Обобщение опыта защиты от атмосферной коррозии электрического оборудования АЭС и ТЭС методом его консервации по ОDАСОN- технологии

Кукушкин А.Н., ОАО «ВНИИАМ»;
Омельчук В.В., Кольская АЭС;
Чемпик Э., REICON GmbH, Германия;
Генчева С., ТЕЦ «Варна», Болгария;
Захариев Х. , «ХЗ-Консулт», Болгария

Животрепещущей для электроэнергетики остается неувязка борьбы с коррозией внутренних поверхностей оборудования и трубопроводов пароводяного тракта атомных и термических электростанций, происходящей как под воздействием рабочей среды в критериях эксплуатации, так и во время простоя оборудования под воздействием атмосферных критерий.

Стояночная атмосферная коррозия протекает при наличии воды, кислорода, углекислоты и других коррозионно-агрессивных веществ. Вред, связанный с атмосферной коррозией, представляет самую большую опасность для энергетического оборудования и трубопроводов из-за образования местных повреждений металла: язв, трещинок на поверхностях, испытывающих критические нагрузки. Средняя весовая скорость атмосферной коррозии аустенитной стали во увлажненной среде и при свободном доступе кислорода к поверхности конструкций оборудования составляет приблизительно 0,05 (г/м2·ч) при нормативе для энергетического оборудования электрических станций ~0,03 г/(м2·ч), что соответствует уменьшению толщины металла в среднем на ~0,057 мм/год.

Одним из многообещающих способов борьбы с атмосферной коррозией, нашедшим обширное применение в разных отраслях индустрии, является способ, связанный с применением контактных ингибиторов. Более действенными ингибиторами являются пленкообразующие амины, а именно октадециламин ODA – С18Н37NН2, коррозионно- защитное действие которых основано на разработке на поверхности металла оборудования устойчивого адсорбционного слоя молекул ODA, предохраняющего его от воздействия кислорода, углекислого газа и других брутальных веществ [1,2,3,4].

Разработка консервации, основанная на использовании ODA, долгое время разрабатывалась ведущими научными коллективами Рф (МЭИ, ФГУП «ВНИИАМ», ОАО «НПО ЦКТИ», ГНЦ «ЦНИИТМАШ») и Германии (компания «REICON», Институт энергетики — Центр по оптимальному использованию энергии, Институт изотопов, Институт материаловедения) в рамках межгосударственной научно-технической программки [1]. Проделанная авторским коллективом профессионалов Рф работа отмечена Премией Совета Министров СССР и Премией Правительства Рф.

Предлагаемый способ консервации энергетического оборудования характеризуется:

 надежной защитой внутренних поверхностей конструкционных материалов от протекания стояночной коррозии (коэффициент защиты добивается 70-90 %) в течение долгого промежутка времени (более 5-6 лет);

 возможностью проведения поузловой консервации оборудования энергетических блоков (котел, турбина, паропроводы, трубопроводы конденсатно-питательного тракта) либо энергоблока в целом;

 сохранением коррозионно-защитного эффекта контактной поверхности при вскрытии оборудования, его опорожнении и под слоем воды;

 обеспечением частичного удаления отложений и товаров коррозии с защищаемых поверхностей;

 отсутствием необходимости в специальной подготовке оборудования к пусковым операциям;

 воплощением консервации оборудования энергетических блоков без существенных временных и трудозатрат, также расходов тепла и воды;

 экологической безопасностью используемого реагента.

Консервации оборудования атомных электростанций

Более долгая консервация энергетического оборудования с внедрением ODA-технологии была проведена на Армянской АЭС, где период простоя после критического останова энергоблока № 2 в связи с землетрясением составил более 5 лет, и 4 энергоблоков АЭС «Норд» (Германия), период простоя которых составляет уже более 20 лет.

Энергоблок № 2 Армянской АЭС после положительного заключения интернациональной экспертизы был запущен в эксплуатацию и выведен на номинальную мощность в кратчайший срок [2].

