CN108535170A - 一种确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法 - Google Patents

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金宏
尹释
司杨
王东海
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杨若冰
白玮
杜文欣
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Abstract

本发明涉及一种确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，该方法通过将系统工艺分析、系统工况分析、腐蚀试验设置、腐蚀评价分析及腐蚀性确定等环节系统地结合在一起，可完成针对不同核电厂淡水用水系统不同运行工况下，淡化海水对贮存设施的腐蚀性研究。本发明所提供的方法可避免对金属材料进行大范围的试验研究，减少了试验时间和试验成本，提高了研究效率。与现有实验室试验方法相比，能更有针对性的满足核电厂的设计、采购、建造需要。

Description

一种确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法
技术领域
本发明属于贮存设施腐蚀性研究领域，具体涉及一种确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法。
背景技术
核电厂淡水用水主要包括施工期间的生产用水、人员生活用水、消防用水和施工现场的降尘洗车用水等，以及运行期间生产用水、人员生活用水、消防用水、绿化洗车浇洒用水等。在缺少淡水资源的滨海核电厂，淡水可以通过海水淡化方式获得。淡化后的海水经管道输送至核电厂的下游用户，用于核电厂生产、生活的各个环节。
在核电厂各淡水用水系统中，介质以常压或带压等不同状态存在于贮存设施或管道中，常压且相对静止状态下的贮存设施称为“常压贮存设施”，带压且相对静止状态下的贮存设施称为“带压贮存设施”。核电厂淡化海水的常压贮存设施主要包括海水淡化系统产品水箱、锅炉排污扩容器、其他工艺系统用水箱等。核电厂淡化海水的带压贮存设施主要为消防系统的喷头等，因消防管道长期充满处于带压且相对静止状态的淡化海水，也将其作为带压贮存设施。
在采用水库、河流等地表水为淡水水源的核电厂中，常压贮存设施所用的材料通常包括SA516-70碳钢、20#碳钢、S30408不锈钢等材料，带压贮存设施所用的材料通常包括不同牌号的铜、20#碳钢、球墨铸铁(内衬水泥砂浆)、内外热浸镀锌钢等材料。与水库、河流等地表水处理得到的淡水相比，通过反渗透海水淡化工艺获得的淡化海水具有矿物质元素含量低、pH偏酸性、硬度和碱性低、具有一定腐蚀性等特点。淡化海水给材料带来腐蚀的同时，腐蚀产物向水中溶解也会造成淡化海水水质的恶化，对淡化海水的应用造成不利影响。
淡化海水在国内核电厂的应用尚不多见，运行经验不足，相关研究开展不多。为了在核电工程中更好地选择适合用于淡化海水常压贮存设施和带压贮存设施的材料，需要采用试验方式对淡化海水的腐蚀性进行研究。在金属材料的腐蚀性研究领域，仅有针对材料的基础试验方法，如《金属和合金的腐蚀腐蚀试样上腐蚀产物的清除》、《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》、《Autoclave Corrosion Testing of Metals in HighTemperature Water》等，并没有针对核电厂某种运行工况的系统性研究方法。
发明内容
本发明的目的在于针对淡化海水这一特定的介质，提出一种用于研究其对核电厂贮存设施腐蚀性的方法。
本发明的技术方案如下：一种确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，包括如下步骤：
(Ⅰ)根据核电厂各用水系统的工艺要求确定淡化海水的应用范围和应用类型；
(Ⅱ)针对使用淡化海水的各用水系统，分析淡化海水贮存设施的运行参数；
(Ⅲ)以实验室试验方法为基础，结合核电厂淡化海水的应用范围和应用类型以及贮存设施运行参数，确定淡化海水贮存设施的不同材料不同运行工况下的腐蚀试验方法；
(Ⅳ)针对试验所用材料，确定淡化海水对核电厂贮存设施的腐蚀评价方法；
(Ⅴ)确定淡化海水对核电厂贮存设施的腐蚀性。
进一步，如上所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，其中，所述的贮存设施包括常压贮存设施和带压贮存设施。
进一步，如上所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，步骤(Ⅰ)中所述的淡化海水的应用范围包括饮用水或生活水系统、生产水或工业水系统、消防系统和其他使用淡化海水的工艺系统；应用类型包括一级反渗透装置出水和二级反渗透装置出水。
更进一步，淡化海水的常压贮存设施包括海水淡化系统的产品水箱、锅炉排污扩容器、其他工艺系统用水箱；淡化海水的带压贮存设施包括消防系统的喷头和输送管道。
更进一步，应用类型还包括热法海水淡化装置产品水。
进一步，如上所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，步骤(Ⅱ)中所述的运行参数包括设计温度、设计压力、设备材质、运行状态。
进一步，如上所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，步骤(Ⅲ)中所述的材料对于常压贮存设施包括SA516-70碳钢、20#碳钢、S30408不锈钢；对于带压贮存设施包括不同牌号的铜、20#碳钢、内衬水泥砂浆的球墨铸铁、内外热浸镀锌钢。
进一步，如上所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，步骤(Ⅲ)中所述的腐蚀试验方法包括常压贮存设施进行静态腐蚀失重试验，带压贮存设施进行静压腐蚀失重试验，并针对核电厂运行特点分别设定试验周期和取样周期。
进一步，如上所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，步骤(Ⅳ)中所述的腐蚀评价方法是根据试验前后材料的失重量，计算金属材料的平均腐蚀速率，对照《金属防腐蚀手册》金属耐蚀性十级标准确定耐蚀等级和耐蚀性类别。
本发明的有益效果如下：
1)本发明对核电厂淡化海水贮存设施所在系统进行分析，有针对性的进行试验，可避免对金属材料进行大范围的试验研究，减少了试验时间和试验成本，提高了研究效率。
2)《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》等中的试验方法是适用于金属材料的基础性实验室试验方法，无法直接用于核电厂淡化海水贮存设施的腐蚀性研究，本发明结合核电厂淡化海水的应用范围和应用类型以及贮存设施运行参数，并针对核电厂运行特点确定了符合核电厂研究需要的试验方法。采用本发明提出的方法进行研究得到的成果，能更有针对性的满足核电厂的设计、采购、建造需要。
3)采用本发明提出的方法进行研究得到的成果，可应用于采用淡化海水的滨海核电厂饮用水或生活水系统、生产水或工业水系统、消防系统和其他使用淡化海水的工艺系统的管材比选。
附图说明
图1为本发明一种确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
在本实施例中，根据图1所示步骤，针对两座核电厂，进行通过反渗透海水淡化工艺获得的淡水对核电厂贮存设施的腐蚀性研究。该实施例主要针对膜法海水淡化产品水进行说明，但本发明淡化海水的应用类型也可推广至热法海水淡化装置产品水。
具体实施方式如下：
确定核电厂(一)中淡化海水的应用范围包括生活水系统、工业水系统和消防系统，应用类型包括一级反渗透装置出水和二级反渗透装置出水。确定核电厂(二)中淡化海水的应用范围包括饮用水系统、生产水系统和消防系统，应用类型为一级反渗透装置出水和二级反渗透装置出水。
确定核电厂(一)中淡化海水常压贮存设施包括海水淡化系统的产品水箱、锅炉排污扩容器、其他工艺系统用水箱等，贮存介质包括一级反渗透装置出水和二级反渗透装置出水，表1示出了核电厂(一)淡化海水常压贮存设施的运行参数。确定核电厂(二)中淡化海水常压贮存设施包括海水淡化系统的产品水箱、锅炉排污扩容器、其他工艺系统用水箱等，贮存介质包括一级反渗透装置出水和二级反渗透装置出水，表2示出了核电厂(二)淡化海水常压贮存设施的运行参数。
确定核电厂(一)中淡化海水带压贮存设施包括消防系统的喷头和输送管道等，贮存介质包括一级反渗透装置出水和二级反渗透装置出水，表3示出了核电厂(一)消防系统中淡化海水带压贮存设施的运行参数。确定核电厂(二)中淡化海水带压贮存设施包括消防系统的喷头和输送管道等，贮存介质包括一级反渗透装置出水，表4示出了核电厂(二)消防系统中淡化海水带压贮存设施的运行参数。
表1
表2
表3
表4
参考《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》和《金属和合金的腐蚀腐蚀试样上腐蚀产物的清除》等，结合表1、表2确定表5所示的淡化海水对两座核电厂常压贮存设施腐蚀性试验方法。
表5
参考《Autoclave Corros ion Test ing of Meta ls in High TemperatureWater》和《金属和合金的腐蚀腐蚀试样上腐蚀产物的清除》等，结合表3、表4确定表6所示的淡化海水对两座核电厂带压贮存设施腐蚀性试验方法。
表6
针对两座核电厂中淡化海水贮存设施所用的材料，根据静态腐蚀失重试验前后材料的失重量，计算材料的平均腐蚀速率，计算公式为：
其中，v为金属的腐蚀速率，mm/a；
m0为腐蚀前试样的质量，g；
m1为经过一段时间腐蚀后，除去表面腐蚀产物的试样的质量，g；
A为试样暴露在腐蚀环境中的表面积，cm2；
ρ为金属的密度，g/cm3；
t为试样腐蚀的时间，d。
根据《金属防腐蚀手册》金属耐蚀性十级标准确定表7所示的淡化海水对核电厂贮存设施的腐蚀评价方法。
表7
根据上述方法，得到表8所示的核电厂(一)一级反渗透装置出水对常压贮存设施腐蚀性研究结果、表9所示的核电厂(一)二级反渗透装置出水对常压贮存设施腐蚀性研究结果、表10所示的核电厂(二)一级反渗透装置出水对常压贮存设施腐蚀性研究结果和表11所示的核电厂(二)二级反渗透装置出水对常压贮存设施腐蚀性研究结果。
表8
表9
表10
表11
根据上述方法，得到表12所示的核电厂(一)一级反渗透装置出水对带压贮存设施腐蚀性研究结果、表13所示的核电厂(一)二级反渗透装置出水对带压贮存设施腐蚀性研究结果和表14所示的核电厂(二)一级反渗透装置出水对带压贮存设施腐蚀性研究结果。
表12
表13
表14
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，包括如下步骤：
(Ⅰ)根据核电厂各用水系统的工艺要求确定淡化海水的应用范围和应用类型；
(Ⅱ)针对使用淡化海水的各用水系统，分析淡化海水贮存设施的运行参数；
(Ⅲ)以实验室试验方法为基础，结合核电厂淡化海水的应用范围和应用类型以及贮存设施运行参数，确定淡化海水贮存设施的不同材料不同运行工况下的腐蚀试验方法；
(Ⅳ)针对试验所用材料，确定淡化海水对核电厂贮存设施的腐蚀评价方法；
(Ⅴ)确定淡化海水对核电厂贮存设施的腐蚀性。
2.如权利要求1所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，其特征在于：所述的贮存设施包括常压贮存设施和带压贮存设施。
3.如权利要求2所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，其特征在于：步骤(Ⅰ)中所述的淡化海水的应用范围包括饮用水或生活水系统、生产水或工业水系统、消防系统和其他使用淡化海水的工艺系统；应用类型包括一级反渗透装置出水和二级反渗透装置出水。
4.如权利要求3所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，其特征在于：淡化海水的常压贮存设施包括海水淡化系统的产品水箱、锅炉排污扩容器、其他工艺系统用水箱；淡化海水的带压贮存设施包括消防系统的喷头和输送管道。
5.如权利要求3所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，其特征在于：应用类型还包括热法海水淡化装置产品水。
6.如权利要求2所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，其特征在于：步骤(Ⅱ)中所述的运行参数包括设计温度、设计压力、设备材质、运行状态。
7.如权利要求2所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，其特征在于：步骤(Ⅲ)中所述的材料对于常压贮存设施包括SA516-70碳钢、20#碳钢、S30408不锈钢；对于带压贮存设施包括不同牌号的铜、20#碳钢、内衬水泥砂浆的球墨铸铁、内外热浸镀锌钢。
8.如权利要求2所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，其特征在于：步骤(Ⅲ)中所述的腐蚀试验方法包括常压贮存设施进行静态腐蚀失重试验，带压贮存设施进行静压腐蚀失重试验，并针对核电厂运行特点分别设定试验周期和取样周期。
9.如权利要求2所述的确定淡化海水对核电厂贮存设施腐蚀性的方法，其特征在于：步骤(Ⅳ)中所述的腐蚀评价方法是根据试验前后材料的失重量，计算金属材料的平均腐蚀速率，对照《金属防腐蚀手册》金属耐蚀性十级标准确定耐蚀等级和耐蚀性类别。
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