परमाणु ऊर्जा में इनकोनल 600: स्टीम जेनरेटर ट्यूब सामग्री चयन और सेवा अनुभव

प्रत्येक दबावयुक्त जल रिएक्टर (पीडब्ल्यूआर) भाप जनरेटर के अंदर हजारों पतली दीवार वाली ट्यूबें होती हैं, एक सामान्य बड़ी इकाई में 7,000 से अधिक यू {{4} ट्यूब होती हैं। प्रत्येक ट्यूब रेडियोधर्मी प्राथमिक शीतलक को गैर-रेडियोधर्मी भाप से अलग करने वाली एक दबाव सीमा है, और पूरा बंडल रिएक्टर प्रणाली में सबसे बड़ी गर्मी हस्तांतरण सतह बनाता है। उन ट्यूबों के लिए चुनी गई सामग्री यह निर्धारित करती है कि क्या कोई संयंत्र 40{10}}60 वर्षों तक विश्वसनीय रूप से चलता है या समय से पहले, कई मिलियन डॉलर के भाप जनरेटर प्रतिस्थापन का सामना करता है।

लगभग दो दशकों तक, वह सामग्री थीइनकोनल 600 (यूएनएस एन06600). यह एक तर्कसंगत विकल्प था: इसकी उच्च निकल सामग्री (72% न्यूनतम) ने इसे क्लोराइड तनाव संक्षारण क्रैकिंग के प्रति प्रतिरोधी बना दिया, इसमें मजबूत उच्च तापमान शक्ति और ऑक्सीकरण प्रतिरोध था, और इसने शुरुआती भाप जनरेटर में उपयोग किए जाने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स को बेहतर प्रदर्शन किया। फिर फ़ील्ड डेटा ने एक अलग कहानी बताई। ट्यूब अंदर से बाहर तक चटकने लगीं, और तंत्र - प्राथमिक जल तनाव संक्षारण क्रैकिंग (पीडब्लूएससीसी) - वाणिज्यिक परमाणु इतिहास में सबसे परिणामी सामग्री पाठों में से एक बन गया, जिसने अंततः उद्योग को मिश्र धातु 690 तक पहुंचा दिया।

इनकोनेल 600 एक उत्कृष्ट उच्च तापमान वाला मिश्र धातु है जिसकी एक गंभीर कमजोरी गर्म, उच्च शुद्धता वाले प्राथमिक पानी - में पीडब्लूएससीसी - पीडब्ल्यूएससीसी इसकी अपेक्षाकृत कम क्रोमियम सामग्री (14 {11 17%) को दर्शाती है। नए परमाणु भाप जनरेटर के लिए, मिश्र धातु 690टीटी (27{12}}31% सीआर) अब वैश्विक मानक है क्योंकि यह क्रोमियम को लगभग दोगुना कर देता है और पीडब्ल्यूएससीसी प्रतिरोध को 10 से अधिक के सुधार कारक द्वारा बढ़ा देता है। लेकिन इनकोनेल 600 पूरी तरह से योग्य है और व्यापक रूप से गैर-परमाणु उच्च तापमान कर्तव्य भट्टी, रसायन और गर्मी-उपचार सेवा में उपयोग किया जाता है - जहां पीडब्लूएससीसी शासी विफलता नहीं है। मोड. उनके बीच चयन करना मिश्र धातु को वास्तविक संक्षारण तंत्र से मिलान करने का प्रश्न है।

इनकोनेल 600 क्या है और इसे क्यों चुना गया?

इनकोनेल 600 एक निकल {{1}क्रोमियम {{2}लौह ठोस {{3} घोल मिश्र धातु है जिसमें 72% न्यूनतम निकल और 14{7}}17% क्रोमियम होता है। अत्यधिक उच्च निकल सामग्री मुख्य डिज़ाइन विशेषता है: निकल मैट्रिस क्लोराइड तनाव संक्षारण क्रैकिंग के प्रति प्रतिरक्षित हैं और फेरिटिक स्टील की तरह हाइड्रोजन को भंग नहीं करते हैं। क्रोमियम ऑक्सीकरण और उच्च तापमान संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है। इस संयोजन ने 600 को ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स से तार्किक उन्नयन बना दिया जब 1960 और 1970 के दशक के अंत में पीडब्लूआर स्टीम जनरेटर डिजाइन किए जा रहे थे।

इन्कोनेल 600 एक अवक्षेपण नहीं है {{1}कठोर मिश्र धातु - यह एक ठोस {3}समाधान है {{4}मजबूत, चेहरा {5}केन्द्रित {6}घन सामग्री जो क्रायोजेनिक स्थितियों से लेकर उच्च तापमान ऑक्सीकरण सेवा तक बहुत व्यापक तापमान सीमा में लचीला और कठोर रहता है। इसे आसानी से पतली दीवार वाली सीमलेस टयूबिंग में तैयार किया जाता है, बिना पोस्ट वेल्ड हीट ट्रीटमेंट के वेल्ड किया जाता है, और यह लगभग 1095 डिग्री (2000 डिग्री एफ) तक कार्बराइजिंग, नाइट्राइडिंग और ऑक्सीकरण वातावरण का प्रतिरोध करता है। ये विशेषताएं बताती हैं कि इसे न केवल रिएक्टर टयूबिंग के लिए बल्कि भट्ठी के अंदरूनी हिस्से, ताप उपचार फिक्स्चर और रासायनिक प्रक्रिया उपकरण के लिए क्यों अपनाया गया।

