Механизмы повреждений теплообменной поверхности ПВД, ПНД и конденсатров на АЭС с ВВЭР и РБМК ВНИИАЭС - В.И. Бараненко, В.А. Юрманов, С.А. Баклашов. ООО Энергомашпроект – А.В. Кумов ЦНИИ КМ Филимонов Г.Н., Счастливая И.А. Подольск 29 мая – 01 июня 2007 года Внешний вид конденсатора турбины К-1000-60/1500 (КлнАЭС) . 2 Паровая турбина К-1000-60/1500 ХТЗ с боковыми конденсаторами (КлнАЭС) . 3 Типовая конструкция конденсатора К-220-44, К500-65/3000 (ЛАЭС) . 4 Pitting Resistance Equivalent (PRE) = % Cr + 3,3% Mo + 16% N . Сталь, марка Cr Ni Mo N Структура (аустенит, феррит) PRE 08Х18Н10Т 18 10 - - А 18 304 18,5 9 - - А 18,5 08Х17Н13М2Т 17 13 2,1 - А 24 316L 17,5 13 2,6 - А 26 08Х22Н6Т 22 6 - - 50% Ф + 50% А 22 SAF 2304 23 4,5 - - 08Х21Н6М2Т 21 6 2 - 50% Ф + 50% А 27,5 SAF 2205 22 5,6 3,2 0,18 50% Ф + 50% А 35,5 SAF 2507 25 7 4 0,3 50% Ф + 50% А 43 50% Ф + 50% А 23 5 Состояние конденсаторов на ряде зарубежных АЭС советских проектов № п/п Тип АЭС Наименование АЭС Выполненные работы 1. АЭС – ВВЭР-440 Бл. 1÷4 Пакш, Венгрия Бл. 1, 2 Ловиза, Финляндия Замена на НЖ В проекте титан 2. АЭС – ВВЭР-1000 Бл. 1, 2 Темелин, Чехия Бл. 5, 6 Козлодуй, Болгария Бл. 1 Южно-Украинская, Украина Замена на титан Замена на НЖ Замена на НЖ в ППР с 08.2007 совместно с ПГ . 6 Замена КНД блока №2 РоАЭС . 7 Замена КНД АЭС «Козлодуй» 1. 2. 3. 4. . 8 Состояние КНД АЭС % заглушенных трубок в конденсаторе № п/п АЭС допустимый фактический Разгрузки за период 2001÷2006г.г. из-за дефектов трубок Всего Недовыработка эл. энергии млн. кВт·час 24 147,3 13 16,7 1 0,1 1 Балаковская 10 2 Волгодонская 10 3 Калининская 1,2 блок 10 4 Кольская 10 8,8 9 0 (перераспределение Nэл) 5 Ленинградская 10 1,3 93 298,7 6 Белоярская 10 0,8 0 0 7 Калининская 3 блок 10 0,13 0 0 8 Курская 10 0,7 1 0,7 9 Нововоронежская 3,4 блок 10 4,8 - - 10 Нововоронежская блок 10 3,3 - - 11 Смоленская 10 0,3 1 0,8 142 463,3 ИТОГО 5 5,6 4,9 6,4 3,4 7,4 1,42 7,35 Дефекты конденсаторных трубок КлнАЭС № ТГ . Количест во трубок в КНД на 1 ТГ % заглушенных трубок на 1 ТГ, доп./факт 1 116400 2 3 Динамика глушения трубок по годам на 1 ТГ, штук 2001 2002 2003 2004 2005 2006 10/1,42 64 99 45 40 60 24 116400 10/7,35 123 192 244 145 213 120 84000 10/0,13 0 0 104 0 0 6 10 Схема нанесения системы покрытия ВИКОР®-ТТ . 11 Титановые сплавы, используемые на ТЭС и АЭС Состав, % Титановые сплавы . Ti Al Mo V C Sn Zn Ti-6242 До 100 6 2 - 1 2,0 4,0 Ti-64 До 100 6 - 4 0,08 2,0 - Ti-6246 До 100 6 2 - 0,1 2,0 4,0 12 Материалы теплообменных трубок конденсаторов турбин на АЭС мира По состоянию на 1981 год 47 50 количество АЭС 45 40 35 30 25 17 20 15 15 15 11 9 10 3 5 2 Cu As Al -6 X 70 -3 0 30 4 SS SS C uN i ni um Ti ta s br as Al Ad m ira lty 0 материал . 13 Конструкционные материалы конденсаторных трубок и виды коррозионных повреждений . 