JP2014034711A - Connection structure in plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラントの接続部構造に係り、特に、原子力発電プラント、火力発電プラント、海水淡水化プラント、あるいは製塩プラントにおいて、海水と接する状態で使用される、不働態金属製の構成部材のすき間腐食を防止するのに好適なプラントの接続部構造に関する。 The present invention relates to a connection structure of a plant, and in particular, a gap between components of a passive metal used in contact with seawater in a nuclear power plant, a thermal power plant, a seawater desalination plant, or a salt production plant. The present invention relates to a connection structure of a plant suitable for preventing corrosion.
原子力発電プラントでは、核燃料物質の核反応により発生する熱の一部、および燃料貯蔵プール内の貯蔵されている使用済燃料集合体に含まれる核燃料物質の崩壊熱を除去するために、それらの熱を連続的に冷却することが必要である。また、非常用ディーゼル発電機などの補機運転時において、発生する熱を除去するための冷却が必要である。それらの冷却は、熱を冷却材に移行させ、冷却材を原子力発電プラントと放熱源との間を循環させることにより行われる。冷却材として大気、水が用いられている。冷却の最終的な放熱源として大気、または海水が用いられる。沸騰水型原子力発電プラントにおいて、海水を循環することにより冷却する系統として、循環水系、補機冷却海水系、タービン補機冷却海水系、廃棄物処理建屋補機冷却海水系、および残留熱除去機器海水系などがある。 In a nuclear power plant, in order to remove some of the heat generated by the nuclear reaction of nuclear fuel materials and the decay heat of the nuclear fuel materials contained in the spent fuel assemblies stored in the fuel storage pool, Need to be continuously cooled. In addition, cooling is necessary to remove the generated heat during operation of auxiliary equipment such as an emergency diesel generator. Their cooling is accomplished by transferring heat to the coolant and circulating the coolant between the nuclear power plant and the heat dissipation source. Air and water are used as the coolant. Air or seawater is used as the final heat radiation source for cooling. In a boiling water nuclear power plant, as a system to cool by circulating seawater, circulating water system, auxiliary equipment cooling seawater system, turbine auxiliary equipment cooling seawater system, waste treatment building auxiliary equipment cooling seawater system, and residual heat removal equipment There are seawater systems.
一般に、海水成分を含む水溶液を貯留、流動させるなどして取り扱うプラントにおいて、プラントの構成部材の表面への高分子樹脂の内張りによる防食および防食塗装が困難な場合には、ステンレス鋼、高ニッケル合金に代表される不働態金属を用いてその構成部材を製造する場合がある。不働態金属は容易に不働態化するため、全面腐食による腐食速度は小さいが、海水中に含まれる塩化物イオンによって不働態皮膜が不安定化した場合には、局部腐食が生じて腐食速度が増大する可能性がある。予期しない局部腐食を抑止するために、海水中に含まれる塩化物イオンによる局部腐食の対策が必要である。 Generally, in plants that handle and store aqueous solutions containing seawater components, it is difficult to provide corrosion protection and anticorrosion coating by polymer resin lining on the surface of plant components. The constituent member may be manufactured using a passive metal represented by Passive metals are easily passivated, so the corrosion rate due to overall corrosion is small.However, when the passive film is destabilized by chloride ions contained in seawater, local corrosion occurs and the corrosion rate increases. May increase. In order to prevent unexpected local corrosion, it is necessary to take measures against local corrosion due to chloride ions contained in seawater.
代表的な不働態金属であるステンレス鋼を海水に接する状態で使用した場合において、ステンレス鋼の主要な局部腐食の形態の一つにすき間腐食がある。すき間腐食の発生には、(A)すき間内への塩化物イオンの浸入による不働態皮膜の保護性の低下、(B)すき間における酸素濃淡電池の形成、および(C)すき間内におけるpHの低下、の3つの要因がある。 When stainless steel, which is a typical passive metal, is used in contact with seawater, crevice corrosion is one of the main forms of local corrosion of stainless steel. In the occurrence of crevice corrosion, (A) the protection of the passive film is reduced due to the intrusion of chloride ions into the gap, (B) the formation of an oxygen concentration cell in the gap, and (C) the pH drop in the gap. There are three factors.
海水に含まれる塩化物イオンによってステンレス鋼の不働態皮膜の保護性が失われることに加えて、すき間内外での酸素濃淡電池が形成されることにより、すき間の内部が選択的に腐食する。腐食によりイオン化した金属は、式(1)によって加水分解するため、H+の濃度が上昇する。すなわち、すき間内のpHが低下するため、金属イオンの溶解度が増し、ステンレス鋼の溶解が一層進行しやすくなる。 In addition to the loss of protection of the passive film of stainless steel by chloride ions contained in seawater, the inside of the gap is selectively corroded by the formation of oxygen concentration cells inside and outside the gap. Since the metal ionized by corrosion is hydrolyzed by the formula (1), the concentration of H + is increased. That is, since the pH in the gap is lowered, the solubility of metal ions is increased and the dissolution of stainless steel is further facilitated.