[स्रोत] एएसटीएम बी167 / एएसएमई एसबी-163 (इनकोनेल 600 सीमलेस ट्यूबिंग); एएसएमई एसबी-166 (बार/रॉड)।

परमाणु डिजाइनरों के लिए निकेल सामग्री क्यों मायने रखती है

डिजाइनरों ने इनकोनेल 600 को तीन कारणों से चुना, जो इसकी उच्च निकेल सामग्री पर आधारित हैं: क्लोराइड तनाव संक्षारण क्रैकिंग के प्रति प्रतिरोधक क्षमता (शुरुआती भाप जनरेटर में 300 - श्रृंखला के स्टेनलेस स्टील्स के लिए एक समस्या), मजबूत उच्च तापमान यांत्रिक गुण, और द्वितीयक पक्ष पर उपयोग किए जाने वाले कास्टिक और फॉस्फेट जल रसायन के प्रति प्रतिरोध। विफलता मोड जो बाद में उभरा - पीडब्लूएससीसी - एक प्राथमिक {7}पक्ष, उच्च {8}शुद्धता {{9}पानी की घटना है, क्लोराइड या सामान्य-संक्षारण समस्या नहीं है, यही कारण है कि प्रारंभिक योग्यता परीक्षण द्वारा इसकी भविष्यवाणी नहीं की गई थी।

व्यापार को समझने का एक उपयोगी तरीका -बंद: इनकोनेल 600 को उच्च तापमान शक्ति, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और क्लोराइड प्रतिरक्षा - के लिए अनुकूलित किया गया था, जो इसके बहुत उच्च निकल स्तर द्वारा नियंत्रित था। इसे गर्म, उच्च शुद्धता, हाइड्रोजनीकृत प्राथमिक पानी में दीर्घकालिक दरार प्रतिरोध के लिए अनुकूलित नहीं किया गया था। फ़ील्ड क्रैकिंग दिखाई देने के बाद ही वह दूसरी आवश्यकता प्रमुख डिज़ाइन ड्राइवर बन गई, और यह क्रोमियम सामग्री - द्वारा नियंत्रित होती है, जो कि इनकॉनेल 600 में अपने परिवार में सबसे कम है।

इनकोनेल 600 यांत्रिक और भौतिक गुण

एनाल्ड स्थिति में इनकोनेल 600 लगभग 550 एमपीए (80 केएसआई) न्यूनतम तन्य शक्ति, 240 एमपीए (35 केएसआई) न्यूनतम उपज शक्ति, कम से कम 30% बढ़ाव और लगभग 184 एचबी अधिकतम की कठोरता प्रदान करता है। ये सुपरअलॉय मानकों के अनुसार मध्यम शक्ति मान हैं, लेकिन मिश्र धातु का वास्तविक मूल्य एक विस्तृत तापमान रेंज - गुणों में लचीलापन, क्रूरता और संक्षारण प्रतिरोध के साथ ताकत का संयोजन है जो पतली {{9}दीवार वाले भाप जनरेटर टयूबिंग और उच्च तापमान वाले संरचनात्मक घटकों के लिए उपयुक्त है।

[स्रोत] विशेष धातु इनकोनेल 600 डेटाशीट; एएसटीएम बी167, एएसएमई एसबी-163, एएसएमई एसबी-166।

इनकोनेल 600 उच्च तापमान पर कैसा प्रदर्शन करता है?

इनकोनेल 600 लगभग 1095 डिग्री (2000 डिग्री फारेनहाइट) तक हवा में ऑक्सीकरण का प्रतिरोध करता है और आवश्यक भार और जीवन के आधार पर लगभग 650{7}}815 डिग्री तक उपयोगी शक्ति बनाए रखता है। लगभग 540 डिग्री से नीचे यह वायुमंडल को कम करने या सल्फाइडाइजिंग करने में भी उपयोगी है। हालांकि, परमाणु भाप जनरेटर में, ऑपरेटिंग विंडो बहुत कम - लगभग 290-325 डिग्री प्राथमिक पानी होती है - और यह संक्षारण है, ऑक्सीकरण नहीं, जो वहां प्रदर्शन को नियंत्रित करता है।

