MX2013000865A - Metodo para suprimir la corrosion en una planta de proceso , y planta de proceso. - Google Patents

Abstract

En la planta de proceso descrita, para los ciclos de agua no desgasificada a través de un sistema que tiene un generador de vapor (2), turbinas (3, 5), un condensador (6) y calentadores (7, 8), una sustancie protectora se adhiere a los calentadores (7, 8), generador de vapor (2) y a la tubería del sistema que está en contacto con el agua no desgasificada.

Description

MÉTODO PARA SUPRIMIR LA CORROSIÓN EN UNA PLANTA DE PROCESO Y PLANTA DE PROCESO Campo Técnico La presente invención se relaciona a un método para suprimir la corrosión de tubos, dispositivos, maquinarias y similares que constituyen una planta y también se relaciona a una planta.

Tecnología Antecedente Una planta de energía térmica y una planta de energía nuclear provistas generalmente con un sistema que acciona una turbina con vapor generado por un generador de vapor y regresa el agua condensada al generador de vapor. Puesto que, los tubos y/o dispositivos de tal sistema se pueden dañar debido a la corrosión durante la operación, se han tomado contramedidas para tal daño para reducir la corrosión.

Por ejemplo, en sistemas secundarios de plantas de energía nuclear de agua presurizada actuales, tales contramedidas como manejo de agua de reposición y manejo de químicos para el tratamiento de agua están siendo tomadas para prevenir la infiltración de impurezas en el sistema a fin de prevenir los problemas de corrosión en los generadores de vapor y turbinas. A fin de suprimir la corrosión de los dispositivos y tubos que constituyen un sistema, se toman contramedidas para obtener una atmósfera desoxidada y reductora mediante el control de pH con el uso de ajustadores de pH e inyección de hidrazina. Adicionalmente, se han tomado otras diversas contramedidas o procedimientos, tales como instalación de un dispositivo de desalinización y la operación apropiada del mismo para remover impurezas infiltradas del sistema, instalación de un sistema de limpieza y un sistema de recolección soplada por generador de vapor, e instalación de un desaireador para reducir el oxigeno disuelto.

El desaireador se coloca para desairear agua circulante del sistema y para reducir el oxigeno de la transferencia al generador de vapor. El desaireador actúa para suprimir el incremento en el potencial de corrosión de los miembros estructurales debido a la contribución de oxigeno. Conforme la concentración de oxigeno se incrementa, el agrietamiento tal como agrietamiento por corrosión intergranular y agrietamiento de corrosión bajo tensión se presenta debido al incremento potencial.

Mientras tanto, la elución de iones de metal de los tubos y similares es un fenómeno típico que se presenta en agua caliente de alta temperatura. La elución de iones de metal provoca problemas operacionales atribuidos a la corrosión de miembros estructurales así como también tubos y otros miembros, y ejerce varias influencias tales como incremento en la frecuencia de mantenimiento. Por otra parte, los iones de metal eluidos se depositan o se cristalizan como un óxido en porciones de alta temperatura en el sistema, tal como superficies de tubo y el generador de vapor, que provoca un fenómeno de agrietamiento por corrosión debido al incremento potencial. Puesto que el óxido adherente provoca deterioro en la transferencia de calor, el óxido necesita ser removido sobre una base periódica mediante limpieza química.

De esta manera, tales fenómenos como elución y corrosión de metal se pueden gradualmente acumular durante una operación o funcionamiento de planta a largo plazo y puede provocar posiblemente desastre en algún punto sin aviso. A fin de evitar tales fenómenos, los químicos tales como amoníaco e hidrazina se inyectan para el control de pH para implementar la desaireación para reducir la elución de hierro del sistema como una contramedida para prevenir la afluencia de hierro en el generador de vapor.

A fin de eliminar la concentración de álcali en una porción de horquilla, se han hecho varias sugerencias para el control de calidad de agua, tal como manejo de concentración de cloruro de hierro y control de concentración de oxígeno disuelto .

Documento de la Técnica Previa Documento de Patente Documento de Patente 1: Publicación de patente japonesa abierta al público No. 2010-96534 Documento de Patente 2: patente japonesa No. 3492144 Descripción de la Invención Problemas a Ser Resueltos por la Invención Como se describe en lo anterior, los métodos de supresión de corrosión convencionales no solo necesitan varios dispositivos tal como un desaireador y dispositivos de inyección química y de control para la supresión de corrosión, sino también requieren la ejecución del control de concentración química y estricto control de química del agua. En consecuencia, el equipo se agranda y se complica el control de operación, lo cual provoca incremento en los costos de equipo y costos de operación de las plantas.

La presente invención se ha hecho en consideración de las circunstancias mencionadas en lo anterior, y un objetivo de la misma es proporcionar un método para suprimir la corrosión en una planta y una planta en la cual un miembro estructural de un sistema que tiene un generador de vapor y una turbina se deposita con una sustancia protectora para lograr la reducción en los costos de equipo y costos de funcionamiento.