Mn++mH2O → M(OH)n−m+mH+ …(1)
すき間腐食を回避する最も抜本的な対策は、プラントにおいて、すき間構造を極力排除した構造を採用することである。一方、流体を貯留、あるいは循環するためのプラントにおいて、配管同士を接続するフランジ部などは、すき間構造を排除することが困難な場合がある。フランジ部においてすき間腐食が進行して漏液などが発生した場合には、フランジ部ですき間腐食が生じた部材を交換することが考えられる。しかしながら、この交換作業により、当該プラントの有する本来の機能が得られなくなる期間が生じるとともに、ランニングコストが増加することが考えられる、このため、当該プラントの健全性の維持およびプラントの長寿命化のためには、すき間腐食を回避する対策が必要である。
M n + + mH 2 O → M (OH) n−m + mH + (1)
The most drastic measure to avoid crevice corrosion is to adopt a structure that eliminates crevice structure as much as possible in the plant. On the other hand, in a plant for storing or circulating a fluid, it may be difficult to eliminate a gap structure in a flange portion that connects pipes. When crevice corrosion progresses in the flange portion and liquid leakage occurs, it is conceivable to replace the member that has crevice corrosion in the flange portion. However, this replacement work may cause a period during which the original functions of the plant cannot be obtained and increase the running cost. Therefore, it is possible to maintain the soundness of the plant and extend the life of the plant. Therefore, measures to avoid crevice corrosion are necessary.
すき間腐食を回避するための技術として、以下の技術が知られている。 The following techniques are known as techniques for avoiding crevice corrosion.
代表的な耐海水腐食性の金属材料として、チタンまたはチタン合金が用いられる。チタンも不働態金属の一つであるが、耐海水性は汎用ステンレス鋼よりも優れている。海水用に成分を調整した不働態金属材料を用いることによっても、海水が流入する、接続部に形成されたすき間でのすき間腐食を回避できる。特開平8−20845号公報には、その不働態金属材料の一例が記載されている。この不働態金属材料は、化学成分のうち(Cr+3Mo+10N)が35%以上となるように調製した合金である。 Titanium or a titanium alloy is used as a typical seawater corrosion-resistant metal material. Titanium is also a passive metal, but its seawater resistance is superior to general-purpose stainless steel. Also by using a passive metal material whose components are adjusted for seawater, it is possible to avoid crevice corrosion in the gap formed in the connection part into which seawater flows. Japanese Patent Laid-Open No. 8-20845 describes an example of the passive metal material. This passive metal material is an alloy prepared such that (Cr + 3Mo + 10N) of the chemical components is 35% or more.
また、構成部材の全表面での腐食の抑制に広く用いられる犠牲陽極の使用により、すき間腐食を抑制できる。特開2005-194624号公報には、ステンレス鋼製機器である、海水を冷却媒体にする熱交換器に犠牲陽極を設ける例が記載されている。その熱交換器は、胴体の両端にそれぞれ設けた各フランジにチャンネルカバーに設けたフランジを取り付け、黒鉛系シール材を対向するフランジ間に配置してこれらのフランジ間のシールを行っている。鉄基合金、マグネシウム基合金、アルミニウム基合金、亜鉛および亜鉛基合金などを用いた犠牲陽極を、チャンネルカバーの、海水と接触する内面に設置している。 Moreover, crevice corrosion can be suppressed by using the sacrificial anode widely used for suppressing corrosion on the entire surface of the component. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-194624 describes an example in which a sacrificial anode is provided in a heat exchanger that uses seawater as a cooling medium, which is a stainless steel device. In the heat exchanger, flanges provided on the channel cover are attached to the flanges provided on both ends of the body, and a graphite-based sealing material is disposed between the opposing flanges to seal between these flanges. A sacrificial anode using an iron-based alloy, a magnesium-based alloy, an aluminum-based alloy, zinc, a zinc-based alloy, or the like is installed on the inner surface of the channel cover in contact with seawater.
