Page 65 - 理化检验-物理分册2021年第十一期

张志明, 等: 某核电站高温取样冷却器传热管开裂原因

反应。 为阳极, 使得裂纹迅速扩展, 最终导致传热管开裂失
面的氧化物 Fe 3O 4
机组功率的变化引起热负荷波动和局部过热 效。
( 介质局部富集引起传热恶化) 等都将会导致磷酸盐
隐藏的发生, 从而析出固相附着在管壁上, 使水中磷 3 结论与建议

酸根浓度降低。隐藏发生时析出的固相除了以正磷 ( 1 )传热管顶部存在局部水过热沸腾而发生磷
酸或焦磷酸钠盐的形式存在外, 还会和管壁的保护 酸盐隐藏, 随着磷酸盐产物浓缩、 沉积, 沉积产物下
-
膜发生反应, 而这正是控制磷酸盐隐藏的主要机制。 局部 OH 富集碱化, Fe 3O 4 氧化膜进一步溶解, 甚
磷酸盐隐藏发生的反应为 至与新鲜金属基体直接反应, 导致表面形成凹凸不
+ 2 - 平的腐蚀坑, 在残余应力的作用下发生碱致应力腐
Fe 3O 4+5Na +5HPO 4 + H 2O→
-
2Na 2 FeOH ( HPO 4 PO 4+NaFePO 4+5OH ( 1 ) 蚀开裂而导致泄漏。
)
( 2 )建议对取样器蛇形传热管外表面进行定期

29 + 2 -
)·
Fe 3O 4+ Na+5HPO 4 →2Na 4 FeOH ( PO 4 2
3 除垢清理, 缓解表面磷酸盐的沉积造成的局部水化
1 1 - 学恶化或者对设备冷却水( RRI ) 系统水化学进行优
NaOH+NaFePO 4+ OH + H 2O ( 2 )
3 3 化处理, 降低游离碱的存在。
20 3 1
x 参考文献:
+
2 -
+
Fe 3O 4+ Na + 4+ HPO 4 →
x
3
1
)· NaOH+ [ 1 ] 孙永亮, 李成涛, 崔智勇, 等. 核电站高温取样冷却器
2Na 4 FeOH ( PO 4 2
3
失效机理[ J ] . 腐蚀与防护, 2012 , 33 ( 8 ): 719-723.
1 10 1 - 1
-
Na 3 - 2x Fe x PO 4+ OH + H 2O ( 3 ) [ 2 ] STAEHLE R W , GORMAN J A. Quantitative
x 3 x x
assessmentofsubmodesofstresscorrosioncrackin g
由反应式可知, 磷酸盐隐藏发生时产生了游离
onthesecondar ysideofsteam g eneratortubin gin
OH , 高温高压条件下, 它会在多孔沉积物下或持
-
p ressurizedwaterreactors : p art1 [ J ] .CORROSION ,
-
续汽塞的部位浓缩, 有时可使 OH 浓度达到0.1~
2003 , 59 ( 11 ): 931-994.

1.0mol · L 甚至更高。这样高的碱性条件下, 金属 [ 3 ] 李茂东, 许崇武. 电站锅炉磷酸盐隐藏及其腐蚀破坏

-1
表面的保护性氧化膜溶解后, 金属就会发生碱性腐 性[ J ] . 材料保护, 2001 , 34 ( 1 ): 43-45.

蚀而遭到破坏, 应力高时就会发生碱脆。 [ 4 ] 胡清铭. 锅炉腐蚀的原因与预防[ J ] . 工业锅炉, 2004
碱脆是金属材料应力腐蚀的一种形式, 是指金 ( 5 ): 54-56.

属材料在碱性溶液环境中, 在应力和腐蚀介质的共 [ 5 ] 王伟雄. 汽包炉磷酸盐隐藏及腐蚀破坏[ J ] . 广西电
同作用下发生腐蚀开裂的现象 [ 6 ] 。碱脆具有其自身 力技术, 2000 , 23 ( 3 ): 17-18.

[ 6 ] 王家辉. 自蒸发器材质检验及裂纹成因分析[ J ] . 理
的特点, 具体表现为该种腐蚀沿晶间产生裂纹, 是一
化检验( 物理分册), 2006 , 42 ( 10 ): 519-522.
种较为特殊的应力腐蚀; 碱脆与单纯的由应力或腐
[ 7 ] 仝源, 秦王健.液碱罐和管线碱脆破裂分析及预防
蚀造成的破坏不同, 碱脆在极低的应力条件下也能
[ J ] . 武汉职业技术学院学报, 2011 , 10 ( 5 ): 100-102.
发生; 碱脆往往是没有先兆的情况下突然断裂, 容易 [ 8 ] 宁崇克, 陈亚春. 碱脆及预防措施[ J ] . 化工设备与管

造成严重的事故。由上文可知, 开裂传热管末端裂 道, 2004 , 41 ( 5 ): 59-60.

纹分叉, 分叉裂纹沿晶界扩展, 为典型的碱性溶液中 [ 9 ] 黄延. 地铁车钩牵引梁应力腐蚀开裂的机理[ J ] . 理
的沿晶应力腐蚀开裂 [ 7-10 ] 。由此可见, 传热管由于 化检验( 物理分册), 2014 , 50 ( 7 ): 483-486.

- 保护膜迅速 [ 10 ] 佟铁民, 齐义辉, 谷志刚. 金属波纹管补偿器的应力
在富集的 OH 作用下, 其表面 Fe 3O 4

溶解破坏, 加之残余内应力的作用, 在基体表面形成 腐蚀开 裂 分 析 [ J ] .理 化 检 验 ( 物 理 分 册), 2012 ,
初始裂纹, OH 在裂纹中富集, 裂纹的尖端区域成 48 ( 8 ): 535-537.
-
4 9