Эксплуатационные пределы.

РУ должна быть разгружена с регламентной скоростью и переведена в состояние "холодный останов":

- при отклонении любого из нормируемых показателей качества продувочной воды ПГ:

• Удельная электропроводимость Н-катионированной пробы более 15 мкСм/см;

• pH – менее 6,0 или более 10,5 единиц;

• концентрация хлоридов более 500 мкг/дм³;

• концентрация сульфат-ионов более 1000 мкг/дм³_;

• концентрация натрия более 1500 мкг/дм³,

- при отклонении любого из нормируемых показателей качества питательной воды ПГ:

• Удельная электропроводимость Н-катионированной пробы более 1,0 мкСм/см

• массовая кислорода более 100 мкг/дм³

- при истечении времени третьего уровня действия.

Прекращение разгрузки или расхолаживания и последующий подъем мощности или разогрев возможны только после устранения причины нарушения и достижения значений показателей качества продувочной воды ПГ, соответствующих первому уровню действия.

Пассивация – перевод поверхностного слоя металла из активного состояния в пассивное с целью придания ему коррозионной устойчивости при разуплотнении (контакт вскрытого оборудования с окружающей средой) для проведения ремонта.

Перед остановом блока для проведения ремонтных работ с разуплотнением контура необходимо провести пассивацию 2к в течении 24-48 часов гидразин-гидратом с поддержанием концентрации его в питательной воде на уровне 500-1000 мкг/дм3. При этом происходит образование магнетита Fe3О4, пассивной окисной пленки, предотвращающей коррозию металла.

При проведении пассивации открывают сдувку с деаэратора для удаления аммиака (избыток гидразина разлагается с образованием аммиака, а аммиак агрессивен к медным трубкам конденсатора).

Перед началом пассивации перевести подпитку системы охлаждения статора генератора от БЗК или напора КЭН соседнего блока. Вода, циркулирующая в системе и обмотке, должна обладать высокими диэлектрическими свойствами, поэтому систему необходимо заполнять дистиллятом (ОК с напора КЭН или химически обессоленной водой от НБЗК) с удельным электрическим сопротивлением не менее 200 кОм·см.(Сигнализация)

ХАЙД-АУТ - процесс вывода солей из отложений ПГ с продувочной водой при изменении мощности, за счет изменения расходов питательной воды в ПГ.

Перечень и характеристики основных показателей качества рабочей среды 2 к.

Водородный показатель – десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком.

Вода является слабым электролитом и диссоциирует на ионы Н⁺ и ОН^-, которые находятся в равновесии с недиссоциированными ионами воды: Н₂ОН⁺+ОН^-

И з уравнения видим, что концентрации ионов Н⁺ и ОН^- одинаковы. Экспериментально установлено, что в 1л воды при температуре 22С диссоциации подвергаются лишь 10^-7моль и при этом образуется 10^-7моль/л ионов Н⁺ и 10^-7моль/л ионов ОН^-.

Произведение концентраций ионов водорода и гидроксильных ионов в воде называется ионным произведением воды и при определенной температуре есть величина постоянная.

При температуре 22С К_в = Н⁺ ОН^- = 10^-7 10^-7 = 10^-14л.

Если к воде прибавить кислоту, то [Н+] станет больше 10-7моль/л,и наоборот, если к воде прибавить щелочь, то [Н+] станет меньше 10-7моль/л, а[ОН-] больше 10-7моль/л. Таким образом кислотность и щелочность раствора можно выражать либо через концентрацию ионов Н+, либо ионов ОН-. На практике пользуются первым способом. Для нейтрального раствора [Н+]=10-7, для кислого [Н+]>10-7, для щелочного [Н+]<10-7моль/л.

Для нейтрального раствора Н⁺ = 10^-7, для кислого Н⁺  10^-7, для щелочного Н⁺  10^-7моль/л.

Через водородный показатель реакция среды характеризуется:

нейтральная – рН=7, кислая – рН7, щелочная – рН7.