चयन के लिए यह अंतर मायने रखता है. इनकोनेल 600 की "उच्च{2}}तापमान" प्रतिष्ठा मुख्य रूप से गैस और भट्टी सेवा से आती है, जहां एक सुरक्षात्मक क्रोमियम-ऑक्साइड (Cr₂O₃) स्केल धातु को बरकरार रखता है। गर्म जलीय सेवा में उसी ऑक्साइड फिल्म को जल रसायन विज्ञान, यांत्रिक तनाव स्थिति और अनाज सीमाओं की धातुकर्म स्थिति - द्वारा पूरी तरह से अलग शासन में चुनौती दी जाती है। परमाणु अनुभव से सबक यह है कि एक मिश्र धातु उच्च तापमान वाली शुष्क सेवा में उत्कृष्ट हो सकती है और उच्च तापमान वाली जलीय सेवा में अभी भी असुरक्षित हो सकती है, क्योंकि नियंत्रण तंत्र समान नहीं हैं।

सेवा अनुभव - अवक्रमण तंत्र जिसने उद्योग को बदल दिया

प्राथमिक जल तनाव संक्षारण क्रैकिंग (पीडब्लूएससीसी) एक अंतरग्रैनुलर क्रैकिंग तंत्र है जो तब होता है जब तीन स्थितियां एक साथ होती हैं: ट्यूब दीवार में निरंतर तन्य तनाव (निर्माण से, ट्यूब शीट में रोलिंग, या यू - झुकने से), एक अतिसंवेदनशील सूक्ष्म संरचना, और लगभग 290 - 325 डिग्री पर गर्म बोरेटेड प्राथमिक पानी के लंबे समय तक संपर्क। मिश्र धातु 600 सबसे अधिक PWSCC-अतिसंवेदनशील भाप जनरेटर मिश्र धातु थी क्योंकि इसका 14-17% क्रोमियम निष्क्रिय फिल्म को बरकरार रखने और अनाज की सीमाओं पर क्रोमियम की कमी से बचने के लिए पर्याप्त नहीं था। दरारें अनाज की सीमाओं के साथ अंदर की सतह से बाहर की ओर शुरू होती हैं और बढ़ती हैं।

पीडब्ल्यूएससीसी खतरनाक है क्योंकि यह धीमा और छिपा हुआ है। मापने योग्य दरार संकेत प्रकट होने से पहले एक ट्यूब वर्षों तक काम कर सकती है; जब तक एड़ी करंट परीक्षण द्वारा इसका पता लगाया जाता है, तब तक ट्यूब पहले ही क्षतिग्रस्त हो चुकी होती है। उद्योग ने इसे कभी भी अचानक डिज़ाइन त्रुटि के रूप में नहीं माना - यह फ़ील्ड डेटा का धीमा संचय था, जिसने 1970 और 1980 के दशक में, ऑपरेटिंग पीडब्लूआर स्टीम जनरेटर के एक बड़े हिस्से में दरार का खुलासा किया और उपयोगिताओं को महंगे प्रबंधन और प्रतिस्थापन कार्यक्रमों में मजबूर किया।

• मिश्र धातु 600 भाप जनरेटर में चिंता के प्राथमिक -साइड पीडब्लूएससीसी स्थान थे:
• रोलिंग/विस्तार से रोलिंग/विस्तार से उच्च अवशिष्ट तनाव से ट्यूब शीट विस्तार संक्रमण - से ट्यूब शीट विस्तार संक्रमण।
• यू-बेंड क्षेत्र - ठंड से झुकने से उच्च अवशिष्ट तनाव, विशेष रूप से सबसे सख्त त्रिज्या।
• डेंट और डिंग स्थान जहां यांत्रिक क्षति ने स्थानीय तनाव बढ़ा दिया।
• वेल्ड की गर्मी से ट्यूब शीट और अन्य जोड़ों के क्षेत्र प्रभावित हुए।

अन्य कौन से क्षरण तंत्र ने मिश्र धातु 600 ट्यूबों को प्रभावित किया?

पीडब्ल्यूएससीसी से परे, मिश्र धातु 600 भाप जनरेटर ट्यूबों को द्वितीयक {{1}साइड क्षरण - बाहर {{3}व्यास तनाव संक्षारण क्रैकिंग (ओडीएससीसी), इंटरग्रेन्युलर अटैक (आईजीए), कास्टिक एससीसी, सीसा प्रेरित एससीसी (पीबीएससीसी), डेंटिंग, पिटिंग और प्रवाह प्रेरित झल्लाहट/घिसाव का सामना करना पड़ा। ये प्राथमिक पक्ष से नहीं, बल्कि द्वितीयक पक्ष जल रसायन, कीचड़ संचय और ट्यूब सपोर्ट प्लेटों पर दरार की स्थिति से संचालित होते हैं। PWSCC के साथ मिलकर उन्होंने मिश्र धातु 600 को भाप जनरेटर बेड़े में सबसे सक्रिय रूप से प्रबंधित सामग्री बना दिया।

[स्रोत] एनआरसी/ईपीआरआई पीडब्लूआर स्टीम जेनरेटर परीक्षा दिशानिर्देश; मिश्र धातु 600 क्षरण और भाप जनरेटर प्रतिस्थापन पर एनआरसी डॉकेट।

फ़ील्ड रिकॉर्ड कितना ख़राब था - और प्रतिक्रिया क्या थी?