Анализ состояния поверхности оборудования второго контура 4 энергоблоков АЭС «Норд» через 20 лет после вывода из эксплуатации свидетельствует о больших (на уровне 70-80 %) коррозионно-защитных свойствах адсорбционной пленки ODA. В качестве примера на рис. 1 представлены фото поверхности трубопровода питательной воды энергоблока № 2 АЭС «Hopд» через 20 лет после закрытия АЭС (перед закрытием была проведена консервация оборудования и трубопроводов второго контура с внедрением ОDА-технологии).

Консервация оборудования энергетических блоков по ОDА- технологии проводилась также на Кольской, Балаковской, Нововоронежской АЭС (Наша родина), АЭС «Пакш» (Венгрия), АЭС «Козлодуй» (Болгария), Запорожской АЭС (Украина).__

Обобщение опыта защиты от атмосферной коррозии электрического оборудования АЭС и ТЭС методом его консервации по ОDАСОN- технологииРис. 1. Состояние поверхности трубопровода питательной воды энергоблока №2 АЭС «Норд»: а — ярко выраженная гидрофобность поверхности; б — стопроцентно отсутствуют следы стояночной коррозии

Уместно отметить, что ОDА-технология чувствительна к качеству при меняемого реагента.

В качестве реагента должен употребляться материал высочайшей степени чистки. Выполнить проверку свойства реагента может быть только силами специализированных организаций, владеющих современными средствами оценки свойства поставляемого материала.

Ошибка в выборе реагента и отсутствие входного контроля его свойства привели, а именно, к нехорошим результатам при проведении консервации оборудования 2-го контура энергоблока № 1 Кольской АЭС и приостановке работ в данном направлении до устранения выявленных недочетов.

Фундаментальные исследования, проведенные спецами Рф и Германии (ФГУП «ВНИИАМ», Кольская АЭС, Наша родина; компания «REICON», «LEIMOS Wasserchemie GmbH», Германия) позволили усовершенствовать ранее разработанные технологии увеличения надежности, экономичности и ресурса энергетического оборудования на базе использования пленкообразующих аминов (ОDА).

Сначала это относится к разработке и внедрению технологии получения качественного технического реагента ODACON (ОDА кондиционный) высочайшей степени чистки, содержание первичных аминов в каком составляет более 99,90 % при наименьшем количестве примесей (йодное число — наименее 0,5).

Свидетельством высочайшего свойства технического реагента ODACON является фактически полное совпадение его черт с суперчистым аналитическим ОDА, что зафиксировано плодами инфракрасной спектроскопии (рис. 2), выполненной медиком Монике Аккерман (Институт г. Лейпциг, Германия).__

Обобщение опыта защиты от атмосферной коррозии электрического оборудования АЭС и ТЭС методом его консервации по ОDАСОN- технологииРис. 2. Результаты инфракрасной спектроскопии 1 — технический реагент ODACON; 2 — аналитический реагент ODA

Значимым научно-техническим достижением является разработка технологий и промышленное внедрение установок по производству устойчивых аква эмульсий ODACON (при всем этом дозирование реагента осуществляется при комнатной температуре) и устройств контроля его концентрации, что максимально упрощает процесс дозирования и расширяет области внедрения ODACON-технологий.

Консервация энергетического оборудования термических электростанций

В качестве примера использования улучшенной ОDАСОN-технологии разглядим результаты консервации пароводяного контура энергоблока № 3 ТЭС «Варна» (Болгария). Эти данные представляют бесспорный энтузиазм, так как результаты работы были подвергнуты анализу несколькими независящими экспертными организациями Болгарии.

На ТЭС установлены 6 энергоблоков мощностью по 210 МВт.Любой из энергоблоков включает котел ТП-100А и паровую турбину К-210/12,8-1 (оборудование русского производства). Энергоблоки эксплуатируются в критериях гидразинно-аммиачного водно-химического режима. При всем этом аммиак дозируется в конденсат после конденсатного насоса и перед подогревателем низкого давления ПНД-1; гидразин подается на всас питательных электронасосов. В барабан котла дозируется тринатрийфосфат. Блочная обессоливающая установка (БОУ) энергоблока № 3 содержит в себе механический фильтр (загружен катионитом), катионитный и анионитный фильтры. При номинальной нагрузке энергоблока БОУ очищает 30 % конденсата. Конденсатор охлаждается морской водой. Удельная загрязненность внутренних поверхностей нагрева котла перед его консервацией находилась в границах от 70 до 400 г/м2.

