|
Публикация в издании Энергетика и Электрификация 10’ 2002
Опыт применения технологии и материалов Plastocor-International SA
для антикоррозионной защиты трубных досок конденсатора турбины на Запорожской АЭС
А.Е.Коновалов, В.А.Баламут, Д.М.Черкасов, иженеры ОП „Запорожская АЭС” ГП НАЭК „Энергоатом” – Предприятие «Энергозащита окружающей среды» - фирма «Dipl.Ing.Ernst Kreiselmaier GmbH & Co. Wasser-und Metall-Chemie KG».
Проблема коррозионно-эрозионного износа поверхности трубных досок конденсаторов турбин является довольно острой практически на всех без исключения атомных электростанциях Украины. Повреждения подобного рода проявляются в виде многочисленных локальных истончений стенок трубной доски и концевых участков охлаждающих трубок, трещин на поверхности трубной доски, гидравлических неплотностей в местах завальцовки входных отверстий трубок. Вследствие этих дефектов возникают протечки циркуляционной охлаждающей воды в паровое пространство конденсаторов, что приводит к нарушениям водно-химического режима второго контура. Непринятие мер по своевременному устранению этих дефектов, как правило, ведет к повреждениям трубной части парогенераторов и выходу их из строя.
Являясь одним из главных факторов, снижающих показатели эксплуатационной надежности конденсаторов, механические повреждения коррозионного и эрозионного происхождения трубных систем конденсационных установок самым непосредственным образом сказываются и на общих параметрах надежности турбоустановок АЭС, что в свою очередь влечет за собой значительную недовыработку электрической энергии. Данные исследований свидетельствуют, что именно проблемы в работе конденсаторов турбин являются причиной почти 50 % всех потерь электроэнергии на АЭС, что сопоставимо с потерями, связанными с неисправностями самой турбины [1].
В статье [2] ее авторы на основе данных лаборатории надежности Запорожской АЭС приводят количественные показатели недовыработки электроэнергии пятью энергоблоками ЗАЭС за период 1991-1995 гг. из-за нарушения работы конденсаторов турбоустановок. Совокупно эти потери составили 3286,4 млн кВт, что эквивалентно полугодовому простою энергоблока мощностью 1000 МВт, При действующих ныне оптовых тарифах на электроэнергию, вырабатываемую на АЭС, финансовые потери могут быть оценены суммой около 12 млн дол. ежегодно.
Таким образом, мотивы, побуждающие повышать эксплуатационную надежность конденсаторов турбин, проистекают не только из технической потребности в этом, но и из экономической.
Различные пути и способы разрешения проблем коррозии, которой, как показала практика эксплуатации, подвержены практически все основные элементы и узлы конденсаторов турбин, исследуются достаточно давно. Так, еще в 1953 г, ВТИ (г. Москва) был предложен способ герметизации вальцовочных соединении путем нанесения специальных уплотняющих покрытии на поверхность трубных досок, В частности, ХТЗ применял на производимых предприятием конденсаторах о качестве уплотняющих битумные покрытия [2]. Практика эксплуатации показала, что эти материалы дают лишь кратковременный защитный эффект.
С 1958 г. стали известны и получили достаточно широкое распространение в электроэнергетике защитные материалы и технологии Рlastocor немецкой фирмы «Dipl.Ing.Ernst Kreiselmaier GmbH & Co. Wasser-und Metall-Chemie KG».
Антикоррозионные материалы Рlastocor созданы на основе комплекса эпоксидных смол и к настоящему времени с успехом применены более чем на 6 тыс. объектов в 43 странах мира.
К существенным преимуществам покрытия Рlastocor перед другими покрытиями относятся его химическая и электрическая нейтральность, нетоксичность, устойчивость к износу и старению. Материал Рlastocor является диэлектриком, не содержит растворителей, невосприимчив к воздействию морской воды, каустиков, масел, щелочной деминерализованной воды, устойчив в кислотной среде и не разрушается в температурных воздействиях до 90°С во влажной среде и до 140°С в сухой среде. Покрытие Рlastocor не наносит ущерба окружающей среде.
Технология Рlastocor позволяет бороться со следующими типами коррозии в конденсаторах:
общей, вызванной турбулентностью и воздействием твердых частиц;
химической, обусловленной химической активностью охлаждающей воды (засоленность, загрязненность, воздействие отложений);
гальванической (контакт разнородных металлов, помещенных в электролит);
коррозией напряжения, возникающей из-за перевальцовки концевых участков трубок;
микробиологической, происходящей вследствие воздействия на металл микроорганизмов, обитающих в трещинах, очагах эрозии, неплотных соединениях и т.п.
При точном соблюдении технологии нанесения покрытия Рlastocor зарегистрированный и доказуемый срок его службы составляет не менее 25 лет. Вышеперечисленные качества обусловливают преимущества технологии Рlastocor перед другими способами обработки трубных досок конденсаторов турбин для целей профилактики и предотвращения коррозионных процессов, а эффект от применения технологии вполне оправдывает все финансовые затраты на нее.
При плановом ремонте турбины энергоблока №4 ЗАЭС в январе-феврале 2002 г. в связи со значительным проявлениями очагов коррозии на поверхности трубных досок, а особенно в местах завальцовки теплообменных трубок, предприятие «Энергозащита окружающей среды» (г. Киев) выполнило комплекс работ по антикоррозионной защите поверхности трубных досок конденсаторов SD 12A и SD 13Б. Работы производились по лицензионной технологии фирмы «Dipl.Ing.Ernst Kreiselmaier GmbH & Co. Wasser-und Metall-Chemie KG» (Германпя) с использованием материалов Рlastocor 400К и Рlastocor 2000.