1990 के दशक तक, ऑपरेटिंग पीडब्लूआर स्टीम जनरेटर के एक बड़े हिस्से में प्राथमिक जल क्रैकिंग पाई गई थी, और उपयोगिताओं को निर्धारित समय से दशकों पहले प्रतिस्थापन कार्यक्रमों का सामना करना पड़ा था। तत्काल प्रतिक्रिया ट्यूब प्लगिंग और स्लीविंग थी - क्षतिग्रस्त ट्यूबों को सेवा से बाहर करना या वेल्डेड स्लीव्स के साथ उनकी मरम्मत करना। दीर्घावधि प्रतिक्रिया पूरे भाप जनरेटर को थर्मली उपचारित मिश्र धातु 690 टयूबिंग के साथ पुनः टयूबिंग या प्रतिस्थापित करना था। स्लीविंग से समय तो बचा, लेकिन प्रवाह प्रतिबंध और निरीक्षण का बोझ बढ़ गया, और पर्याप्त प्लग वाली ट्यूबें जेनरेटर की ताप अंतरण क्षमता को आर्थिक सीमा से भी कम कर देती हैं।

त्वरित प्रयोगशाला परीक्षण ने मिश्र धातु की स्थितियों के बीच अंतर को निर्धारित किया और उद्योग को स्विच करने का विश्वास दिलाया। 680 डिग्री फ़ारेनहाइट (360 डिग्री) प्राथमिक पानी में स्थिर रूप से लोड किए गए रिवर्स यू {{1} बेंड नमूनों पर एक व्यापक रूप से उद्धृत कार्यक्रम में, मिल के लिए लगभग 300 घंटों में क्रैकिंग दिखाई दी {5}एनील्ड मिश्र धातु 600 और थर्मल रूप से इलाज किए गए मिश्र धातु के लिए लगभग 800 घंटे थे, लेकिन 12,000 घंटों के बाद भी थर्मल रूप से इलाज किए गए मिश्र धातु 690 में दरार नहीं देखी गई थी।

680 डिग्री एफ स्थैतिक तन्यता परीक्षणों में, मिल ने लगभग 2,900 घंटों के भीतर 600 दरारों को ठीक कर दिया, जबकि थर्मली उपचारित 690 में 7,000 घंटों के बाद कोई दरार नहीं दिखी। 760 डिग्री फ़ारेनहाइट त्वरित भाप परीक्षण में, मिल ने लगभग 1,000 घंटों के भीतर 600 दरारों को ठीक कर दिया, जबकि थर्मली उपचारित 690 में 6,000 घंटों के बाद कोई दरार नहीं दिखी।

[स्रोत] ईपीआरआई अनुसंधान को प्रतिस्थापन भाप जनरेटर (उदाहरण के लिए, दक्षिण टेक्सास परियोजना इकाई 1 आरएसजी, थर्मली उपचारित मिश्र धातु 690, वेस्टिंगहाउस डेल्टा 94 डिजाइन) के लिए एनआरसी लाइसेंसिंग सबमिटल्स में संक्षेपित किया गया है।

व्यावहारिक परिणाम: PWSCC प्रतिरोध (प्राथमिक जल में 10 से अधिक सुधार कारक) में लगभग एक परिमाण के मिश्र धातु की स्थिति का उन्नयन, यही कारण है कि थर्मली उपचारित मिश्र धातु 690 रिकॉर्ड की प्रतिस्थापन सामग्री बन गई।

मिल-एनील्ड बनाम थर्मली ट्रीटेड इनकोनेल 600

थर्मल ट्रीटमेंट (टीटी) एक अतिरिक्त नियंत्रित ताप चक्र है जिसे सामान्य मिल/समाधान एनीलिंग चरण के बाद 105515 घंटे के लिए लगभग 70033725 डिग्री पर लागू किया जाता है। यह मिश्र धातु 690 (और मिश्र धातु 600 में M7C3 - प्रकार के कार्बाइड) में अनाज की सीमाओं के साथ क्रोमियम समृद्ध M23C6 कार्बाइड को अवक्षेपित करता है, जो अनाज-सीमा क्रोमियम की उपलब्धता को बढ़ाता है और क्रोमियम-क्षीण क्षेत्र को कम करता है जो इंटरग्रेन्युलर क्रैकिंग को सक्षम बनाता है। मिल-एनील्ड (एमए) मिश्र धातु 600 वह स्वभाव है जिसे सेवा में सबसे अधिक पीडब्लूएससीसी का सामना करना पड़ा; टीटी मिश्र धातु 600 मापनीय रूप से अधिक प्रतिरोधी है लेकिन फिर भी टीटी मिश्र धातु 690 के बराबर नहीं है।