Конкретно до консервации в деаэраторе были установлены образцы-свидетели (сталь 20). Поверхность образцов- очевидцев была предана шлифовке.

Дозирующая система, применяемая для консервации, состояла из армированного полиэтиленового бака емкостью 1 м3, содержащего 10 %-й раствор эмульсии ODACON, и насоса-дозатора. Насос-дозатор имел плавную регулировку по производительности подачи приготовленной эмульсии до уровня 30 л/ч, давление на напорной полосы до 3,0 МПа. Ввод ODACON в контур осуществлялся в общий поглощающий коллектор питательных электронасосов.

До консервации энергоблока была прекращена подача гидразина, аммиака и фосфатов в тракт котла, БОУ была выведена из работы с целью исключения утраты ODACON за счет его адсорбции на катионите и анионите. Дозирование ODACON длилось приблизительно 100 ч. Нужная концентрация реагента в контуре на каждом шаге консервации достигалась регулированием производительности насоса-дозатора.

Весь период консервации энергоблок работал размеренно:

электронная мощность составляла 210 МВт, давление пара перед ЦВД турбины составляло 12,8 МПа, температура пара перед ЦВД турбины составляла 535-540оС.

Так как дозирование ODACON производилось во поглощающий коллектор питательных электронасосов ПЭН № 1-3, предельная концентрация реагента на разных шагах консервации составляла в питательной воде 300-2200 мкг/кг. В котловой воде концентрация ODACON составляла 200-500 мкг/кг (незапятнанный отсек барабана) и 100-250 мкг/кг (правый и левый солевые отсеки). В турбинном конденсате концентрация ODACON составляла ~200 мкг/кг.

В исходный период консервации (в течение первых 40 ч) в котловой воде отмечалось увеличение содержания железа и меди (железа — до 100 мкг/кг в чистом отсеке и до 600 мкг/кг в солевых отсеках, меди — до 200 мкг/кг), что связано с отмывочным эффектом поверхностей нагрева от рыхловатых отложений. В тот же период в чистом отсеке было отмечено некое повышение концентрации кремниевой кислоты. Весь остальной период консервации концентрация кремниевой кислоты по солевым отсекам находилась на этом же уровне и составляла 400-450 мкг/кг. В насыщенном паре, вследствие высочайшей летучести ODACON, его концентрация составляла 800-1800 мкг/кг. При всем этом вышло некое повышение рН (в среднем на 0,5) и электропроводимости.

Повышение концентрации железа и меди в насыщенном паре совпало по времени с ростом концентрации железа и меди в котловой воде.

В турбинном конденсате в период проведения консервации отмечался значимый рост электропроводимости (до 7,0-8,0 мкСм/см). При всем этом рН турбинного конденсата фактически не изменялось и находилось в границах 8,0-8,5. Содержание железа в турбинном конденсате также прирастил ось в исходный период дозирования.

Перед отключением питательных насосов дозирование ODACON было прекращено, котел был переведен в режим естественного расхолаживания. Отключение турбоустановки было произведено ранее. После расхолаживания котел и оборудование конденсатно-питательного тракта были опорожнены.

При консервации энергетического оборудования энергоблока № 3 ТЭС «Варна» общий расход 10%-й аква эмульсии ODACON составил 977 л.

Конкретно после окончания консервации был проведен зрительный осмотр последующего оборудования энергоблока: деаэраторы 3А и 3Б, дренажный бак, конденсатор № 2 по паровой части. Осмотр оборудования после консервации показал, что внутренние поверхности деаэратора, конденсатора и выхлопного патрубка ЦНД турбины гидрофобны. Следы коррозионного повреждения их поверхностей не были обнаружены.

Были произведены нарезки образцов труб из котла и конденсатора для определения удельной сорбции ODACON и проведения химических исследовательских работ.

Результаты определения удельной сорбции ODACON на поверхности вырезанных после консервации образцов: Место нарезки эталона Удельная сорбция ODACON, мкг/см2

Труба заднего экрана 1,480

Труба водяного экономайзера 5,714

Труба водяного экономайзера 1,515

Труба пароперегревателя 1,700

Труба конденсатора 0,664

Анализ приобретенных результатов свидетельствует о том, что удельная сорбция на исследованных образчиках превосходит мало нужную величину (0,3 мкг/см2). При всем этом обеспечивается коррозионная защита поверхности металла в стояночном режиме на уровне 70-90 %.