На Запорожской АЭС эксплуатируются турбоагрегаты К-1ООО-60/1500-2 производства ОАО «Турбоатом» г. Харьков с тремя отдельными двухходовыми конденсаторами типа К-33160 на одну турбину, включенными параллельно, по одному на каждый цилиндр низкого давления (ЦНД). Площадь трубных досок одного конденсатора — около 105 м², соответственно общая площадь трубных досок всех конденсаторов одной турбоустановки — 315 м2. Материал трубных досок — нормальная сталь Вст ЗГпс 4 ГОСТ N14637—69.
Количество теплообменных трубок в одном конденсаторе - 26936 штук, материал трубок – сплав МНЖ 5-1, длина трубки - 14 м. Охлаждающая циркуляционная вода на ЗАЭС в связи с недостаточным объемом пруда-охладителя и ограниченными возможностями его продувки характеризуется высоким содержанием солей, что существенно активизирует коррозионные процессы в конденсаторе.
Процедуре нанесения защитного покрытия Рlastocor предшествовала обработка поверхности трубной доски и концевых частей теплообменных трубок дробеструйными агрегатами с применением абразивного материала из мелкогранулированных шлаков доменного производства. Этот процесс обеспечил удаление с обрабатываемых поверхностей карбонатных отложений и остатков износившегося уплотняющего покрытия. В результате абразивной обработки подготовленная поверхность имела степень чистоты не хуже SА 2,5 и шероховатость не менее 65 mu. Покрытие наносилось послойно: первоначально в два слоя нанесена грунтовка Рlastocor 400К, а после термической сушки поверхностей произведено нанесение основного материала Рlastocor 2000. Толщина основного покрытия после выравнивания и шлифовки поверхностей составляет 4—5 мм по всей площади трубных досок, подвергнутых обработке. Также отдельно обработан каждый из входов теплообменных трубок путем разделки его под спрофилированный диффузор, что существенно уменьшает турбулентность потока циркуляционной воды, являющейся причиной эрозии на входных участках теплообменных трубок.
Специальная обработка входных отверстии трубок путем формирования конического профиля также имеет немаловажное значение для обеспечения нормальной работы интегрированной системы шариковой очистки (производства фирмы «Тапрогге Гмбх»), которой оснащен конденсатор турбины энергоблока №4 ЗАЭС.
Особо следует отметить, что технологические сроки, необходимые для выполнения полного комплекса работ по нанесению защитного покрытия Рlastocor, существенно зависят от полноты и качества подготовительных работ, предшествующих собственно процессу нанесения покрытия, а также от квалификации персонала, выполняющего работы- Это обстоятельство учитывалось при выполнении работ на энергоблоке №°4 ЗАЭС с целью безусловного соблюдения общего графика ППР на блоке.
После завершения работ по нанесению покрытия Рlastocor были произведены несколько пробных пусков циркуляционных насосов ОПВ10-185ЭГ с расходом охлаждающей воды 56000 м/ч. Температура циркуляционной воды на выходе составляла 18—20 °С; рН —8,5, Жкарбон-3,7мг-экв/кг, солесодержание — 733,30 мг/л. Последующие осмотры трубных досок конденсаторов показали отсутствие трещин, вспучиваний и отслоений нанесенного защитного материала. Покрытие надежно обеспечивает плотность и герметичность вальцовочных соединений по трубчатке, выдерживает ударные нагрузки при подаче охлаждающей воды от насосов. Механические характеристики материала Рlastocor соответствуют напорным (расходным) параметрам циркуляционных насосов.
Учитывая первый положительный опыт применения покрытий Рlastocor на энергоблоке №4, Запорожская АЭС предполагает использовать данные материалы также и на конденсаторах остальных энергоблоков станции, дополнив при этом комплекс противокоррозионных работ покрытием концевых участков теплообменных трубок на глубину до 150 мм с применением технологий Рlastocor – inlet.
Выводы:
1. Антикоррозионные покрытия Рlastocor, нанесенные на поверхность трубных досок конденсаторов турбины К-1000-60/1500-2 энергоблока №4 ЗАЭС комплексно обеспечивают поддержание нормативных показателей работы конденсаторов, в том числе:
препятствуют коррозионно-эрозионнoму разрушению основных конструктивных элементов конденсатора;
устраняют присосы циркуляционной воды в паровое пространство конденсатора, исключая тем самым нарушение ВХР второго контура и повреждения ПГ;
увеличивают эксплуатационный ресурс теплообменных трубок, трубных досок и конденсатора в целом;
совместно с применением ИСШО способствуют существенному повышению коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) энергоблока.
2. Покрытие Рlastocor высокотехнологично, нетоксично, антиадгезийно, отвечает нормам экологической безопасности.
3. Финансовые затраты на применение технологии Рlastocor целиком оправданы и окупаются в кратчайшие сроки за счет уменьшения недовыработки электроэнергии, имеющей место из-за коррозии в конденсаторах ,
4. Антикоррозионные покрытия и технологии Рlastocor могут быть рекомендованы в качестве высокоэффективного способа борьбы с коррозией и эрозией в конденсаторах турбин, а также и в иных критичных узлах энергоблоков АЭС, ТЭС н ТЭЦ, подвергающихся в процессе эксплуатации коррозионному воздействию.
Список литературы
1.Баран Л.С. Система комплексной диагностики конденсационных установок паровых турбин // Труды НПО ЦКТИ.-Л., 1992.-Вып. 237.
2. Антонович А.В., Бутовский Л.С. Влияние повреждении трубной системы конденсаторов на экономичность турбоустановок ТЭС и АЭС / / Энергетика и электрификация,— 2001.— №7.— С, 29—34,
|