ऊष्मा-उपचार क्रम उतना ही मायने रखता है जितना रसायन शास्त्र। इष्टतम एससीसी प्रतिरोध के लिए, मिश्र धातु को पहले इतने उच्च तापमान पर घोल/मिल एनील्ड किया जाना चाहिए कि सारा कार्बन घोल में डाला जा सके (मिश्र धातु 690 के लिए, लगभग 1940 डिग्री फ़ारेनहाइट / 1060 डिग्री से ऊपर), फिर अनाज की सीमाओं पर कार्बाइड को अवक्षेपित करने के लिए थर्मल उपचार किया जाना चाहिए। प्रतिरोध तब सबसे बड़ा होता है जब अनाज की सीमाएं कार्बाइड से घनी होती हैं और मैट्रिक्स संवेदनशील नहीं होता है। यही कारण है कि भाप जनरेटर टयूबिंग को एक निर्दिष्ट ताप उपचार स्थिति के साथ आपूर्ति की जाती है, न कि केवल एक रसायन शास्त्र के साथ।

[स्रोत] एनआरसी लाइसेंसिंग दस्तावेज़; थर्मली ट्रीटेड मिश्र धातु 690 पर ईपीआरआई कार्यशाला की कार्यवाही; काई एट अल., परमाणु इंजीनियरिंग और डिजाइन 144 (1993)।

थर्मल उपचार मिश्र धातु 600 को पूरी तरह से क्यों नहीं बचाता?

थर्मल उपचार से मिश्र धातु 600 में सुधार होता है लेकिन इसे मिश्र धातु 690 के बराबर नहीं बनाया जा सकता है, क्योंकि दोनों मिश्र धातु क्रोमियम सामग्री {{2 }} मौलिक चर में भिन्न हैं। कार्बाइड अवक्षेपण से सुधार वास्तविक है (त्वरित परीक्षणों में लगभग 2-3x), लेकिन केवल 14-17% क्रोमियम के साथ मिश्र धातु में अभी भी प्राथमिक जल में अनाज की सीमाओं को दशकों तक संरक्षित रखने के लिए बहुत कम क्रोमियम आरक्षित है। मिश्र धातु 690 लगभग दोगुने क्रोमियम के साथ शुरू होता है, इसलिए इसकी अनाज सीमाएँ थर्मल उपचार से पहले भी सुरक्षित रहती हैं, और टीटी चरण फिर उस मार्जिन को और बढ़ा देता है।

यह इनकोनेल 600 कहानी का केंद्रीय धातुकर्म पाठ है: माइक्रोस्ट्रक्चर नियंत्रण कुछ हद तक मिश्र धातु के प्रदर्शन में सुधार कर सकता है, लेकिन मिश्र धातु की मौलिक रसायन विज्ञान को बदलने से विफलता मोड ही बदल सकता है। "प्रबंधनीय क्रैकिंग" से "कोई पुष्ट PWSCC विफलताओं" की ओर बढ़ने के लिए, उद्योग को केवल ताप उपचार ही नहीं, बल्कि मिश्र धातु को भी बदलना पड़ा।

इनकोनल 600 बनाम 690 बनाम 800एनजी

तीन मिश्र धातुएँ भाप जनरेटर टयूबिंग के इतिहास को परिभाषित करती हैं। मिश्र धातु 600 (एन06600) मूल पीडब्लूआर टयूबिंग थी लेकिन पीडब्लूएससीसी द्वारा विफल हो गई और इसे नए एससीसी -महत्वपूर्ण परमाणु कर्तव्य से सेवानिवृत्त कर दिया गया है। मिश्र धातु 690 (एन06690) ने क्रोमियम को दोगुना कर 27{11}}31% कर दिया है और अब यह थर्मल उपचारित रूप में वैश्विक मानक है, सेवा में पीडब्लूएससीसी ट्यूब विफलता की कोई पुष्टि नहीं हुई है। मिश्र धातु 800NG (N08800) वैकल्पिक पथ है, जिसे सीमेंस/KWU PWRs और CANDU डिज़ाइन द्वारा मानकीकृत किया गया है, जो इंटरग्रेनुलर हमले का विरोध करने के लिए उच्च क्रोमियम के बजाय नियंत्रित टाइटेनियम {{12} से {{14} कार्बन अनुपात का उपयोग करता है। उनमें से चुनाव रिएक्टर डिज़ाइन, द्वितीयक रसायन विज्ञान और संचित ऑपरेटिंग डेटा द्वारा तय किया जाता है - एकल प्रदर्शन संख्या द्वारा नहीं।

[स्रोत] एएसटीएम बी167/बी163/बी407/बी408; एएसएमई एसबी-163; ईपीआरआई और एनआरसी स्टीम जनरेटर सामग्री साहित्य।

स्टीम जेनरेटर टयूबिंग के लिए आपको कौन सा मिश्र धातु निर्दिष्ट करना चाहिए?

नए या प्रतिस्थापन पीडब्लूआर स्टीम जनरेटर टयूबिंग के लिए, थर्मली ट्रीटेड मिश्र धातु 690 (यूएनएस एन06690) निर्दिष्ट करें। यह वैश्विक मानक है, इसका सबसे मजबूत PWSCC रिकॉर्ड है, और यह दशकों के योग्यता डेटा द्वारा समर्थित है। मिश्र धातु 800NG KWU/सीमेंस और CANDU रिएक्टर डिजाइनों के लिए सही विकल्प है जो इस पर मानकीकृत हैं, जहां इसका लोहा {{5}निकल {{6}क्रोमियम संतुलन उन पौधों की माध्यमिक रसायन विज्ञान से मेल खाता है। मिश्र धातु 600 को नए एससीसी -महत्वपूर्ण परमाणु ट्यूबिंग के लिए निर्दिष्ट नहीं किया जाना चाहिए; यह गैर-परमाणु उच्च तापमान सेवा और अनुमोदित उम्र बढ़ने प्रबंधन कार्यक्रम के तहत प्रबंधित पुराने संयंत्र घटकों के लिए उपयुक्त रहता है।

मिश्र धातु 600 टयूबिंग वाले मौजूदा संयंत्रों के लिए, निर्णय एक जीवनचक्र है: उन्नत निरीक्षण (एडी करंट परीक्षण) प्लस प्लगिंग/स्लीविंग जारी रखें, या 690टीटी के साथ स्टीम जनरेटर प्रतिस्थापन की योजना बनाएं। लेन-देन में निरीक्षण का बोझ, प्लग की गई ट्यूबों से प्रवाह प्रतिबंध और प्रतिस्थापन की पूंजीगत लागत के विरुद्ध आउटेज समय शामिल है। अधिकांश उपयोगिताओं ने अंततः निष्कर्ष निकाला कि मिश्र धातु 690TT के साथ प्रतिस्थापन ही एकमात्र टिकाऊ मार्ग था।

व्यावहारिक चयन नियम - मिश्रधातु का कर्तव्य से मिलान

मिश्र धातु 600 बनाम 690 चयन के लिए पाँच नियम

• नियम 1Is the failure mode PWSCC in hot (>290 डिग्री) उच्च-शुद्धता वाला प्राथमिक जल? - यदि हां, तो मिश्र धातु 690टीटी निर्दिष्ट करें। यह प्राथमिक जल में 10 से अधिक सुधार कारक वाला वैश्विक मानक है और PWSCC ट्यूब विफलता की कोई पुष्टि नहीं हुई है।
• नियम 2क्या रिएक्टर KWU/Siemens PWR या CANDU (AECL) डिज़ाइन है? - यदि हां, तो मिश्र धातु 800एनजी (टीआई/सी 12:1 से अधिक या उसके बराबर) डिजाइन के लिए मानकीकृत विकल्प है और यह उस बेड़े के परिचालन रिकॉर्ड द्वारा पूरी तरह से समर्थित है।
• नियम 3क्या यह कर्तव्य गैर-परमाणु उच्च तापमान ऑक्सीकरण, कार्बराइजिंग या कास्टिक सेवा है? - यदि हां, तो इनकोनेल 600 पूरी तरह से योग्य है, अधिक किफायती है, और कोई पीडब्ल्यूएससीसी जुर्माना नहीं है।
• नियम 4क्या यह मौजूदा मिश्र धातु 600 भाप जनरेटर है? - इसे उन्नत एड़ी वर्तमान निरीक्षण, प्लगिंग और स्लीविंग के साथ प्रबंधित करें; जब ताप स्थानांतरण क्षमता या उपलब्धता सीमित हो जाए तो 690टीटी प्रतिस्थापन की योजना बनाएं।
• नियम 5क्या आप ऊष्मा-उपचार की स्थिति निर्दिष्ट कर रहे हैं? - इसे हमेशा स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट करें (मिल-एनील्ड बनाम थर्मली ट्रीटेड)। पीडब्लूएससीसी का प्रदर्शन स्थिति के साथ-साथ रसायन विज्ञान पर भी निर्भर करता है; टीटी 690, एमए 690 के समान उत्पाद नहीं है।

कोबाल्ट नियंत्रण और विकिरण खुराक

परमाणु सेवा में, सामग्री का चयन केवल क्रैकिंग - के बारे में नहीं है, बल्कि विकिरण क्षेत्र नियंत्रण के बारे में भी है। कोबाल्ट-59, एक प्राकृतिक अंश अशुद्धता, न्यूट्रॉन फ्लक्स के तहत कोबाल्ट -60 में परिवर्तित हो जाता है, एक मजबूत गामा उत्सर्जक जो रखरखाव आउटेज के दौरान कर्मियों की खुराक पर हावी होता है। मिश्र धातु 690 परमाणु ग्रेड इसलिए कोबाल्ट को बहुत कम स्तर (0.10% से कम या उसके बराबर, अक्सर 0.05% या 0.02% से कम या उसके बराबर) पर रखता है, और मिश्र धातु 690 मिश्र धातु 600 की तुलना में रिएक्टर कूलेंट में कम धातु आयन छोड़ता है, जिससे सक्रिय संक्षारण-उत्पाद निर्माण कम हो जाता है।

यही कारण है कि आधुनिक भाप जनरेटर टयूबिंग विनिर्देश कोबाल्ट, बोरॉन और अवशिष्ट तत्वों को कसकर सीमित करते हैं, और विकिरण खुराक में सुधार को एससीसी प्रतिरोध के साथ सामग्री चयन लाभ के रूप में क्यों माना जाता है। एक उपयोगिता के लिए, कम सक्रिय संक्षारण उत्पादों का मतलब है कम आउटेज खुराक - एक प्रत्यक्ष सुरक्षा और लागत लाभ जो पौधे के जीवन पर निर्भर करता है। परमाणु ग्रेड ट्यूबिंग निर्दिष्ट करते समय, केवल आधार रसायन ही नहीं, बल्कि सामग्री परीक्षण रिपोर्ट पर कोबाल्ट और बोरान सीमा की भी पुष्टि करें।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

प्रश्न: परमाणु भाप जनरेटर टयूबिंग के लिए इनकोनल 600 को क्यों चुना गया?

उत्तर: इनकोनेल 600 को 1960 के दशक में चुना गया था, क्योंकि इसकी उच्च निकल सामग्री (72% मिनट) इसे क्लोराइड तनाव संक्षारण क्रैकिंग के प्रति प्रतिरोधी बनाती है, इसमें मजबूत उच्च तापमान शक्ति और ऑक्सीकरण प्रतिरोध होता है, और यह उस समय उपयोग किए जाने वाले कास्टिक और फॉस्फेट माध्यमिक साइड केमिस्ट्री का प्रतिरोध करता है। यह प्रतिस्थापित ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स की तुलना में अधिक संक्षारण प्रतिरोधी था। इसकी बाद की कमजोरी - पीडब्ल्यूएससीसी - दशकों तक सेवा डेटा जमा होने तक स्पष्ट नहीं थी।

प्रश्न: पीडब्लूएससीसी क्या है और यह मिश्र धातु 600 को क्यों प्रभावित करता है?

उत्तर: PWSCC (प्राथमिक जल तनाव संक्षारण क्रैकिंग) लगभग 290-325 डिग्री पर उच्च शुद्धता वाले बोरेटेड प्राथमिक जल में एक अंतरग्रैनुलर क्रैकिंग तंत्र है। इसके लिए एक साथ तीन स्थितियों की आवश्यकता होती है: निरंतर तन्य तनाव, एक संवेदनशील सूक्ष्म संरचना, और गर्म प्राथमिक पानी के लंबे समय तक संपर्क। मिश्र धातु 600 असुरक्षित है क्योंकि इसका अपेक्षाकृत कम क्रोमियम (14-17%) सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म को स्थानीय रूप से टूटने की अनुमति देता है और अनाज की सीमाओं पर क्रोमियम की कमी से अंतर-कणीय दरारें शुरू होती हैं और बढ़ती हैं।

प्रश्न: मिल एनील्ड (एमए) और थर्मली ट्रीटेड (टीटी) मिश्र धातु 600 के बीच क्या अंतर है?

उत्तर: मिल{0}एनील्ड (एमए) मिश्र धातु 600 लगभग 900-1000 डिग्री पर एनील्ड किया गया घोल है और यह वह तापमान है जो सेवा में सबसे अधिक पीडब्लूएससीसी को झेलता है। थर्मली ट्रीटेड (टीटी) मिश्र धातु 600 को 10-15 घंटों के लिए लगभग 700-725 डिग्री पर अतिरिक्त ताप उपचार मिलता है जो अनाज की सीमाओं के साथ क्रोमियम कार्बाइड को अवक्षेपित करता है; यह नियंत्रित कार्बाइड नेटवर्क PWSCC प्रतिरोध में सुधार करता है (त्वरित परीक्षणों में MA 600 के मुकाबले लगभग 2-3x) लेकिन इसे मिश्र धातु 690TT के बराबर नहीं बनाता है।

प्रश्न: परमाणु उद्योग ने मिश्र धातु 600 से मिश्र धातु 690 पर स्विच क्यों किया?

