CN112144066A - 高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂及清洗方法 - Google Patents

高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂及清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂及清洗方法，该清洗剂由质量百分比3.0～20％的溶垢剂、0.1～1.0％的渗透剂、0.3％～1.0％的缓蚀剂、0.05～0.5％的还原剂、pH调节剂和除盐水组成。溶垢剂用于除去锈蚀产物和氧化皮，渗透剂用于促进酸性介质进入锈蚀产物和氧化皮内部，缓蚀剂用于控制金属基体腐蚀，还原剂用于抑制三价铁对金属基体的腐蚀；清洗方法是控制清洗剂pH＝3.0～5.5，控制清洗温度65～95℃。该清洗剂及清洗方法对锈蚀产物和氧化皮具有良好的溶解性，同时能将金属基体腐蚀控制在设计可接受范围和安全范围内，完全抑制点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和电偶腐蚀等金属基体局部腐蚀的发生。

Description

高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂及清洗方法
技术领域
本发明属于核电机组化学清洗技术领域，具体涉及一种高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂及工艺。
背景技术
高温气冷堆是第四代核电技术，是具有固有安全性的先进堆型，在发电、供热、制氢、海水淡化等领域有广阔的应用前景。
与压水堆核电机组相比，高温气冷堆二次侧出口蒸汽压力和温度分别达到14.3MPa、570℃，远高于压水堆的6.71MPa、283℃，材质等级也更高；其次，高温气冷堆蒸汽发生器为盘管结构，没有排污装置，对水质要求极其严格。因此，机组投运前的系统清洁对机组安全经济稳定运行至关重要。
化学清洗作为常规火电厂锅炉、过热器等系统的清洁方法，具有工艺成熟、易于操作、清洁效果好等优点，是用于二回路清洁的首选方法。但是，高温气冷堆核电机组二回路系统复杂，管道材质种类多且管径差异大，对清洗介质、清洗工艺及清洗后水汽品质要求更加严格；其次，高温气冷堆二回路无过热器和再热器，难以分段清洗，给水和蒸汽管道进行整体串联清洗，这导致清洗过程中材质等级偏差较大，易发生不同金属材质点蚀、奥氏体钢晶间腐蚀、应力腐蚀和密封面电偶腐蚀等局部腐蚀的发生。因此，对清洗介质和腐蚀控制提出了更高的要求。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂及清洗方法，该清洗剂及清洗方法对高温气冷堆核电机组二回路水汽系统锈蚀产物和氧化皮具有良好的溶解性，同时能将金属基体腐蚀控制在设计可接受范围和安全范围内，完全抑制点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和电偶腐蚀等金属基体局部腐蚀的发生。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂，由质量百分比3.0～20％的除垢剂、0.1～1.0％的渗透剂、0.3％～1.0％的缓蚀剂、0.05～0.5％的还原剂和除盐水组成。
所述的除垢剂作为关键组分用于除去锈蚀产物和氧化皮，由柠檬酸、葡萄糖酸、乙二胺四乙酸和2-羟基丁二酸混合组成，按质量百分比柠檬酸为50％～70％、葡萄糖酸为5％～20％、乙二胺四乙酸为5％～20％、2-羟基丁二酸为5％～15％。
所述的渗透剂用于降低锈蚀产物和氧化皮表面张力，促进酸性介质进入锈蚀产物和氧化皮内部，由异构十三醇聚氧乙烯醚、异构十醇聚氧烷基醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或一种以上组成。
所述的缓蚀剂用于控制金属基体腐蚀，由嘌呤类化合物、席夫碱-三唑类化合物、硫脲-三唑类化合物、含肟醚基三氮唑类化合物、均三唑环三氮唑类化合物中的一种或一种以上组成。
所述的还原剂用于抑制三价铁对金属基体的腐蚀，为抗坏血酸、对苯二酚、苯二胺、氯化亚锡、丙酮肟中的一种或一种以上组成。
所述的高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂的清洗方法，采用pH调整剂调节清洗剂pH值，并控制清洗温度，其中，调整清洗剂pH＝3.0～5.5，控制清洗温度为65～95℃。