Эффективность защитного деяния ODACON также можно оценить средством химических измерений. Обозначенные опыты проводились компанией «ХЗ-Консулт» (София, Болгария), выполнявшей функцию независящего профессионала.

Данные для образцов, установленных в деаэраторе, представлены в табл. 1, а результаты коррозионных испытаний для образцов труб, вырезанных из котла и конденсатора до и после консервации, — в табл. 2.

Таблица 1. Результаты хронопотенциометрических и потенциодинамических

исследовательских работ образцов-свидетелей, установленных в деаэраторе до и после

консервации оборудования блока № 3 ТЭС «Варна»

Обобщение опыта защиты от атмосферной коррозии электрического оборудования АЭС и ТЭС методом его консервации по ОDАСОN- технологии

В табл. 1-2 представлены значения статического потенциала Ест, плотности тока iкор, расчетной скорости коррозии К, коэффициента защитного деяния консервации оборудования Z. Скорость коррозии рассчитывалась по формуле:

К = iA / Fn,

где i — плотность тока, А/см2; А — атомный вес металла, г; F — число

Фарадея; n — валентность катиона.

Коэффициент Z рассчитывался по формуле:

Z = (Kбез кон — Kкон) / Kбез кон ,

где Кбез кон и Ккон — соответственно скорость коррозии образцов, не подверженных консервации и прошедших консервацию.

Приведенные результаты свидетельствуют о том, что обработанные по ODACON-технологии поверхности оборудования имеют огромное значение стационарного потенциала, что свидетельствует об облагораживании этих поверхностей. Достигнутые значения коэффициентов защитного деяния оказались высочайшими.

Анализ образцов труб котла, вырезанных из разных его участков до и после консервации, позволил сделать заключение о частичной отмывке поверхностей труб от отложений (табл. 3). Приведенные результаты по консервации оборудования блока № 3 ТЭС «Варна» свидетельствуют о высочайшей эффективности внедрения ОDАСОN- технологии, удобстве ее реализации.

Работы [3, 4] обобщили положительный опыт внедрения технологии консервации теплоэнергетического оборудования с внедрением ODACON на атомных и термических электрических станциях Рф.

Обобщение опыта защиты от атмосферной коррозии электрического оборудования АЭС и ТЭС методом его консервации по ОDАСОN- технологииВ обозначенных работах особо подчеркнуто, что внедрение несертифицированного реагента и облегченных методов его ввода в пароводяной контур энергетических блоков атомных и термических электрических станций, также проведение работ организациями, не имеющими соответственного опыта работ в обозначенной области, полностью неприемлимо.

Заключение

Анализ проведенных в течение 15-ти лет работ по защите от атмосферной коррозии внутренних поверхностей энергетического оборудования и трубопроводов пароводяного тракта энергоблоков АЭС и ТЭС в период остановов подтверждает высшую эффективность и перспективы внедрения ODA (ОDАСОN)-технологии. В 2010 г. консервация энергетического оборудования АЭС и ТЭС по ODA-технологии составила 18,5 % общего объема консерваций.

Литература:

1. Консервация теплоэнергетического оборудования с внедрением реагентов на базе пленкообразующих аминов / Г.А. Филиппов, А.Н. Кукушкин, Г.А. Салтанов и др. «Теплоэнергетика», 1999, № 9.

2. Опыт ввода в эксплуатацию после консервации оборудования и трубопроводов второго контура блока Армянской АЭС / Г.А. Филиппов, А.Н. Кукушкин, Г.А. Салтанов и др. «Тяжелое машиностроение», 1997, № 8.

3. Методические указания по консервации теплоэнергетического оборудования с применением пленкообразующих аминов. Дополнение к РД 34.20.591-97. М.: 000 «Планти-ПРИНТ», 1998.

4. Типовой технологический регламент РД ЭО 0408-02 «Консервация оборудования и трубопроводов вторых контуров АЭС с ВВЭР с внедрением пленкообразующих аминов». М.: ООО «Телер», 2002.__

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru