JPH04255504A - 蒸気タービンプラントの配管腐食防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンプラント
の給復水配管系統に係り、特に給復水系統の配管の腐食
を防止し、配管の健全性を確保すると共に、原子力発電
プラントにおいては、腐食物が原子炉を通過するときに
放射化され、配管または機器内に滞留して、作業員が被
爆することを低減するようにした蒸気タービンプラント
の配管腐食防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蒸気タービンプラントでは、各
機器を水や蒸気等の流体が流れる配管により接続してい
る。

【０００３】図６は、一般の蒸気タービンプラントの構
成を示す系統図であり、ボイラーまたは原子炉等の蒸気
発生器１で発生した蒸気は、蒸気配管２を通り蒸気加減
弁３を介して高圧タービン４に送られ出力軸６を駆動す
る。この高圧タービン４で仕事をした蒸気は、低圧ター
ビン５に送られ上記した出力軸６を駆動した後復水器８
に送られ、冷却凝縮されて復水になる。なお、出力軸６
には、発電機７が接続されており、電力を発生する。

【０００４】また、復水器８の復水は、復水ポンプ９を
介して抽出され、復水浄化装置１０，低圧給水加熱器１
１，給水ポンプ１２および高圧給水加熱器１３がそれぞ
れ接続されている復水配管１４，給水配管１５を順次通
って加熱され、上記蒸気発生器１に送られる。なお、低
圧給水加熱器１１および高圧給水加熱器１３には、上記
した低圧タービン５および高圧タービン４で仕事をした
蒸気の一部が抽気配管それぞれ１７ａ，１７ｂを通じて
送られ上記した復水を加熱する。

【０００５】一方、高圧給水加熱器１３で給水と熱交換
した蒸気のドレンは、ドレン配管１６を通って低圧給水
加熱器１１に入り、低圧給水加熱器１１で復水と熱交換
した後、ドレン配管１７ｃを通って復水器８に回収され
る。

【０００６】以上のような従来の蒸気タービンプラント
では、復水器８から復水ポンプ９，復水浄化装置１０，
低圧給水加熱器１１，給水ポンプ１２，高圧給水加熱器
１３を経て蒸気発生器１に繋る復水配管１４と給水配管
１５および高圧給水加熱器１３から低圧給水加熱器１１
までのドレン配管１６，低圧給水加熱器１１から復水器
８までのドレン配管１７は、炭素鋼または低合金鋼で製
作されており、その配管内を各種温度および各種水質の
水が流れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の蒸気タービンプラントでは、図７に示すように炭素鋼
または低合金鋼で製作されている配管１８内を各種温度
および各種水質の水１９が流れていること、配管１８を
構成している炭素鋼または低合金鋼は金属であるため、
成分，不純物の分布，組織や結晶の方向性，製造中また
は使用中の内部応力，表面状態，表面付着物等の諸因子
中に何らかの不均一の部分がある。また、水１９の側に
もイオンの種類，濃度，溶存ガスの種類，濃度，流速，
温度等の諸因子中何らかの不均一部分がある。例えば、
復水器８から高圧給水加熱器１３までの配管内を流通す
る水の温度についてみれば、一般に復水器８から低圧給
水加熱器１１まではほぼ３０〜４０℃であり、低圧給水
加熱器１１から給水ポンプ１２までは４０〜　１５０℃
であり、給水ポンプ１２から高圧給水加熱器１３までは
　１５０〜　２００℃であり、また、溶存酸素濃度につ
いてみれば、酸素注入点１７ｄより上流側は低く下流側
は高い。そこで、これらの不均一部分の組み合わせによ
って、金属の表面上には無数のエネルギーの不同部分を
生じ、エネルギーの大きい部分は局部陽極２０，エネル
ギーの小さい部分は局部陰極２１となり、これら局部陽
極２０と局部陰極２１の間に配管１８内を通っている水
１９を介して電流２２が流れると共に局部陽極ではＦｅ
→Ｆｅ２＋＋２ｅの化学反応により鉄イオン２３が流出
して電気化学的腐食が起こる。この腐食により配管１８
を損傷させるおそれがある。

【０００８】一方、原子力プラントでは、この微細な腐
食物が原子炉内に持ち込まれ放射化された後、蒸気とと
もに蒸気配管２を通って高圧タービン４，低圧タービン
５を経て復水器８に溜まり、一部はさらに復水ポンプ９
，給水ポンプ１２により、復水配管１４，給水配管１５
内および低圧給水加熱器１１，高圧給水加熱器１３に送
られそこに滞留する。また、高圧タービン４，低圧ター
ビン５からの抽気の一部は、抽気配管１７ｂ，１７ａを
それぞれを通って高圧給水加熱器１３，低圧給水加熱器
１１に送られ、ドレンとなって高圧給水加熱器１３，低
圧給水加熱器１１およびドレン配管１６，１７ｃ内に滞
留する。

【０００９】このように放射化された微細な腐食物がプ
ラント系統内の各部に滞留することにより、原子力プラ
ント内の放射能レベルが高くなり、保守，点検時に作業
者の被爆量が多くなるという問題があった。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する問題点を解消し、配管の腐食を防止できる
蒸気タービンプラントの配管腐食防止装置を提供するこ
とにある。 ［発明の構成］

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、鋼材から形成され給復水を流通する復水器と高圧給
水過熱器間の配管に電極を装着し、この電極と給復水と
を介して配管に通電し、配管内面を一定電位に保持する
ようにしたものである。

【００１２】

【作用】復水器と高圧給水加熱器間の配管には、前述し
たように流通する給復水の溶存酸素濃度や温度等の不均
一部分があるので、局部陰極や局部陽極が形成されやす
い。ところが、配管に挿着した電極と給復水を介してこ
の配管に通電すると、電子は高位の高い配管内面の局部
陰極にまず引かれていく。これにより局部陰極は分極を
生じて電位が低下する。電流を増大すると次第に分極が
進み遂に局部陰極の電位は局部陽極の電位に等しくなり
、配管内の電位差が消滅する。このときの電位は、配管
内を流れる給復水のｐＨと配管内金属面の電位とによっ
て配管内金属面がいかなる状態にあるかを示すＰｏｕｒ
ｂａｉｘ　図（以下、図３という）の平衡状態線ａの電
位に相当する。この電位を防食電位と呼び、このときの
配管への電流密度を防食電流密度と呼ぶが、電極から給
復水を介して流す電流をこの防食電流密度以上に増加す
れば、電位はさらに低下し、上記した図３に示す無腐食
帯Ｘ内に維持され、配管内面金属の腐食が防止できる。

【００１３】次に、このような腐食の防止原理を図３を
参照して説明する。平衡状態線ａは、ＦｅとＦｅ２＋＋
２ｅが双方向に変化可能な平衡状態を示し、この平衡状
態線ａより上ではＦｅ２＋となって溶出し、この平衡状
態線ａの下方ではＦｅの状態を保持する。平衡状態線ｂ
は２Ｆｅ２＋＋３Ｈ２　ＯとＦｅ２　Ｏ３　＋６Ｈ＋　
＋２ｅが双方向に変化可能な平衡状態を示し、この平衡
状態線ｂの左側ではＦｅ２＋が安定であり、この平衡状
態線ｂの右側ではＦｅ２　Ｏ３　が安定である。したが
って、Ｆｅ２Ｏ３　が安定なときは、この被膜によって
その後の腐食は抑制され、いわゆる受動態の状態を示す
。

【００１４】Ｆｅ２＋の安定な範囲では、腐食が起こり
、Ｆｅの安定な範囲では腐食は起こらない。鉄はｐＨと
電位（水素基準）の値によって無腐食帯Ｘ，腐食帯Ｚ，
受動態帯Ｙの３状態に分けられる。上記のように水のｐ
Ｈと配管内面金属の電位により配管の腐食する範囲と腐
食しない範囲が分かるが、配管内面金属の電位状態を配
管に電極を装着し、電源により電流を流すことにより配
管内を流れる水のｐＨに対して腐食しない範囲の一定電
位に設定すれば、配管内面金属の腐食を防止することが
可能となる。

【００１５】したがって、図４に示すように溶存酸素濃
度が低くて配管の減肉率が上昇する場合でも、電流を流
して腐食しない範囲の一定電位に保つことによって、配
管の腐食を防止できる。図５に示すように温度が　１０
０〜　１５０℃付近で配管の減肉率が最も上昇するよう
な場合でも、同様にして配管の腐食を防止することがで
きる。つまり、以上のような溶存酸素条件や温度条件等
からみて、本発明を復水器から高圧給水加熱器までの配
管に適用すると大きな効果が得られる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１７】まず、本発明の一実施例の基本構成は、図
１に示すように内部を水１９が流れる配管１８に、電極
３１を取付ける。この電極３１は、水１９に接触するよ
うに配管１８内に伸び、かつ、配線３２を介して電源３
３に接続されている。また、電源３３は、配線３４を介
して配管１８の表面に接続されている。ここで、電極３
１は電源３３の陽極側、配管１８は電源３３の陰極側に
それぞれ接続され、本実施例の腐食防止装置としての電
流回路を形成する。また、電源３３は、水１９の電位状
態を検出した信号により電流を調整できるようになって
いる。

【００１８】次に、以上の基本構成を、復水器８から高
圧給水加熱器１３までの配管の一部分である給水ポンプ
１２の吐出口から高圧給水加熱器１３までの給水配管１
５に適用した場合について図２を参照して説明する。図
２において、給水配管１５に一定のピッチで複数個（同
図では６個）の電極３１を取付ける。これらの電極３１
は、配線３２を介して電源３３の陽極側に接続される。 なお、給水ポンプ１２の吐出側に仕切弁３５や逆止弁３
６が接続されている場合には、その間にも電極３１を取
付ける。電源３３と給水配管１５の表面は、配線３４で
接続される。

【００１９】一方、運転中の給水管１５の内面における
金属の電位状態を常時監視するため、基準電極の給水配
管１５の長手方向に沿って複数箇所（同図では３箇所）
取付け、配線３８ａ，３８ｂ，３８ｃ…を介して電源３
３と接続する。

【００２０】次に、以上のように構成された実施例の作
用を図１を参照して説明する。電極３１側を陽極、配管
１８側を陰極として電源３３から電流４１を流すと、電
子４２はまず電位の高い局部陰極２１に引かれていく。 これによって局部陰極２１は、分極を生じ電位が低下す
る。電流を増大していくと次第に分極が進み、遂に局部
陰極２１の電位は、局部陽極２０の電位に等しくなり、
配管金属内の電位差が消滅する。このときの電位は、図
３の平衡状態線ａの電位に相当し、防食電位である。ま
た、このときの配管１８への電流密度が防食電流密度で
あり、電流４１を防食電流密度以上に増大すれば、電位
はさらに低下し、無腐食帯Ｘに維持され、配管内面金属
の腐食が防止される。 さらに、給水配管１５には基準電極３７が長手方向に沿
って複数箇所取付けられており、常時給水配管１５内面
の電位を監視しているので、何らかの条件で水質に変化
が生じても自動的に電源３３からの電流４１をコントロ
ールし、配管内表面の電位を防食電位に保持し、防食状
態が維持される。

【００２１】なお、以上の説明は、復水器８から高圧給
水加熱器１３までの配管の一部分である給水配管１５に
適用した場合について行ったが、その他のドレン配管１
６，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ等に対しても同様に適用で
きる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、復
水器と高圧給水加熱器間の配管に装着した電極と配管内
を流れる流体を介して配管に通電することにより、配管
内面を一定電位に保持するようにしているので、プラン
ト運転中の配管内面の腐食を防止し、安定したプラント
運転と原子力プラント等における放射能レベルを低く抑
えることが可能な蒸気タービンプラントの配管防止装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の基本構成図。

【図２】本発明の一実施例の構成図。

【図３】本発明の一実施例の防食原理の説明図。

【図４】本発明の一実施例に関連する溶存酸素と減肉率
の関係線図。

【図５】本発明の一実施例に関連する温度と減肉率の関
係線図。

【図６】従来の蒸気タービンプラントの配管系統図。

【図７】従来の蒸気タービンプラントにおける配管内の
腐食原理の説明図。

【符号の説明】

１…蒸気発生器、４…高圧タービン、５…低圧タービン
、７…発電機、８…復水器、１１…低圧給水加熱器、１
２…給水ポンプ、１３…高圧給水加熱器、１４…復水配
管、１５…給水配管、３１…電極、３３…電源、３７…
基準電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋼材から形成され給復水を流通する復
   水器と高圧給水加熱器間の配管に電極を装着し、この電
   極と前記給復水とを介して前記配管に通電し、前記配管
   内面を一定電位に保持するようにしたことを特徴とする
   蒸気タービンプラントの配管腐食防止装置。