14 Конденсаторы на АЭС Франции Охлаждающая среда Примечание Титан Первое поколение Пресная вода Латунь (30% Zn, 70% Cu) Первое поколение Пресная вода Нержавеющая сталь 316 L (17% Cr, 12%Ni, 2%Mo) 13 блоков 900 МВт 2 блока 1300 Мвт (замена проведена) Нержавеющая сталь 316 L (17% Cr, 12%Ni, 2%Mo) 11 блоков 900 МВт 8 блоков 1300 Мвт (замена в ближайшие годы) Морская вода Пресная вода . Материал 15 Замена конденсаторов на АЭС Целесообразность замены 1. Утонение стенок трубок 2. Повышение мощности блока (на 10-12 МВт) 3. Требования экологии (применение более коррозионно-стойкого материала) . Способ замены Длительность замены Стоимость замены Модульный 56 дн. (1300 МВт) 35 дн. (900 МВт) 15 -20 млн. долл. США По одной трубке (для пучков типа «колос») 42 дн. (блок 900 МВт, кол. трубок 72000) 7-10 млн. долл. США 16 Характеристика конденсаторов АЭС Франции и РФ № п/п Мощность блока , МВт Элемент КНД 900 (Фр) Теплооб. трубка 2 1300 (Фр) Теплооб. трубка 3 1000 (РФ, ЛАЭС) конденсатор К-10120 Теплооб. трубка 4 1000 (РФ, КлнАЭС) конденсатор К-22550 Теплооб. трубка 1 . Кол.,шт Диаметр, толщина, мм Длина, м 72000 20 (толщина 0,5 мм, титан; 0,6 мм, нержав. ст) 13,5 145000 18 (толщина 0,5 мм, титан; 0,6 мм, нерж. ст.) 13,75 103440 28 (толщина 1,5 мм, МНЖМц 30-1-1, МНЖ 5-1) 9,0 116844 28 (толщина 1,0 мм, МНЖМц 30-1-1, МНЖ 5-1) 10,0 17 Материал теплообменных трубок конденсаторов АЭС Франции № п/п Охлаждающая среда Материал Примечание 1 Морская вода Титан Первые поколения 2 Пресная вода Латунь (30% Zn, 70% Cu) Первые поколения Пресная вода Нержавеющая сталь 316 L (17% Cr, 12%Ni, 2%Mo) 13 блоков 900 МВт 2 блока 1300 Мвт (замена проведена) Нержавеющая сталь 316 L (17% Cr, 12%Ni, 2%Mo) 11 блоков 900 МВт 8 блоков 1300 Мвт (замена в ближайшие годы) 3 4 . Пресная вода 18 Конструктивные особенности конденсаторов АЭС, мощность, МВт Расчетная скорость м/сек Уклон на 1 м длины трубки, мм Минимальная скорость, м/сек Удельная площадь, м2/1МВт 86,7 ЭДФ, 1300 3,4 5 1,5 2,2-3,0 для титана 1,8 - для других материалов ЭДФ, 900 3,6 5 1,5 87,8 КлнАЭС, 1000 2,24 - - 88,6 БалАЭС, 1000 2,04 - - 101,0 . 19 Средняя величина присосов охлаждающей воды на конденсаторах АЭС с ВВЭР, л/ч . АЭС 2004 2005 БалАЭС 13,2 13,0 КлнАЭС 317,5 312,0 ВАЭС 16,0 15,0 НВАЭС блок 5 Блоки 3, 4 < 25,0 < 25,0 < 25,0 < 25,0 КолАЭС 217,0 186,0 20 Повреждения спиралей ПВД на АЭС с ВВЭР-440 . 21 Конструкция одноплоскостных и двухплоскостных змеевиков ПНД . 22 Характер повреждений спиральных змеевиков ПВД . 23 САЭС . 24 Повреждение корпуса ПНД на САЭС . 25 Заключение Теплообменные трубки конденсаторов и ПВД, различные элементы ПНД на АЭС, изготовленные из медно-никелевых сплавов и углеродистых сталей подвержены интенсивным коррозионным повреждениям. Для повышения эксплуатационной надежности конденсаторов, ПВД и ПНД реализуются мероприятия, позволяющие повысить их эксплуатационную надежность. Наиболее эффективным мероприятием является замена конструкционных материалов на более коррозионно-стойкие. Накопленный отечественный и зарубежный опыт эксплуатации конденсаторов, ПВД с теплообменными трубами из нержавеющих сталей и титана и элементов ПНД из нержавеющих сталей подтверждает их высокую надежность. Одним из возможных способов повышения эксплуатационной надежности теплообменных труб конденсаторов является нанесение полимерных покрытий на их внутреннюю поверхность. . 26