所述的pH调整剂用于调节清洗剂的pH值，为氨水、联氨、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或一种以上组成。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明提供了一种高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂及清洗方法，该清洗剂及清洗方法对基建和运行后高温气冷堆核电机组二回路水汽系统锈蚀产物和氧化皮具有良好的溶解性，对加工制造和运行中生成的氧化皮在清洗过程中剥离性很小；能够保留铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢管道内底层富铬氧化层；在清洗条件下对碳钢、铁素体钢和奥氏体不锈钢没有点腐蚀，对加载极限应力的奥氏体不锈钢无晶间腐蚀和应力腐蚀；在清洗条件下，对所有金属的腐蚀速率控制在设计可接受范围和安全范围内，满足相关电力行业标准的要求；在清洗条件下对异种钢焊接和阀门密封面部位的电偶腐蚀速率满足相关电力行业标准的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
按质量百分比含3.0％的除垢剂、0.3％的异构十三醇聚氧乙烯醚渗透剂、0.3％的硫脲-三唑类化合物缓蚀剂、0.2％的抗坏血酸还原剂和除盐水组成，氨水调节清洗剂pH值至3.5。
其中，除垢剂由下列质量百分比的物质组成：柠檬酸占50％、葡萄糖酸占20％、乙二胺四乙酸占10％、2-羟基丁二酸占10％。
取200mL本实施例的清洗剂，升温至95℃，密闭条件下，清洗SA-106C、P265GH、T22和P91备品管样，清洗24小时，清洗结束后，SA-106C、P265GH和T22管的除垢率分别为99.2％、98.7％和98.3％，P91管的除垢率为95.2％，P91底部的富铬层有所保留，清洗残渣率为4.3％。
实施例2：
按质量百分比含10％的除垢剂、0.3％的异构十醇聚氧烷基醚渗透剂、0.3％的均三唑环三氮唑类化合物缓蚀剂、0.2％的丙酮肟还原剂和除盐水组成，氨水调节清洗剂pH值至4.0。
其中，除垢剂由下列质量百分比的物质组成：柠檬酸占60％、葡萄糖酸占15％、乙二胺四乙酸占15％、2-羟基丁二酸占10％。
取200mL本实施例的清洗剂，升温至85℃，密闭条件下，清洗SA-106C、P265GH、T22和P91备品管样，清洗24小时，清洗结束后，SA-106C、P265GH和T22管的除垢率均为100％，P91管的除垢率为96.8％，P91底部的富铬层有所保留，清洗残渣率为0.3％。SA-106C、P265GH、12Cr1MoV、P91腐蚀指示片没有点腐蚀，腐蚀速率分别为0.41g/(m2·h)、0.28g/(m2·h)、0.31g/(m2·h)和0.26g/(m2·h)，Super304H腐蚀指示片和加载应力试样在500倍金相显微镜下观察不到晶间腐蚀和应力腐蚀的情况。
实施例3：
按质量百分比含20％的除垢剂、0.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚渗透剂、1.0％的席夫碱-三唑类化合物缓蚀剂、0.2％的对苯二酚还原剂和除盐水组成，联氨调节清洗剂pH值至4.5。
其中，除垢剂由下列质量百分比的物质组成：柠檬酸占70％、葡萄糖酸占10％、乙二胺四乙酸占10％、2-羟基丁二酸占10％。
取200mL本实施例的清洗剂，升温至65℃，密闭条件下，清洗24小时，清洗结束后，SA-106C、P265GH、12Cr1MoV和P91腐蚀指示片没有点腐蚀，腐蚀速率分别为0.38g/(m2·h)、0.29g/(m2·h)、0.32g/(m2·h)和0.24g/(m2·h)，Super304H腐蚀指示片和加载应力试样在500倍金相显微镜下观察不到晶间腐蚀和应力腐蚀的情况。
实施例4：
按质量百分比含10％的除垢剂、0.2％的异构十三醇聚氧乙烯醚渗透剂、0.3％的脂肪醇聚氧乙烯醚渗透剂、0.3％的嘌呤类化合物缓蚀剂、0.5％的含肟醚基三氮唑类化合物缓蚀剂、0.1％抗坏血酸还原剂、0.2％的苯二胺还原剂和除盐水组成，氢氧化钠调节清洗剂pH值至4.5。
其中，除垢剂由下列质量百分比的物质组成：柠檬酸占70％、葡萄糖酸占10％、乙二胺四乙酸占5％、2-羟基丁二酸占15％。
取200mL本实施例的清洗剂，升温至85℃，密闭条件下，清洗24小时，清洗结束后，异种钢焊接腐蚀指示片T22-P91和12Cr1MoV-Super304H的腐蚀速率分别为0.86g/(m2·h)和0.93g/(m2·h)。
实施例5：
按质量百分比含10％的除垢剂、0.3％的异构十醇聚氧烷基醚渗透剂、0.3％的脂肪醇聚氧乙烯醚渗透剂、0.3％的嘌呤类化合物缓蚀剂、0.3％的硫脲-三唑类化合物缓蚀剂、0.1％抗坏血酸还原剂、0.2％的氯化亚锡还原剂和除盐水组成，氢氧化钾调节清洗剂pH值至5.5。
其中，除垢剂由下列质量百分比的物质组成：柠檬酸占60％、葡萄糖酸占15％、乙二胺四乙酸占10％、2-羟基丁二酸占15％。
取200mL本实施例的清洗剂，升温至85℃，密闭条件下，清洗24小时，清洗结束后，ERCoCr-A-碳钢和STELLITE-碳钢电偶对的腐蚀速率分别为0.42g/(m2·h)和0.51g/(m2·h)。

Claims (6)

1.一种高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂，其特征在于：该清洗剂由质量百分比3.0～20％的除垢剂、0.1～1.0％的渗透剂、0.3％～1.0％的缓蚀剂、0.05～0.5％的还原剂和除盐水组成；
所述的除垢剂作为关键组分用于除去锈蚀产物和氧化皮，由柠檬酸、葡萄糖酸、乙二胺四乙酸和2-羟基丁二酸混合组成，按质量百分比柠檬酸为50％～70％、葡萄糖酸为5％～20％、乙二胺四乙酸为5％～20％、2-羟基丁二酸为5％～15％。
2.根据权利要求1所述的高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂，其特征在于：所述的渗透剂用于降低锈蚀产物和氧化皮表面张力，促进酸性介质进入锈蚀产物和氧化皮内部，由异构十三醇聚氧乙烯醚、异构十醇聚氧烷基醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或一种以上组成。
3.根据权利要求1所述的高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂，其特征在于：所述的缓蚀剂用于控制金属基体腐蚀，由嘌呤类化合物、席夫碱-三唑类化合物、硫脲-三唑类化合物、含肟醚基三氮唑类化合物、均三唑环三氮唑类化合物中的一种或一种以上组成。
4.根据权利要求1所述的高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂，其特征在于：所述的还原剂用于抑制三价铁对金属基体的腐蚀，为抗坏血酸、对苯二酚、苯二胺、氯化亚锡、丙酮肟中的一种或一种以上组成。
5.权利要求1至4任一项所述的高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂的清洗方法，其特征在于：采用pH调整剂调节清洗剂pH值，并控制清洗温度，其中，调整清洗剂pH＝3.0～5.5，控制清洗温度为65～95℃。
6.根据权利要求5所述的清洗方法，其特征在于：所述的pH调整剂用于调节清洗剂的pH值，pH调整剂为氨水、联氨、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或一种以上。
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