Общая жесткость – (Ж_о) воды определяется суммарной концентрацией в ней катионов Cа₂⁺ и Мg₂⁺ и выражается в эквивалентных единицах (мг-экв/дм³) или (мкг-экв/дм³). Общая жесткость подразделяется на карбонатную и некарбонатную. Первая обусловлена присутствием бикарбонатов и карбонатов кальция и магния, вторая присутствием солей сильных кислот-сульфатов и хлоридов. При длительном кипячении воды, обладающей карбонатной жесткостью, в ней появляется осадок, состоящий главным образом из карбоната кальция СаСО₃, и одновременно выделяется СО₂

Са (НСО₃) = СаСО₃ + СО₂ + Н₂О

Поэтому карбонатную жесткость называют временной. Жесткость, остающаяся после кипячения называют постоянной.

Жесткость конденсата обусловлена в основном присосами охлаждающей воды. С ростом содержания солей жесткости – С_a ²⁺_, M_g ²⁺ – резко увеличивается количество отложений на поверхностях нагрева.

Общей щелочностью – ( Щ_о ) называют сумму концентраций всех анионов слабых кислот и гидроксильных ионов за вычетом концентрации ионов водорода:

Щ_о =  (С_АН + С_ОН- - С_Н+ ), мг-экв/кг

Различают бикарбонатную щелочность Щ_б (НСО₃ ^-), карбонатную щелочность Щ_к (СО₃ ^2-), силикатную щелочность Щ_С ( HSiO₃ ^-, SiO₃ ^2- ), гидратную щелочность (Щ_Г (ОН^-), фосфатную щелочность Щ_Ф (Н₂РО₄ ^-, НРО₄ ^2-, РО₄ ^3-):

Щ_О = Щ_б + Щ_К + Щ_С + Щ_Ф + Щ_Г

Удельная электрическая проводимость растворов – æ является важным показателем качества воды 2 контура, указывающем на суммарную концентрацию ионогенных примесей

Характеризуется электрической проводимостью 1 см³ жидкости с размером граней 1 см и выражаемая в См/см (Ом^-1  см^-1). Удельная проводимость воды, не содержащих примесей, при 20⁰С составляет 0,04 мкСм/см и определяется переносом в электрическом поле только ионов Н⁺и ОН^-. Удельная проводимость воды зависит от температуры, концентрации и типа раствора (электролита), степени его диссоциации и скорости движения ионов. Она является групповым показателем и характеризует содержание в воде ионов всех растворенных веществ.

Способность раствора проводить электрический ток характеризуется его удельной электрической проводимостью, которая пропорциональна в основном количеству находящихся в нем ионов и. следовательно, концентрации и степени диссоциации растворенных веществ.

Степень диссоциации вещества – это отношение числа его молекул, распавшихся на ионы, к общему числу молекул вещества в растворе.

Зависимость между удельной электрической проводимостью раствора, помещенного между электродами кондуктометрической ячейки, и его сопротивлением характеризуется формулой:

æ = 1 / RС, мкСм/см

R – сопротивление раствора, Ом;

С – электрическая постоянная ячейки ( константа), см.

Качество воды в системах охлаждения статора генератора характеризуется удельным сопротивлением. Это величина обратная удельной электрической проводимости раствора:

p = 1/ æ, Ом•см

Содержащиеся в воде недиссоциированные соединения, коллоидные и взвешенные вещества практически не оказывают влияния на удельную электрическую проводимость растворов. Например, кремниевая кислота – очень слабый электролит – не будет существенно влиять на измеряемую æ.

Содержание продуктов коррозии в конденсате может существенно колебаться в зависимости от режима работы оборудования, возрастая в пусковые периоды и периоды переменных нагрузок.

К основным растворенным загрязнениям относятся: соли кальция – Ca²⁺ (Ca(OH)₂, CaSO₄ CaSiO₃), магния – Mg²⁺ ((Mg(OH)₂, MgCo₃, MgF₂)), натрия – Na⁺ ((NaCl, Na (OH)), аммония – NO₂^- NO₃^-, кремниевая и угольная кислота – SiO₃ ^2-, SiO₂^-, СO₃ ^2- (Н₂SiO₃, H₄SiO₄, H₂CO₃, HCO₃, CO₂), соединения железа – Fe²⁺, Fe³⁺ ((Fe(HCO₃)₂, Fe(OH)₃, Fe₂O_3, Fe₃O₄)), меди – CuO, Cu₂O, органические вещества, кислород – О₂, сульфаты – SO₄ ^2-, хлориды – Cl^-, масла и нефтепродукты.

Основную массу загрязнаний в нерастворенном состоянии составляют продукты коррозии конструкционных материалов пароводяного тракта. В качестве конструкционных материалов 2 контура АЭС с боками ВВЭР-440 широко применяются углеродистые стали, сплавы на основе меди, нержавеющие аустенитные стали, высоколегированные хромом и никелем. Продукты коррозии сталей и медных сплавов переходят в теплоноситель в растворенной форме, а также в виде коллоидной и грубодисперсных форм, т.е шлама.

Концентрация железа и меди: во-первых – характеризуют коррозионную ситуации конденсатно-питательного тракта; во-вторых – повышение концентрации приводит к превышению предела растворимости их соединений и, как следствие – к образованию накипей и шламообразованию. Медь, являясь электроположительным металлом образует катодные участки на материалах парогенератора и стимулирует процесс электрохимической коррозии.

Источники их попадания кроме коррозионных процессов, это присосы охлаждающей воды в конденсаторе и подогревателях.

Содержание продуктов коррозии в конденсате определяется применяемым ВХР, способом консервации в период плановых ремонтов и режимов отмывки при пуске.

Масла и тяжелые нефтепродукты могут поступать во 2 контур с присосами охлаждающей воды в конденсаторе, через неплотности уплотнений насосного оборудования. Наличие масла в воде 2 контура очень влияет на снижение обменной емкости ионитов ФСД БОУ. Пригорая на поверхностях нагрева, образует отложения, снижающие теплоотдачу и экономичность. Продукты высокотемпературного термолиза органических соединений –это отложения, имеющие в своем составе вещества относительно плотной структуры и практически не растворяются в минеральных кислотах. В связи с низкой теплопроводностью таких отложений наличие их даже при невысоких тепловых нагрузках приводит к перегреву металла с последующим разрушением.

Содержание Nа⁺ в воде влияет на увеличение æ воды и как следствие увеличивается скорость коррозии конструкционных материалов. В присутствии ионов Nа⁺ происходит щелочное охрупчивание нержавеющих сталей.

Высокие концентрации хлорид и сульфат-ионов приводят к увеличению скорости коррозии , особенно в присутствии кислорода. Для аустенитных сталей в этих условиях протекает процесс коррозионного растрескивания.

Присутствие хлоридов – Cl^– в конденсате обусловлено присосами охлаждающей воды в конденсаторе или подогревателях. Исчерпавший свой ресурс и вовремя не выведенный из работы анионит ФСД БОУ также даст лавинообразный выход Cl во 2 контур. Аустенитные нержавеющие стали при воздействии на них механических напряжений при одновременном присутствии в теплоносителе кислорода и хлор иона подвергаются особому виду разрушения – коррозионному растрескиванию. Разрушение защитной окисной пленки происходит по границам кристалла.

Хлориды являются также стимуляторами кислородной коррозии углеродистой стали. Ионы хлора способны адсорбироваться окисными пленками и вытеснять из них кислород. В результате в точках адсорбции получается растворимое хлористое железо, метал при этом оголяется и подвергается дальнейшей коррозии. Это ведет к локальному растрескиванию пленки и образованию пор.

Присутствие сульфатов (SO₄^2-) – в конденсате могут быть обусловлены присосами охлаждающей воды в конденсаторе т.к цирк вода обрабатывается серной кислотой – H₂SO₄ для снижения накипеобразования в конденсаторе. Причиной может быть некачественное разделение ионитов перед регенерацией, перевод части анионита в сульфатную форму и выходу в питательный тракт сульфат-ионов. Сульфаты влияют на снижение рН среды и рост коррозийных процессов.

Источником попадания кремниевой кислоты – H₂SiO₃^2– в конденсат являются присосы охлаждающей воды в конденсаторах и подогревателях. Силикаты поступают в растворенной или коллоидной форме, последние значительно хуже задерживаются анионитом и поступают в питательную воду, где частично осаждаются в проточной части турбины, а частично возвращаются на БОУ в растворенном виде.

