据我国核电设备主管道行业发展分析,核电主管道是核岛内连接反应堆压力容器、蒸汽发生器以及反应堆冷却剂泵的厚壁钢管。上述3个部分通过主管道的连接形成一个闭合回路,在反应堆冷却泵的驱动下,冷却剂(高纯水)在回路中流动,带出反应堆压力容器中核燃料裂变所产生热量,并通过汽轮机发电机组将热量转化为电能。在压水堆核电站的核岛中,主管道是核岛内七大关键设备之一,堪称核电站的主动脉。现对2015年我国核电设备主管道行业发展趋势分析。
美国西屋公司推出的第3代核电技术AP1000主管道是AP1000核电机组中的关键部件之一,其成形制造工艺与第2代核电主管道有本质区别。第2代、2代加的核电主管道设计寿命为40年,主要由锻造或铸造方法成形部件,再用焊接方法进行连接。而AP1000主管道的设计使用寿命为60年,为了提高主管道使用性能及减少在役检测成本,规定管身不能出现焊缝,需要采用整体锻造成形,因此不能沿用传统加工工艺方法。由于尺寸大,并且存在2个径向呈45°的圆形接管嘴,属于典型的异型锻件,成形难度非常大,国外亦无成熟的制造技术可以借鉴。为了实现第3代核电技术的国产化,研究核电主管道的制造工艺是非常有必要的。
核电主管道在服役期限内承受较高温度、相当高的压力、较高流速的高纯水腐蚀和高频疲劳的作用,工作环境十分恶劣。因此选用的管道材料必须具有高强度、高韧性、良好的疲劳性能以及抗腐蚀性能等。根据压水堆种类不同,主管道采用材料也不尽相同。
核电设备主管道前景预测报告显示,第3代核电技术AP1000主管道指定材料为核级控氮不锈钢316LN(00Cr17Ni3Mo2N),在316L的基础上加入了适量的氮元素,既保持了316L的耐蚀性特点,又由于N的作用提高了强度和加工硬化倾向,而塑性、韧性又同时保持在较高水平。另外,氮的加入还进一步改善了诸如耐点腐蚀、缝隙腐蚀和晶间腐蚀性能。