ए: मिल में व्यापक पीडब्ल्यूएससीसी एनील्ड मिश्र धातु 600 ट्यूबों को महंगी प्लगिंग, स्लीविंग और समय से पहले भाप जनरेटर प्रतिस्थापन के लिए मजबूर किया जाता है। मिश्र धातु 690 (यूएनएस एन06690) क्रोमियम को लगभग दोगुना कर 27{8}}31% कर देता है, जो निष्क्रिय फिल्म को स्थिर करता है और प्राथमिक जल में 10 से अधिक के सुधार कारक द्वारा पीडब्लूएससीसी प्रतिरोध को बढ़ाता है। थर्मल रूप से उपचारित रूप में, 1980 के दशक के उत्तरार्ध से लगभग सभी प्रतिस्थापन और नए-निर्मित भाप जनरेटर मिश्र धातु 690TT का उपयोग करते हैं, आज तक PWSCC ट्यूब विफलता की कोई पुष्टि नहीं हुई है।

प्रश्न: क्या इनकोनेल 600 का उपयोग आज भी कहीं किया जाता है?

उत्तर: हाँ. इनकोनेल 600 का व्यापक रूप से गैर-परमाणु उच्च तापमान सेवा में उपयोग किया जाता है, जहां इसकी उच्च निकेल सामग्री उत्कृष्ट होती है: फर्नेस मफल्स, रिटॉर्ट्स, रेडियंट ट्यूब और हीट{4}लगभग 1095 डिग्री (2000 डिग्री फारेनहाइट) के ऑक्सीकरण प्रतिरोध के साथ फिक्स्चर का उपचार, कार्बराइजिंग और नाइट्राइडिंग वातावरण, रासायनिक और पेट्रोकेमिकल प्रसंस्करण, कास्टिक उत्पादन और गैस टरबाइन। घटक. यह उन कर्तव्यों के लिए पूरी तरह से योग्य है और किफायती है जहां उच्च तापमान वाले जलीय एससीसी को नियंत्रित करने वाला विफलता मोड नहीं है।

प्रश्न: भाप जनरेटर टयूबिंग के लिए कौन सी अन्य मिश्रधातुएं इंकोनेल 600 के साथ प्रतिस्पर्धा करती हैं?

ए: तीन प्रमुख भाप जनरेटर ट्यूब मिश्र धातुएं परमाणु ग्रेड (800एनजी) में मिश्र धातु 600 (एन06600), मिश्र धातु 690 (एन06690), और मिश्र धातु 800 (एन08800) हैं। बेहतर PWSCC प्रतिरोध के कारण मिश्र धातु 690TT आधुनिक वैश्विक मानक है। मिश्र धातु 800एनजी, कम से कम 12:1 के नियंत्रित टाइटेनियम से -कार्बन अनुपात के साथ, जर्मनी में सीमेंस/केडब्ल्यूयू पीडब्लूआर द्वारा मानकीकृत किया गया था और बाद में एईसीएल डिजाइनों के अनुसार बनाए गए CANDU दबावयुक्त भारी पानी रिएक्टरों ने साबित किया कि पीडब्लूएससीसी प्रतिरोध एक से अधिक धातुकर्म मार्गों द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।

प्रश्न: मैं न्यूक्लियर - ग्रेड इनकोनेल 600 या 690 टयूबिंग का सत्यापन कैसे करूँ?

ए: सामग्री परीक्षण रिपोर्ट (एमटीसी, एन 10204 3.1 या 3.2, या एएसएमई एसबी -163 प्रमाणन) की जांच करें: इसमें यूएनएस पदनाम (एन06600, एन06690, या एन08800), नियंत्रित कोबाल्ट और बोरान सीमा सहित रासायनिक संरचना, गर्मी उपचार की स्थिति (मिल {{8} एनील्ड बनाम थर्मली उपचारित), अनाज का आकार, यांत्रिक गुण, और बताया जाना चाहिए। गैर-विनाशकारी परीक्षा परिणाम (एडी करंट और अल्ट्रासोनिक परीक्षण)। परमाणु विशिष्टताओं के लिए पूर्ण पता लगाने की क्षमता और दोष मानदंड की भी आवश्यकता होती है जो लैप्स, सीम, ड्रॉ मार्क्स, दरारें और समावेशन को अस्वीकार करते हैं।

प्रश्न: क्या थर्मली उपचारित मिश्र धातु 690 अभी भी टूट सकती है?

उत्तर: थर्मली उपचारित मिश्र धातु 690 का क्षेत्र रिकॉर्ड उत्कृष्ट है, लेकिन यह पूरी तरह से प्रतिरक्षित नहीं है। मिश्र धातु 52/152 भराव धातुओं के साथ मिश्र धातु 690 के वेल्ड उच्च अवशिष्ट तनाव या वेल्ड दोष के तहत पीडब्लूएससीसी के लिए अतिसंवेदनशील हो सकते हैं, और कई देशों में द्वितीयक- पक्ष ओडीएससीसी अनुसंधान जारी है। सही निष्कर्ष यह है कि 690TT ने सुरक्षा मार्जिन को काफी हद तक बढ़ा दिया है और PWSCC को प्रमुख बेड़े के रूप में समाप्त कर दिया है {{8}टयूबिंग के लिए व्यापक विफलता मोड - लेकिन ध्वनि निर्माण, अवशिष्ट {10} तनाव नियंत्रण, और पानी {{11} रसायन नियंत्रण आवश्यक है।