Угольная кислота –HCO₃ ^- - попадает в конденсат вследствие присосов углекислого газа СО₂ из воздуха через неплотности вакуумной системы , присосов охлаждающей воды через неплотности водяной системы конденсатора и подогревателя сетевой воды. Угольная кислота удаляется из конденсата на анионите ФСД БОУ, а также в конденсаторе и деаэраторе.

Влияние углекислого газа на коррозию углеродистой стали сводится не только к понижению рН и повышению содержания ионов водорода в соответствии с реакцией:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃ НСО₃ ↔ Н⁺ + СО₂

В результате катодных реакций восстановления иона водорода протекает электрохимическая коррозия углеродистой стали с водородной деполяризацией.

Н⁺ + е^- → Н; Н + Н → Н₂

При одновременном присутствии в воде О₂ и СО₂ корозия углеродистой стали протекает двумя параллельными путями:

– с водородной деполяризацией и кислородной по реакции: О₂ + 2Н₂О + 4е → 4ОН^-

В результате водородной деполяризации на катодных участках выделяется молекулярный водород Н₂ , в результате кислородной деполяризации на катодных же участках образуются ионы ОН^-. Анодные участки металла растворяются, посылая в раствор ионы Fe²⁺, которые с ионами ОН^- образуют Fe(OH)₂. В присутствии кислорода Fe(OH)₂ окисляется до Fe(OH)₃:

4Fe(OH)₂ + О₂ + 2Н₂О → 4Fe(OH)₃

При параллельных процессах кислородной и водородной деполяризации твердая фаза гидрооксидов железа, имея слабое сцепление с поверхностью металла, поступает в питательную воду.

Углекислый газ является слабым электролитом. Тем не менее низкие значения рН, создаваемые углекислотой, в коррозионном отношении более опасны, чем те же значения рН, создаваемые минеральными кислотами (НСl, Н₂SО₄). Минеральные кислоты образуют с железом устойчивые соединения и «срабатываются». Углекислый газ в процессе коррозии практически не расходуется. Под действием углекислоты происходит смыв защитной окисной пленки в местах с большой скоростью среды. FеСО₃ + 2Н₂О = Fе(ОН)₂ + Н₂СО₃

Наибольшая агрессивность СО₂ проявляется при повышенной температуре на участке от деаэраторов до парогенераторов, в основном в местах с повышенной скоростью воды (регулирующих и обратных клапанах, трубных пучках ПВД и т.д.)

Таким образом, в воде одновременно присутствуют бикарбонат ионы, карбонат ионы и свободная угольная кислота. Соотношение между различными формами угольной кислоты определяется при постоянной температуре концентрацией ионов водорода, т.е. рН воды. При низком значении рН вся угольная кислота находится в форме растворенного СО_2.

С увеличение рН доля СО² уменьшается, а увеличивается доля НСО₃^-. При рН 8,35 практически все формы углекислоты переходят в НСО₃^-. Дальнейшее увеличении рН приводит к переходу иона НСО₃ в ион СО₃^-.

Поступление кислорода-О₂ во 2 контур происходит через неплотности сальниковых уплотнений насосов КЭН-1 ступени и вакуумную систему. Кислород является сильным окислителем металла и влияет на скорость коррозии конструкционных материалов. Основная роль кислорода при коррозии теплосилового оборудования сводится к деполяризации катодных участков. Скорость этого процесса зависит от содержания кислорода и интенсивности перемешивания воды, что связано с увеличением скорости доставки кислорода к корродирующей поверхности. Удаление О₂ осуществляется в деаэраторе и при вводе во2 контур гидразин-гидрата.

Для воды 2 контура предусмотрена коррекционная обработка воды. Для химического обескислороживания теплоносителя во 2 контур вводится гидразин-гидрат – N₂H₄.

Взаимодействие гидразина с кислородом описывается уравнением:

N₂H₄ · H₂O + O₂ → N₂ + 3H₂O

или косвенно: гидразин восстанавливает соединения трехвалентного железа до двухвалентного, а кислород расходуется на окисление железа.

4Fe(ОН) ₃ + N₂Н₄  4Fe(ОН) ₂ + 2Н₂О + N₂ 4Fe(ОН) ₂ + О₂ + 2Н₂О  4Fe(ОН)₃

Скорость протекания данной реакции зависит от: – избытка гидразина, t ^OC среды, время взаимодействия, рН среды, скорости потока, присутствии катализатора.