すき間内の腐食環境を緩和することによっても、すき間腐食を回避できる。特開昭61−73783号公報には、すき間を形成する構成部材の孔食を抑制するために、硝酸イオンを含浸させたパッキングをフランジ間に挟み込む技術が記載されている。特開平2−199372号公報には、表面にモリブデン合金層を形成したステンレス製パッキングを、ステンレス鋼製の構成部材、例えば、配管を接続するフランジ相互間に介在させることが記載されている。そのモリブデン合金層から溶出するモリブデン酸イオンがフランジのすき間腐食を抑制する。特開平3−199385号公報には、アルミニウム合金とステンレス鋼との接合部を、リン酸塩(リン酸のアンモニウム塩)を含むシーラントあるいはコーティング剤で被覆密閉し、その接合部の孔食を防止する技術が開示されている。 Crevice corrosion can also be avoided by mitigating the corrosive environment in the gap. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-73783 describes a technique in which a packing impregnated with nitrate ions is sandwiched between flanges in order to suppress pitting corrosion of components forming a gap. Japanese Patent Laid-Open No. 2-199372 describes that a stainless steel packing having a molybdenum alloy layer formed on a surface thereof is interposed between flanges connecting stainless steel components, for example, pipes. Molybdate ions eluted from the molybdenum alloy layer suppress crevice corrosion of the flange. In Japanese Patent Laid-Open No. 3-199385, a joint portion between an aluminum alloy and stainless steel is covered and sealed with a sealant or a coating agent containing a phosphate (ammonium salt of phosphoric acid) to prevent pitting corrosion at the joint portion. Techniques to do this are disclosed.
チタン、チタン合金、および海水用に成分を調整した不働態金属材料は、量産されている汎用ステンレス鋼に比べて費用が高くなる。また、その不働態金属材料は、耐海水腐食性を高めるために成分調整されるため、加工性、切削性など他の特性が低下する可能性がある。 Passive metal materials with components adjusted for titanium, titanium alloys, and seawater are more expensive than general-purpose stainless steel that is mass-produced. Moreover, since the passive metal material is subjected to component adjustment in order to enhance seawater corrosion resistance, other characteristics such as workability and machinability may be deteriorated.
犠牲陽極は、電極材を防食対象であるプラントの構成部材の海水に接触する表面に電気的に接続して設置する必要があり、電極材の設置および交換における作業性が悪い。 The sacrificial anode needs to be installed by electrically connecting the electrode material to the surface of the plant component that is subject to anticorrosion and contacting the seawater, and the workability in installing and replacing the electrode material is poor.
硝酸イオンを含浸させたパッキングは、パッキングの材料内部に硝酸イオンを保持するための微小空間を内包することになる。すなわち、硝酸イオンを含浸させるために、パッキングのシール性が低下する可能性がある。 The packing impregnated with nitrate ions encloses a minute space for holding nitrate ions inside the packing material. That is, since the nitrate ions are impregnated, the sealing performance of the packing may be lowered.
前述の硝酸イオンを含浸させたパッキングの使用、表面にモリブデン合金層を形成したステンレス製パッキングの使用、およびリン酸塩(リン酸のアンモニウム塩)を含有するシーラントあるいはコーティング剤による接合部の被覆密閉する各方法では、既存の規格品のシール部材を使用することができず、多様な形状の接合部に対する汎用性が低い課題があった。 Use of the above-mentioned packing impregnated with nitrate ions, use of stainless steel packing with a molybdenum alloy layer formed on the surface, and sealing of the joint with a sealant or coating agent containing phosphate (ammonium phosphate) In each method, existing standard seal members cannot be used, and there is a problem of low versatility with respect to various shapes of joints.
本発明の目的は、構成部材の接合部におけるシール性を確保することができその接合部でのすき間腐食を防止できるプラントの接続部構造を提供することにある。 The objective of this invention is providing the connection part structure of the plant which can ensure the sealing performance in the junction part of a structural member, and can prevent the crevice corrosion in the junction part.
上記した目的を達成する本発明の特徴は、接続された不働態金属製の構成部材の相互間に配置されたシール部材と、このシール部材よりも内側で、接続された構成部材の相互間に配置されたオキソ酸塩保持体とを備えたことにある。 A feature of the present invention that achieves the above-described object is that a seal member disposed between connected passive metal components, and between the connected components on the inner side of the seal member. And an arranged oxoacid salt support.
シール部材とシール部材とは別のオキソ酸塩保持体を不働態金属製の構成部材の相互間に配置しているので、構成部材の相互間のシール性を確保することができ、さらに、オキソ酸塩保持体の配置により、構成部材の相互間に形成される隙間における構成部材のすき間腐食を抑制することができる。 Since the seal member and the oxo acid salt holder different from the seal member are disposed between the passive metal components, the sealability between the components can be secured. By disposing the acid salt holder, crevice corrosion of the constituent members in the gap formed between the constituent members can be suppressed.
本発明によれば、構成部材の接合部におけるシール性を確保することができその接合部でのすき間腐食を防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sealing performance in the junction part of a structural member can be ensured, and the crevice corrosion in the junction part can be prevented.
