Способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем

 

Изобретение относится к технологии поддержания коррозионной стойкости поверхностей, соприкасающихся в процессе эксплуатации с жидкими свинецсодержащими сплавами, находящимися при температуре до 900 К и может быть использовано в металлургии, химической промышленности, ядерной и традиционной энергетике. Способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем включает создание на внутренней поверхности контура антикоррозионного покрытия из оксидов компонентов конструкционных сталей, при этом в процессе эксплуатации контура поддерживают концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода не ниже значения, определяемого по формуле: lgC = -0,33-2790/T+lgC_s+lgjC_Pb, где С - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода, мас.%; Т - максимальная температура теплоносителя в контуре, K; C_s - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода при насыщении при температуре Т, мас.%; j - коэффициент термодинамической активности свинца в теплоносителе, обратные мас.%; C_Pb - концентрация свинца в теплоносителе, мас.%.

9 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии поддержания коррозионной стойкости поверхностей, соприкасающихся в процессе эксплуатации с жидкими свинецсодержащими сплавами, находящимися при температуре до 900 К и может быть использовано в металлургии, химической промышленности, ядерной и традиционной энергетике.

Известен способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем. Известный способ заключается в создании на поверхности конструкционной стали антикоррозионного покрытия из оксидов компонентов конструкционной стали.

Недостатком известного способа является то, что в процессе эксплуатации контура защитные свойства покрытия могут ухудшаться за счет растворения покрытия в теплоносителе, что при определенных условиях приводит к коррозии конструкционных сталей.

Задача изобретения создание способа, лишенного указанного недостатка. Поставленная задача решается тем, что в теплоносителе создают условия, препятствующие растворению антикоррозионного покрытия на внутренней поверхности циркуляционного контура за счет поддержания концентрации растворенного в теплоносителе кислорода не ниже значения, определяемого по формуле: lgC -0,33-2790/T+lgC_s+lgjC_Pb, (1) где С концентрация растворенного в теплоносителе кислорода, мас.

Т максимальная температура теплоносителя в контуре, K; С_s концентрация растворенного в теплоносителе кислорода при насыщении при температуре Т, мас.

j коэффициент термодинамической активности свинца в теплоносителе, обратные мас.

C_Pb концентрация свинца в теплоносителе, мас.

Указанная выше зависимость получена расчетно-экспериментальным путем.

Концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода можно поддерживать путем введения в циркуляционный контур кислорода, его смеси с газами и парами воды. Ввод вышеуказанных веществ предлагается осуществлять путем эжекции в объем теплоносителя или подачи на поверхность раздела теплоносителя с газовой фазой. Кроме того, концентрацию растворенного кислорода можно увеличивать путем растворения оксидов компонентов теплоносителя. Эти оксиды компонентов теплоносителя могут быть специально помещены в определенный участок контура либо образованы за счет выкристаллизации их из теплоносителя, либо образованы за счет окисления компонентов теплоносителя в контуре.

Поддержание концентрации кислорода на уровне не ниже указанного предела препятствует протеканию процесса растворения оксидного антикоррозионного покрытия на поверхности конструкционных сталей, контактирующей с теплоносителем. Таким образом достигается указанный технический результат.

Изобретение осуществляли следующим образом. В циркуляционном контуре из нержавеющей стали Х18Н10Т с эвтектическим сплавом свенц-висмут в качестве теплоносителя при максимальной температуре в контуре 623 К при помощи гальванической ячейки с твердым электролитом осуществляли контроль содержания растворенного в теплоносителе кислорода. Для данных условий предельно низкая концентрация кислорода, определяемая выражением (1) составляет 2,6·10^-10 мас. В процессе непрерывной эксплуатации контура в течение 2000 ч поддерживали концентрацию кислорода 6·10^-8 - 6·10^-7 мас. При уменьшении концентрации растворенного кислорода до уровня 6·10^-8 мас. осуществляли введение кислорода в теплоноситель подачей кислородно-аргоной смеси (10% O₂, 90% Ar) на поверхность раздела теплоносителя с газовой фазой. В результате окисления теплоносителя кислородом, образовывались оксиды свинца, которые растворяясь в расплаве, увеличивали концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода до значения ≈ 6·10^-7 мас. После 2000 ч эксплуатации сдренировали теплоноситель и провели ревизию состояния внутренних поверхностей контура, которая подтвердила целостность антикоррозионного покрытия.

Формула изобретения

1. Способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем, включающий создание на внутренней поверхности контура антикоррозионного покрытия из оксидов компонентов конструкционных сталей, отличающийся тем, что в процессе эксплуатации контура поддерживают концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода не ниже значения, определяемого по формуле
lgC -0,33 2790/T + lgC_s + lgjC_Pb,
где C концентрация растворенного в теплоносителе кислорода, мас.

T максимальная температура теплоносителя в контуре, К;
C_s концентрация растворенного в теплоносителе кислорода при насыщении при температуре Т, мас.

j коэффициент термодинамической активации свинца в теплоносителе, обратные мас.

C_Pb концентрация свинца в теплоносителе, мас.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода поддерживают путем введения в циркуляционный контур паров воды.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода поддерживают путем введения в циркуляционный контур кислорода.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что кислород вводят в циркуляционный контур в смеси с инертным газом.

5. Способ по любому из пп.2 4, отличающийся тем, что ввод осуществляют путем эжекции в теплоноситель.

6. Способ по любому из пп.2 4, отличающийся тем, что ввод осуществляют путем подачи газа на поверхность раздела теплоносителя и газовой фазы.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода поддерживают путем растворения в нем оксидов компонентов теплоносителя.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что оксиды компонентов теплоносителя предварительно вводят в циркуляционный контур.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что оксиды компонентов теплоносителя формируют путем их выкристаллизации из теплоносителя.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что оксиды компонентов теплоносителя накапливают на фильтре.

PC4A Государственная регистрация договора об отчуждении исключительного права

Дата и номер государственной регистрации договора: 07.02.2012 № РД0094387

Лицо(а), передающее(ие) исключительное право:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И.Лейпунского" (RU)

Приобретатель исключительного права: Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)

(73) Патентообладатель(и):
Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)

Адрес для переписки:
ФГУП "ГНЦ РФ-ФЭИ", Зам. генерального директора по экономике и финансам Ю.И. Капитанову, пл.Бондаренко, 1, Калужская обл., Обнинск, 249033

Дата публикации: 20.03.2012

---