Т > 60 ^O C; t мин, рН=9-11 ед; С^ИЗБ N₂H₄ =2-3 СО₂; Катал.= Cu²⁺.

При введении гидразина в питательную воду он взаимодействует с окислами металлов, неизбежно присутствующих в пароводяном тракте.

Реакции протекают по формулам:

6Fe₂O₃ + N₂H₄ → N₂ + 2H₂O + 4Fe₃O₄ 2Cu₂O + N₂H₄ → 4Cu +2H₂O + N₂

4Fe(OH)₃ + N₂H₄ → 4Fe(OH)₂ +4H₂O + N₂ 3Cu₂O + N₂H₄ → 6Cu + 2H₂O + N₂O

При температурном разложении избыточного гидразин-гидрата образуется аммиак – NH₃. Гидразин разлагается: 2N₂Н₄  N₂ + 2NН₃ 2N₂Н₄  2NН₃ + Н₂+ N₂

и частично является источником аммиака и водорода в теплоносителе.

Накопление в контуре аммиака приводит к постепенному увеличению рН теплоносителя больше нормируемых значений, особенно в периоды пассивации. При этом увеличивается скорость коррозии, особенно медесодержащих сплавов - латуневых. Повышенное содержание аммиака (более 1000 мкг/кг) в конденсате значительно активизирует коррозионное разрушение латуни трубной системы, особенно в присутствии кислорода. Избыток аммиака удаляется из контура на катионите ФСД БОУ и при открытии сдувки с деаэратора в атмосферу.

При необходимости (рН продувочной воды ПГ менее 8,3 ед.) и для создания щелочной среды в зоне накопления шлама производится подщелачивание питательной воды гидроокисью лития – LiOH до нормированных величин.

LiOH связывал бы хлориды и сульфаты в соединения LiCl и Li₂SO₄ тем самым создавая нейтральную среду. Гидроокись лития благоприятно влияет на металл оборудования, но при пере дозировке может привести к образованию труднорастворимых соединений лития с железом. При этом необходимо помнить, что суммарная эквивалентная концентрация ионов натрия и лития, определенная в продувочной воде не должна превышать 13 мкг-экв/дм³. Перещелачивание приводит к щелочному охрупчиванию металла, особенно в зонах упаривания раствора.

В районе горячего коллектора между 9  11 дистанционирующими решетками скапливается отслоившийся от поверхности теплообмена при работе блока железо-окисный шлам, который имеет очень развитую поверхность. В зоне шлама соли в котловой воде концентрируются от 100 до 10000 раз.

Щелочь при больших концентрация активно растворяет защитные пленки с образованием ферритов щелочных металлов.

В процессе эксплуатации АЭС происходит непрерывное поступление тех или иных примесей, загрязняющих теплоноситель 2 контура. Поэтому, поддержание чистоты теплоносителя на должном уровне, предотвращение процесса отложения солей или снижение скорости их образования, организуемое путем вывода примесей, является основой надежной и экономической работы блока.

Существует несколько источников загрязнения пароводяного тракта 2 контура АЭС:

• присосы охлаждающей воды через неплотности конденсаторов турбины, турбо-питательных насосов, бойлеров теплосети и др.;

• присосы воздуха через неплотности вакуумной части конденсатного тракта;

• подпиточная вода после химводоочистки;

• конденсат дренажных баков;

• продукты деструкции ионообменных материалов;

• регенерационные растворы и отмывочные воды ионообменных установок при нарушении технологии регенерации;

• посторонние примеси реагентов, применяемых для коррекции водно-химического режима;

• вынос продуктов коррозии конструкционных материалов оборудования и трубопроводов второго контура;

• протечки турбинного масла через неплотности системы смазки.

Основными источниками Nа⁺ – натрия в тракте 2 контура являются:

• присосы охлаждающей воды в конденсаторе турбины;

• химобессоленная вода;

• реагенты, дозируемые во второй контур для коррекции ВХР;

• БОУ из-за некачественного разделения ионитов перед регенерацией и перевод части катионита в натриевую форму или не своевременный вывод ФСД на регенерацию.