発明者らは、ステンレス鋼の一種であるSUS304鋼に対する腐食すき間再不働態化電位を、JIS G 0592に示された方法を用いて測定した。この方法は、大小2枚の板状試験片を重ね合わせて人工すき間を形成させて試験液中に浸漬して、ポテンショスタットと呼ばれる電位・電流制御測定装置を用いて測定する。まず、試験片の電極電位を貴な方向に分極させてすき間腐食を発生させた後、所定時間一定電流に保持してすき間腐食を成長させる。続いて、階段状に電位を低下させ、電流が経時的に上昇しなくなる電位を判定する。この、電流が上昇しなくなったときの電位を、腐食すき間再不働態化電位と呼ぶ。実使用状態において、腐食すき間再不働態化電位以下に保持されていれば、すき間腐食が生じないので、運転管理の指標値として用いることができる。この腐食すき間再不働態化電位をSUS304について測定した結果を図5に示す。塩化物イオンの濃度が1000ppm以上の海水中では、JIS G 0592に示された、NaClでCl−濃度を調整して得た結果よりも、その試験片における腐食すき間再不働態化電位が約0.2V高くなった。一方、NaCl試薬を用いてCl−濃度を200ppmに調整して測定した場合には、JIS G 0592に示された結果と良く一致した。ところが、271ppmのNa2SO4を使用して同測定を行ったところ、すき間腐食が生じず、従って腐食すき間再不働態化電位が観察されなかった。 The inventors measured the corrosion gap repassivation potential for SUS304 steel, which is a type of stainless steel, using the method described in JIS G 0593. In this method, two large and small plate-like test pieces are overlapped to form an artificial gap, immersed in a test solution, and measured using a potential / current control measuring device called a potentiostat. First, after the electrode potential of the test piece is polarized in a noble direction to generate crevice corrosion, the crevice corrosion is grown by maintaining a constant current for a predetermined time. Subsequently, the potential is lowered stepwise, and the potential at which the current does not increase with time is determined. This potential when the current stops increasing is called the corrosion gap repassivation potential. If the corrosion gap is kept below the repassivation potential in the actual use state, crevice corrosion does not occur and can be used as an index value for operation management. The results of measuring this corrosion gap repassivation potential for SUS304 are shown in FIG. In seawater with a chloride ion concentration of 1000 ppm or more, the corrosion gap repassivation potential in the test piece is about 0. 0 than the result obtained by adjusting the Cl - concentration with NaCl as shown in JIS G 0582. It became 2V higher. On the other hand, when the Cl − concentration was adjusted to 200 ppm using a NaCl reagent, the result was in good agreement with the result shown in JIS G 0592. However, when the same measurement was performed using 271 ppm Na 2 SO 4 , no crevice corrosion occurred, and therefore no corrosion gap repassivation potential was observed.
海水環境におけるステンレス鋼のすき間腐食は、先に述べた三つの要因(すき間内への塩化物イオンの浸入による不働態皮膜の保護性低下、酸素濃淡電池の形成、すき間内pHの低下)の何れかを回避させることで抑制できる。したがって、塩化物イオンと同じ負の電荷をもつ陰イオンをすき間内に供給し、塩化物イオンと吸着競合を生じさせることにより、見かけの塩化物イオン濃度を低減せしめることで、不働態皮膜の保護性低下を回避できる。また、pHの緩衝作用を有する陰イオンをすき間内に存在させることで、すき間内のpH低下を抑制できる。 The crevice corrosion of stainless steel in a seawater environment is one of the three factors described above (deterioration of the protection of the passive film due to the ingress of chloride ions into the gap, formation of oxygen concentration cells, and decrease in the pH of the gap). It can be suppressed by avoiding this. Therefore, by supplying negative ions with the same negative charge as chloride ions into the gap and causing adsorption competition with chloride ions, the apparent chloride ion concentration is reduced, thereby protecting the passive film. Deterioration can be avoided. Moreover, the pH fall in a clearance can be suppressed by making an anion which has a buffering action of pH exist in a clearance.
人工海水で腐食すき間再不働態化電位が約0.2V高くなったこと、およびNa2SO4ですき間腐食が生じなかったことの理由は、オキソ酸塩であるNa2SO4によるすき間腐食抑制効果(八代仁、他3名、“423Kの塩化物水溶液中におけるSUS304ステンレス鋼のすき間腐食に対する各種オキソ酸塩の抑制効果”、Zairyo−to−Kankyo、45、131−137(1996))によるものと考える。この文献では、オキソ酸塩として硫酸塩の他に、硝酸塩、リン酸塩、モリブデン酸塩も同様の作用を有する可能性のあることを記載している。 The corrosion gap repassivation potential artificial seawater becomes about 0.2V higher, and Na 2 reason for crevice corrosion did not occur at SO 4, the crevice corrosion inhibiting effect of Na 2 SO 4 is oxo acid salt (Jin Yatsushiro and three others, “Suppressing effect of various oxoacid salts on crevice corrosion of SUS304 stainless steel in 423K chloride aqueous solution”, Zairyo-to-Kankyo, 45, 131-137 (1996)). Think. This document describes that nitrates, phosphates, and molybdates as well as sulfates as oxoacid salts may have the same action.
