常運行時,以電化學(xué)腐蝕電位為依據(jù)來判斷一回路主體結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力腐蝕情況,從而進(jìn)一步確定合適的貴金屬鹽溶液的加入量。
[0025]因為壓水堆結(jié)構(gòu)材料的電化學(xué)腐蝕電位(ECP)處于+100?+300mV(SHE,標(biāo)準(zhǔn)氫電極),很容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂;當(dāng)ECP<-230mV(SHE)時,則能有效抑制結(jié)構(gòu)材料應(yīng)力腐蝕裂紋的萌生和擴(kuò)展。本申請中提供的方法是控制應(yīng)力腐蝕電位在_400mV以下(標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位),能夠有效抑制和緩解結(jié)構(gòu)材料應(yīng)力腐蝕的萌生和發(fā)展。
[0026](2)控制該貴金屬鹽溶液在冷卻劑中的濃度范圍為10-1000 μ g/kg,注入量為I?100 μ g/天,能顯著降低主體結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力腐蝕電位。但是貴金屬鹽溶液的濃度和加入速度也不能過大,因為貴金屬鹽溶液濃度大于1000 μ g/kg,會導(dǎo)致冷卻劑局部水化學(xué)性質(zhì)不均一,造成pH的大幅變動,加速腐蝕,從而影響貴金屬的加入效果;加入速率大于10yg/天,會使得貴金屬鹽溶液在冷卻劑中的分布不均勻。
[0027](3)貴金屬鹽溶液的加入位置可以為壓水堆一回路的上充系統(tǒng)或獨立注入系統(tǒng)注入。因為壓水堆特別是核電站要通過一回路的上充系統(tǒng)加入多種試劑,上充系統(tǒng)非常復(fù)雜且穩(wěn)定性低。通過設(shè)計獨立的注入系統(tǒng)加入