蒸汽發生器沉渣異常上漲原因排查及改進

李淮偉

【摘? 要】某核電廠蒸汽發生器在二次側管板沖洗后多次出現沉渣重量異常上升的情況。通過排查，確認是因為凝汽器磁性過濾器失磁，對含鐵腐蝕產物的吸附效果降低，導致遷移進入蒸汽發生器的腐蝕產物量增多。根據分析結果，對磁性過濾器進行了改進，遏制了沉渣量異常上升。

【Abstract】The steam generator of a nuclear power plant has repeatedly exhibited an abnormal rise situation of the weight of sediment after the secondary side tubesheet was washed. Through investigation， it is confirmed that the reason is that the magnetic filter of the condenser lost its excitation， which reduced the adsorption effect of ferrous corrosion products， resulting in the rise of the weight of corrosion products transported into the steam generator. According to the analysis result， the magnetic filter has been improved to prevent the abnormal rise of sediment.

【關鍵詞】蒸汽發生器;沉渣;磁性過濾器;失磁;改進

【Keywords】steam generator; sediment; magnetic filter; loss of excitation ; improvement

【中圖分類號】TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）03-0146-02

1 引言

蒸汽發生器（55/19B型，以下簡稱“SG”）是CPR1000堆型壓水堆核電站的關鍵設備，其最薄弱的地方是SG管板上平面與傳熱管的交界處，而管板恰好是SG自然循環中的上下循環的轉折點。二回路水中帶入SG的鐵屑微粒及其氧化物（主要為Fe3O4，有磁性）會沉積在這里并板結，并隨溫度的改變而膨脹或收縮，對傳熱管的根部會造成擠壓，使管壁發生凹陷或圓周裂紋，破壞一回路壓力邊界。為了避免這種情況出現，在換料大修期間，需要使用專用高壓沖洗設備對管板進行壓力沖洗，去除管板上的沉積物。

2 問題描述

國內某核電站1號機組第三次換料大修（以下簡稱“103”）期間對三臺SG二次側管板進行壓力沖洗后，收集沉渣干燥后進行稱重，SG1/SG2/SG3的沉渣重量（干燥后）分別為6.42kg/7.41kg/9.10kg，總重量為22.93kg。對比歷史收集的沉渣重量統計數據（見表1），本次沉渣總重量上漲異常明顯，需要進行原因排查。

3 原因分析

影響SG沉渣重量上升的因素較多，主要包括歷史遺留、新增設備異常腐蝕、SG二次側沖洗工藝變化、SG排污流量變化、SG檢修工作變化和二回路水循環回路變化等方面，需要展開排查分析。

3.1 歷史遺留排查

對比1號機組之前的3次大修SG沖洗后的ITV視頻檢查結果，沖洗后SG二次側管板區域剩余沉渣量相當，均處于較低水平，符合電廠在役檢查程序驗收標準，排除歷史遺留問題的可能。

3.2 新增設備異常腐蝕排查

將三臺SG沖洗沉渣外送進行光譜分析，顯示主要成分為Fe3O4，與以往大修沉渣主要成分相似，排除有新增設備異常腐蝕的可能。

3.3 SG二次側沖洗工藝變化排查

SG二次側沖洗工藝改變將影響沉渣的重量。對比SG沖洗的設備、過濾器、流程、流量、噴槍擺動次數、噴槍擺動角度、噴槍移動速度等均無變化，可排除因沖洗工藝改變導致沉渣量增加的可能。

3.4 SG排污流量變化排查

SG排污系統的流量低易導致SG的腐蝕產物在管板上的沉積。在電廠實時信息監控系統上查詢，機組正常運行期間的排污流量跟其他機組對比無明顯差異，可排除排污系統運行異常導致沉渣量增加的可能。

3.5 SG檢修工作變化排查

SG上部大型檢修活動和SG二次側充排水等工作會導致附著在SG上部區域的沉渣脫落至蒸發器二次管板。排查發現，之前大修SG無大型檢修工作，但102大修SG濕保養液位升高，液位升高會導致部分附著在SG上部區域的沉渣發生脫落，根據其他機組的檢修經驗，這不會導致沉渣量明顯增加。

3.6 二回路水循環回路變化排查

3.6.1 功率運行期間的二回路腐蝕和遷移控制

功率運行期間，影響二回路腐蝕速率的主要化學指標有二回路pH值、溶氧、鹵族離子含量等，定期監測SG給水中的全鐵含量，通過分析鐵濃度可直觀反映二回路的整體腐蝕狀態?？v向來看，103循環二回路水質更有利于功率運行期間的二回路腐蝕控制。

3.6.2 二回路過濾器截留效果排查

對比1號機歷次大修沉渣顆粒統計結果，發現103大修較大顆粒沉渣的百分比明顯偏低，沉渣里中小顆粒組分更多，說明二回路水循環過濾器對中小顆粒組分的沉渣的截留效果降低。

103大修解體檢查二回路中主要的三個過濾設備，其中，凝結水抽取系統過濾器和電動給水泵系統過濾器檢查未見異常。而凝汽器磁性過濾器從102大修開始出現部分磁棒吸附雜質不飽滿的現象，103大修檢查吸附不飽滿的現象更加明顯（見圖1）。對不吸附沉渣的磁棒進行磁通量測量，結果顯示，磁通量均小于300G（設計值為800G）。

凝汽器磁性過濾器的濾網組件主要由具有磁性除鐵功能的標準化模塊組件及配套組件組合而成，當水流通過凈化模塊的磁場組件時，水中鐵質雜質可被磁場篩選出來，實現對凝結水的磁性除鐵凈化[1]。

解體磁性過濾器中的磁棒，發現部分磁性元件（磁塊）已嚴重腐蝕。進一步分析磁塊腐蝕的原因，發現磁棒兩端為旋壓密封，磁棒和框架裝配間隙較大，磁棒在水流及其他外力持續作用下，旋壓密封失效，添加有聯氨的二回路水流進入磁棒內部，腐蝕了磁塊表面的防腐鍍層。磁塊內部為燒結釹鐵硼永磁合金，化學性質活潑，易發生氧化反應，與水接觸后發生腐蝕而失磁。

該電站6臺機組均采用了該型號的磁性過濾器，在其他機組中也陸續發現了類似問題，說明該問題確實為共性問題。

綜上所述，磁性過濾器存在設計缺陷，元件腐蝕失磁后對含鐵腐蝕產物的吸附能力降低，導致進入SG的腐蝕產物量大幅增加。

4 改進措施

根據以上分析，對磁性過濾器進行了針對性改進：

①改進磁性過濾器的固定方式，對每根磁棒單獨進行固定，解決磁框架固定不牢易震動的問題;

②加厚磁棒中磁塊的表面防腐鍍層，增加磁塊的抗腐蝕能力，同時，升級了磁塊的牌號（原N38H改為N40H）和規格（原？準12.7×8mm改為？準13.55×10mm），增加了磁能積，增強磁棒在交變場合下的抗衰減能力;

③將磁棒原來的旋壓密封改進為焊接密封，避免了磁塊與二回路水的接觸，提升了磁棒密封可靠性。

5 結論

針對大修期間SG沖洗后沉渣量異常上升的問題，通過對歷史工況和現場設備的排查，確認主要原因是凝汽器磁性過濾器失磁。因此，提出磁性過濾器的改進措施，恢復了磁性過濾器的設計功能，避免二回路腐蝕產物大量進入SG而影響機組的安全穩定運行。

【參考文獻】

【1】廣東核電培訓中心.900MW壓水堆核電站系統與設備[M].北京：原子能出版社，2005.