しかしながら、溶液中にオキソ酸塩を添加することでステンレス鋼のすき間腐食を抑制した場合には、添加したオキソ酸塩による導電率上昇などの理由により、炭素鋼など他の材料を用いた構成部材の腐食を加速するなど、着目した部位以外の領域で悪影響を生じる可能性がある。加えて、溶液中にオキソ酸塩を添加し続ける必要があるため経済的負担が大きくなる課題がある。
そこで、発明者らは、海水成分を含む溶液に接した状態で使用するステンレス鋼の接合部において、すき間腐食が懸念されるすき間内のみに、オキソ酸塩を含浸させたオキソ酸塩保持体を設置することが有効であると考えた。すなわち、発明者らは、プラントの構成部材の接合部に設置されている既存のパッキング、或いはガスケットなどシール材の形状および寸法を変更せずに、シール材とは別の部材としてオキソ酸塩保持体を設置すればよいとの発想をするに至った。ここで、オキソ酸塩保持体は、化学的に安定な固体物質からなり、海綿状、あるいは石綿状の形態を有する部材である。化学的に安定な固体物質は、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックファイバー、膨張黒鉛、高分子樹脂繊維、ロックウールのうちいずれか1種以上からなる。オキソ酸塩としては、硫酸塩、硝酸塩、モリブデン酸塩、リン酸塩のうちいずれか1種以上を用いる。
However, when crevice corrosion of stainless steel is suppressed by adding oxo acid salt to the solution, components using other materials such as carbon steel due to reasons such as increased conductivity due to the added oxo acid salt It may cause adverse effects in areas other than the focused area, such as acceleration of corrosion. In addition, since it is necessary to continue adding the oxoacid salt to the solution, there is a problem that the economic burden is increased.
Therefore, the inventors have provided an oxoacid salt carrier impregnated with an oxoacid salt only in a gap where there is a concern about crevice corrosion at a joint of stainless steel used in contact with a solution containing a seawater component. We thought that it was effective to install. That is, the inventors hold oxo acid salt as a separate member from the sealing material without changing the shape and dimensions of the existing sealing material such as packing or gasket installed at the joint of the plant component. I came up with the idea that I should install my body. Here, the oxoacid salt carrier is a member made of a chemically stable solid material and having a spongy or asbestos-like form. The chemically stable solid substance is composed of at least one of glass fiber, carbon fiber, ceramic fiber, expanded graphite, polymer resin fiber, and rock wool. As the oxo acid salt, at least one of sulfate, nitrate, molybdate and phosphate is used.
上記の検討結果を反映した、本発明の実施例を以下に説明する。 Examples of the present invention reflecting the above examination results will be described below.
本発明の好適な一実施例である実施例1のプラントの接続部構造を、図1および図2を用いて説明する。本実施例のプラントの接続部構造は、原子力発電プラントの非常用ディーゼル発電機を冷却するための補機冷却海水系に適用される。具体的には、本実施例のプラントの接続部構造は、補機冷却海水系の海水が流れる配管の接続部、すなわち、フランジ接続部に適用される。 The connection part structure of the plant of Example 1 which is one suitable Example of this invention is demonstrated using FIG. 1 and FIG. The connection structure of the plant of the present embodiment is applied to an auxiliary equipment cooling seawater system for cooling an emergency diesel generator of a nuclear power plant. Specifically, the connection structure of the plant of this embodiment is applied to a connection part of a pipe through which seawater of an auxiliary machine cooling seawater system flows, that is, a flange connection part.
