Page 61 - 理化检验-物理分册2021年第十一期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202111012

某核电站高温取样冷却器传热管开裂原因

张志明 , 郭 凯 , 李心刚 , 马朝龙 , 蔡宝光 2
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( 1. 大亚湾核电运营管理有限责任公司, 深圳 518000 ;

2. 中广核核电运营有限公司, 深圳 518000 )
摘 要: 某核电站高温取样冷却器传热管发生开裂, 通过宏观观察、 化学成分分析、 金相检验、 硬
度测试等方法, 对核电站高温取样冷却器传热管的开裂原因进行了分析。结果表明: 传热管开裂为
磷酸盐引起的碱致应力腐蚀开裂。主要原因为传热管顶部存在局部过热造成水沸腾而发生磷酸盐
- 氧化膜进一步溶解, 甚至与
隐藏。磷酸盐产物浓缩、 沉积, 沉积产物下局部 OH 富集碱化, Fe 3O 4
新鲜金属基体直接反应, 导致表面形成凹凸不平的腐蚀坑, 最终导致传热管在残余应力的作用下发
生碱致应力腐蚀开裂而泄漏。另外, 传热管硬度较高也促进了裂纹的萌生。
关键词: 传热管; 沿晶开裂; 磷酸盐隐藏; 碱致应力腐蚀开裂

中图分类号: TH311 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 11-0045-05

CauseofCrackin g onHeatTransferTubeofaNuclearPowerStation

Hi g hTem p eratureSam p lin gCooler

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ZHANGZhimin g GUOKai LIXin g an g MAChaolon g CAIBao g uan g 2

1 Da y aBa yNuclearPowerO p erationsandMana g ementCo Ltd Shenzhen518000 China

2 ChinaNuclearPowerO p erationsCo Ltd Shenzhen518000 China

Abstract : Theheattransfertubeofhi g htem p eraturesam p lin g coolerinanuclear p owerstationcracked.The

causesofcrackin g onheattransfertubeofhi g htem p eraturesam p lin g coolerinnuclear p ower p lantwereanal y zedb y

meansofmacroobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , metallo g ra p hicexaminationandhardnesstest.The

resultsshowthatthecrackin gofheattransfertubeisalkalistresscorrosioncrackin gcausedb yp hos p hate.The

mainreasonwasthattherewaslocalsu p erheatedleadin gtowaterboilin gattheto poftheheattransfertube ,

resultin g inp hos p hateconcealment.Theconcentrationandde p ositionof p hos p hatep roducts , theenrichmentand

-
alkalizationoflocalOH underthede p ositedp roducts , thefurtherdissolutionofFe 3O 4oxidefilm , andeventhe

directreactionwithfreshmetalmatrix , ledtotheformationofunevencorrosion p itsonthesurface , andeventuall y

ledtotheleaka g eofheattransfertubeduetoalkaliinducedstresscorrosioncrackin gundertheeffectofresidual

stress.Inaddition , thehi g herhardnessofheattransfertubealso p romotedthecrackinitiation.

Ke y words : heattransfertube ; intercr y stallinecrackin g ; p hos p hateconcealment ; alkalistresscorrosion
crackin g
核电站取样系统是为化学和放射化学液体和气 2019年某核电机组在运行过程中发现 REN ( 核
体集中取样设计的, 它从反应堆冷却剂系统、 蒸汽发 取样系统) 高温取样冷却器蛇形传热管( 简称传热管)
生器二次侧和蒸汽发生器排污系统等位置抽取样 发生开裂泄漏, 该冷却器为立式管壳式热交换器, 蛇
品, 通过高温和低温取样冷却器( 冷却水来自设备冷 形传热管外径为10.2mm , 壁厚为1.8mm , 材料为

却水系统) 进行两级冷却, 以满足其最终温度要求。 00Cr19Ni10钢, 管内、 外介质均为排污水, 水质基本与
除盐除氧二回路水相同。经调查发现, 该电站机组的
收稿日期: 2020-06-01
传热管曾发生多次类似的泄漏事故, 国外也有对核电
作者简介: 张志明( 1966- ), 男, 高级工程师, 主要从事核电厂在
站机组 REN 热交换器传热管相似开裂事故的报
役检查工作, zhan g zhimin g @cn p c.com.cn
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