まず、本実施例の接続部構造が適用される、原子力発電プラントの非常用ディーゼル発電機を冷却するための補機冷却海水系2の構成を、図2を用いて以下に説明する。
First, the structure of the auxiliary
補機冷却海水系2は、海水が流動する海水系3、熱交換器4および12、および淡水系11を備えている。熱交換器4は胴体内に複数の伝熱管5を配置している。海水系3は、海水供給管6、ポンプ7および海水排出管9を有する。海水供給管6は複数の伝熱管5のそれぞれの一端に連絡され、海水排出管9は複数の伝熱管5のそれぞれの他端に連絡される。海水供給管6および海水排出管9はステンレス鋼で作られている。ポンプ7および開閉弁8が海水供給管6に設けられる。開閉弁10が海水排出管9に設けられる。海水供給管6および海水排出管9のそれぞれの他端部は、海まで伸びており、海水25中に配置される。
The auxiliary
淡水系11は、淡水供給管17、淡水戻り管14およびポンプ15を有している。淡水供給管17は、一端が熱交換器4の胴体に接続され、他端が熱交換器12の複数の伝熱管13のそれぞれの一端に連絡される。淡水戻り管14は、一端が熱交換器4の胴体に接続され、他端が熱交換器12の複数の伝熱管13のそれぞれの他端に連絡される。開閉弁18が淡水供給管17に設けられる。ポンプ15および開閉弁16が淡水戻り管14に設けられる。淡水供給管17と淡水戻り管14は、開閉弁19が設けられた配管により互いに接続されている。
The
補機冷却海水系2は、非常用ディーゼル発電機1が運転されたときにディーゼル燃料の燃焼によって発生して非常用ディーゼル発電機1の構造部材に伝えられた熱を除去する系統である。このため、熱交換器12は非常用ディーゼル発電機1内に設けられる。
The auxiliary
非常用ディーゼル発電機1が運転されるとき、開閉弁8,10,16および18が開けられてポンプ7および15が駆動される。ポンプ15の駆動によって、淡水(純水)が、淡水供給管17、熱交換器12の各伝熱管13、淡水戻り管14、熱交換器4の、伝熱管5の外部で胴体内、および淡水供給管17で形成される閉ループ内を循環する。非常用ディーゼル発電機1の運転により発生する熱は、非常用ディーゼル発電機1内を流れる冷却水(淡水)を加熱して除去される。この冷却水は、熱交換器12の、伝熱管13の外部で胴体内を流れて各伝熱管13内を流れる淡水により冷却される。冷却により温度が低下した上記の冷却水は、除熱のために非常用ディーゼル発電機1の構造部材内を熱交換器12の胴体内に向かって循環する。
When the
各伝熱管13内で温度が上昇した淡水は、淡水戻り管14を通って熱交換器4の、伝熱管5の外部で胴体内に供給され、各伝熱管5内を流れる海水25によって冷却される。海水による冷却により温度が低下した淡水は、淡水供給管17を通って熱交換器12の各伝熱管13内に供給される。
The fresh water whose temperature has increased in each
ポンプ7の駆動により昇圧された海水25は、海水供給管6を通って熱交換器4の各伝熱管5内に供給される。各伝熱管5内を流れる海水25は、熱交換器4の胴体内を流れる上記の淡水を冷却する。淡水の冷却により温度が上昇した海水25は、各伝熱管から海水排出管9に排出され、海水排出管9を通って海に排出される。
The
このような補機冷却海水系2の海水が流れる海水系3では、ポンプ7と海水供給管6の接続部、開閉弁8と海水供給管6の接続部、開閉弁10と海水排出管9の接続部、海水供給管6を構成する複数の配管相互の各接続部、および海水排出管9を構成する複数の配管相互の各接続部が存在する。原子力発電プラントに用いられる補機冷却海水系2における海水供給管6を構成する複数の配管、海水排出管9を構成する複数の配管、ポンプ7及び開閉弁8,10は、それぞれ、原子力発電プラントの構成部材である。このため、上記した各接続部は、原子力発電プラントの構成部材同士の接続部である。
In the seawater system 3 through which the seawater of the auxiliary
それらの接続部にはすき間が形成されており、それぞれの接続部のすき間への海水成分の浸入により、その接続部にすき間腐食が発生する可能性がある。このため、補機冷却海水系2の海水系3における上記した各接続部に、本実施例のプラントの接続部構造が適用される。本実施例の接続部構造を、図1を用いて具体的に説明する。図1に示す接続部構造は、海水供給管6に適用されている。海水供給管6を構成するステンレス鋼配管6Aとステンレス鋼配管6Bが接続されている。ステンレス鋼配管6Aとステンレス鋼配管6Bの接続部構造は、ステンレス鋼配管6Aの端部に設けられたフランジ20Aとステンレス鋼配管6Bの端部に設けられたフランジ20Bを複数のボルト21及び複数のナット22を用いて結合し、シール部材であるガスケット24、およびオキソ酸塩保持体23をフランジ20Aとフランジ20Bの間に配置して構成される。ガスケット24およびオキソ酸塩保持体23は、フランジ20Aおよびフランジ20Bによって挟まれている。フランジ20Aおよび20Bもステンレス鋼で作られている。ボルト21及びナット22は、ステンレス鋼配管6Aとステンレス鋼配管6Bを接続する接続部材である。
There are gaps formed in the connecting portions, and crevice corrosion may occur in the connecting portions due to the intrusion of seawater components into the gaps in the connecting portions. For this reason, the connection part structure of the plant of a present Example is applied to each above-mentioned connection part in the seawater system 3 of the auxiliary machine cooling
フランジ20Aが設けられたステンレス鋼配管6Aおよびフランジ20Bが設けられたステンレス鋼配管6Bは、前述したように、原子力発電プラントの構成部材であり、フランジ20Aはステンレス鋼配管6Aの一部である。フランジ20Bもステンレス鋼配管6Bの一部である。
As described above, the
オキソ酸塩保持体23およびガスケット24は、図3に示すように、リング状をしている。オキソ酸塩保持体23がガスケット24の内側に配置され、オキソ酸塩保持体23の外周部がガスケット24の内周部に取り付けられている。このため、オキソ酸塩保持体23およびガスケット24は一体化されている。オキソ酸塩保持体23は、リング状に成形されたロックウールにモリブデン酸ナトリウムを含浸させて構成されている。オキソ酸塩保持体23は、オキソ酸塩としては、硫酸塩、硝酸塩、モリブデン酸塩、リン酸塩のうちのいずれか1種以上を含んでもよい。
The
ステンレス鋼配管6Aとステンレス鋼配管6Bを接続する際には、ガスケット24およびオキソ酸塩保持体23をフランジ20Aとフランジ20Bの間に挟んでボルト21とナット22を所定のトルクで締め付けてフランジ20Aとフランジ20Bを結合する。これにより、フランジ部20Aとフランジ部20Bの間の間隙が狭くなるが、オキソ酸塩保持体23は間隙の寸法に応じて変形するため、ガスケット24が本来有するシール性を損なうことはない。
When connecting the
図1に示す接続部構造は、海水系3における他の接続部、すなわち、ポンプ7と海水供給管6の接続部、開閉弁8と海水供給管6の接続部、開閉弁10と海水排出管9の接続部、海水供給管6を構成する複数の配管相互の各接続部、および海水排出管9を構成する複数の配管相互の各接続部にも適用される。
The connection part structure shown in FIG. 1 is another connection part in the seawater system 3, that is, a connection part between the pump 7 and the
非常用ディーゼル発電機1が駆動されるとき、前述したように、海水25が海水供給管6を通して熱交換器4の伝熱管5に供給される。この海水25の一部が、フランジ20Aとフランジ20Bの間でオキソ酸塩保持体23の内側に形成されるすき間に浸入する。しかしながら、オキソ酸塩保持体23がフランジ20Aとフランジ20Bの間に配置されているので、オキソ酸塩保持体23に含浸されたモリブデン酸ナトリウムがフランジ20Aとフランジ20Bの間に形成されるすき間内の海水に溶け出し、オキソ酸塩であるモリブデン酸塩がそのすき間内の海水中に存在することになる。オキソ酸塩保持体23が、塩化物イオンと同じ負の電荷をもつモリブデン酸イオンをすき間内に供給し、塩化物イオンと吸着競合を生じさせることにより、不働態皮膜を破壊する作用を持つ塩化物イオンの表面濃度を低減せしめることで、不働態皮膜の保護性低下を回避できる。また、pHの緩衝作用を有するモリブデン酸イオンをすき間内に存在させることで、すき間内のpH低下を抑制できる。このため、モリブデン酸塩の作用により、フランジ20Aおよびフランジ20Bの、すき間内の海水に接触する表面でのすき間腐食を抑制することができる。
When the
本実施例によれば、シール部材であるガスケット24とは別の部材であるオキソ酸塩保持体23を、互いに接合されたフランジ20Aとフランジ20Bの間に配置しているので、フランジ20Aとフランジ20Bの間のシール性を十分に確保することができ、さらに、オキソ酸塩保持体23からフランジ20Aとフランジ20Bの間に形成されるすき間内の海水中に溶出したモリブデン酸塩の作用により、フランジ20Aおよびフランジ20Bでのすき間腐食の発生を抑制することができる。そのすき間内での海水の流動がほとんど生じないので、すき間内の海水中に溶出したモリブデン酸塩は実質的にそのすき間内に存在することになる。このため、プラントの運転期間中を通じて連続的に、ステンレス鋼配管6A(またはステンレス鋼配管6B)内、すなわち、海水供給管6内を流れている海水25中にオキソ酸塩を添加し続けた場合の経済的な負担が無く、すき間腐食を抑制することが可能となる。
According to the present embodiment, since the
本実施例では、オキソ酸塩保持体23およびガスケット24をそれぞれ用いている。このため、ガスケット24には、既存のシール材の材料、形状および寸法を変更せずに適用できるため、ガスケット24の汎用性が高い。オキソ酸塩保持体には、既存の材料が使用できるため、安価、簡易に製作、設置することが可能である。
In this embodiment, an
本実施例では、オキソ酸塩保持体23およびガスケット24が一体化されているため、オキソ酸塩保持体23およびガスケット24をフランジ20Aとフランジ20Bの間に配置する作業を容易に行うことができる。
In this embodiment, since the oxo acid
本発明の他の実施例である実施例2のプラントの接続部構造を、図6を用いて説明する。本実施例のプラントの接続部構造も、原子力発電プラントの非常用ディーゼル発電機を冷却するための補機冷却海水系に適用される。具体的には、本実施例のプラントの接続部構造は、ユニオン継手を用いて2つのステンレス鋼配管を接合する接続部構造である。 The connection structure of the plant of Example 2, which is another example of the present invention, will be described with reference to FIG. The connection structure of the plant of this embodiment is also applied to an auxiliary cooling seawater system for cooling an emergency diesel generator of a nuclear power plant. Specifically, the connection structure of the plant of this embodiment is a connection structure that joins two stainless steel pipes using a union joint.
ユニオン継手は、メスコネクタ31A,31Bおよび袋ナット32を有する。メスコネクタ31A,31Bおよび袋ナット32はいずれもステンレス鋼製である。メスコネクタ31Aがステンレス鋼配管30Aの端部にネジによって取り付けられる。袋ナット32内に挿入されたメスコネクタ31Bが、袋ナット32を装着した状態でステンレス鋼配管30Bの端部にネジによって取り付けられる。ステンレス鋼配管30Aに取り付けられたメスコネクタ31Aとステンレス鋼配管30Bに取り付けられたメスコネクタ31Bを対向して配置し、メスコネクタ31Bに装着された袋ナット32を、メスコネクタ31Aの外周面に形成されたネジ部に噛み合わせる。袋ナット32を締め付けることにより、メスコネクタ31Aとメスコネクタ31Bが結合され、結果的に、ステンレス鋼配管30Aとステンレス鋼配管30Bが結合される。
The union joint has female connectors 31 </ b> A and 31 </ b> B and a
ステンレス鋼配管30Aに取り付けられたメスコネクタ31Aは、原子力発電プラントの構成部材であるステンレス鋼配管30Aの一部である。ステンレス鋼配管30Bに取り付けられたメスコネクタ31Bは、原子力発電プラントの構成部材であるステンレス鋼配管30Bの一部である。
The
袋ナット32を締め付ける前に、オキソ酸塩保持体23Aおよびガスケット24がメスコネクタ31Aとメスコネクタ31Bの間に配置される。上記したように袋ナット32を締め付けることにより、オキソ酸塩保持体23およびガスケット24が、メスコネクタ31Aとメスコネクタ31Bの間に挟み込まれる。リング状のオキソ酸塩保持体23Aは、円環形状の濾紙状に成形した四フッ化エチレン繊維に硝酸ナトリウムを含浸させて構成される。オキソ酸塩保持体23Aも、ガスケット24の内側に配置され、ガスケット24と一体化される。オキソ酸塩保持体23Aは、オキソ酸塩としては、硫酸塩、硝酸塩、モリブデン酸塩、リン酸塩のうちのいずれか1種以上を含んでもよい。
Prior to tightening the
非常用ディーゼル発電機1が駆動されるとき、前述したように、海水25が海水供給管6を通して熱交換器4の伝熱管5に供給される。このとき、海水25の一部が、メスコネクタ31Aとメスコネクタ31Bの間でオキソ酸塩保持体23Aの内側に形成されるすき間に浸入する。オキソ酸塩保持体23Aからそのすき間内の海水に溶出した硝酸塩の作用により、メスコネクタ31Aおよびメスコネクタ31Bのすき間腐食が抑制される。
When the
本実施例は実施例1で生じる各効果を得ることができる。 In the present embodiment, each effect produced in the first embodiment can be obtained.
上記した実施例1及び2は、原子力発電プラントにおいて海水と接触する可能性のある他の不働態金属製の構成部材(例えば、配管)、および火力発電プラント、海水淡水化プラント、および製塩プラントにおいて、海水と接する状態で使用される、不働態金属製の構成部材のすき間腐食を防止するために用いられる。 Examples 1 and 2 described above are used in other passive metal components (for example, piping) that may come into contact with seawater in nuclear power plants, and in thermal power plants, seawater desalination plants, and salt production plants. It is used to prevent crevice corrosion of passive metal components used in contact with seawater.
2…補機冷却海水系、3…海水系、4,12…熱交換器、6…海水供給管、6A,6B,30A,30B…ステンレス鋼配管、9…海水排出管、11…淡水系、23,23A…オキソ酸塩保持体、24…ガスケット、31A,31B…メスコネクタ、32…袋ナット。 2 ... Auxiliary cooling seawater system, 3 ... Seawater system, 4,12 ... Heat exchanger, 6 ... Seawater supply pipe, 6A, 6B, 30A, 30B ... Stainless steel pipe, 9 ... Seawater discharge pipe, 11 ... Freshwater system, 23, 23A ... oxo acid salt holder, 24 ... gasket, 31A, 31B ... female connector, 32 ... cap nut.
Claims (4)
接続された前記構成部材の相互間に配置されたシール部材と、前記シール部材よりも内側で、前記接続された構成部材の相互間に配置されたオキソ酸塩保持体とを備えたことを特徴とするプラントの接続部構造。 In the connection part structure of the plant that connects the constituent members that are made of passive metal and that are opposed to each other and made of passive metal,
A seal member disposed between the connected component members, and an oxoacid salt holder disposed between the connected component members inside the seal member. The connection structure of the plant.
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