Medios para Resolver el Problema A fin de resolver el problema en la técnica convencional mencionada en lo anterior, la presente invención proporciona un método para suprimir la corrosión en una planta que incluye un sistema que está provisto con un generador de vapor, una turbina, un condensador y un calentador en el cual agua no desaireada circula, en donde la deposición de un miembro estructural del sistema que entra en contacto con el agua no desaireada con una sustancia protectora.

Efecto de la Invención En el método para suprimir la corrosión en una planta y la planta de acuerdo con la presente invención, los costos de equipo y costos de funcionamiento u operación de la planta se pueden reducir.

Breve Descripción de los Dibujos La Fig. 1 es una vista esquemática que muestra un sistema secundario de una planta de acuerdo con la presente modalidad.

La Fig. 2 es una vista de concepto que muestra un depósito formado sobre un miembro estructural de acuerdo con la presente modalidad.

La Fig. 3 es una vista que muestra una relación de cantidad de corrosión a un material puro en la prueba de confirmación de efecto 1 de acuerdo con la presente modalidad .

La Fig. 4 es una vista que muestra una relación de cantidad de corrosión al material puro en la prueba de confirmación de efecto 2 de acuerdo con la presente modalidad.

La Fig. 5 es una vista que muestra una relación de cantidad de corrosión al material puro en la prueba de confirmación de efecto 3 de acuerdo con la presente modalidad.

La Fig. 6 es una que muestra una relación de cantidad adherente a un material puro en la prueba de confirmación de efecto 4 de acuerdo con la presente modalidad.

La Fig. 7 es una vista que muestra una relación de cantidad de corrosión al material puro en la prueba de confirmación de efecto 5 de acuerdo con la presente modalidad.

Modos para Incorporar la Invención A continuación, se describirá una modalidad de la presente invención con referencia a los dibujos acompañantes.

(Constitución) Un ejemplo en el cual el método para suprimir la corrosión de la presente modalidad que se aplica a un sistema secundario de una planta de energía nuclear de agua presurizada se explicará con referencia a las Figs. 1 a 7.

Como se muestra en La Fig. 1, el sistema secundario incluye un reactor nuclear 1, un generador de vapor 2 , una turbina de alta presión 3, un calentador de separación de contenido de humedad 4, una turbina de presión baja 5, un condensador 6, un calentador de presión baja 7, un calentador de presión alta 8, un dispositivo de desalinización de temperatura alta (equipo de purificación) 9, y un filtro de temperatura alta (equipo de purificación) 10. El condensador 6 puede incluir una unidad condensadora que tiene un dispositivo de purificación de temperatura baja (dispositivo de desalinización + filtro) provista en el lado de corriente abajo del condensador 6.

Puesto que el sistema secundario de la estructura mencionada en lo anterior, no está provisto con un desaireador provisto en el sistema secundario de la planta de energía nuclear de agua presurizada convencional, el agua no desaireada circula dentro del sistema secundario. El agua no desaireada es el agua circulante que se ni se somete al procesamiento de desaireación por un desaireador tampoco se somete a la inyección de químicos tal como hidrazina para la desaireación por un dispositivo de inyección química.

En la presente modalidad, las superficies de los tubos y dispositivos que constituyen el sistema, tal como el generador de vapor 2, el calentador de presión baja 7 y el calentador de presión alta 8, es decir, y superficies de los miembros estructurales que entran en contacto con el agua no desaireada, se depositan con una sustancia protectora por un método convencionalmente conocido. El miembro estructural se puede hacer de uno o más de un material de acero, un material no de acero, un metal no ferroso, o un metal soldado que corresponde . a tipos o ubicación de dispositivos, maquinaria o similares .

Los ejemplos de la sustancia protectora incluyen un óxido, un hidróxido, o un compuesto de carbonato, un compuesto de ácido acético, y un compuesto de ácido oxálico de un elemento metálico seleccionado de Ti, Y, La, Zr, Fe, Ni, Pd, U, W, Cr, Zn, Co, Mn, Cu, Ag, Al, Mg, y Pb. Además, aunque un tipo de la sustancia protectora se puede formar sobre los tubos y varios dispositivos, la sustancia protectora se puede formar en combinación de dos o más tipos.

Por ejemplo, en la presente modalidad, como se muestra en la Fig. 2, la superficie del generador de vapor 17 está depositada con una sustancia protectora basada en titanio (tal como óxido de titanio (Ti02) ) 18, la superficie de un tubo 13 está depositada con una sustancia protectora basada en itrio 14 (tal como óxido de itrio (Y2O3) ) , y la superficie del calentador 15 está depositada con una protectora basada en lantano 16 (tal como óxido de lantano (La203) ) . La Fig. 2 es una vista de concepto que muestra una sustancia protectora 12 que está depositada sobre la superficie del miembro estructural 11.

Como un método para la deposición con la sustancia protectora 12, se pueden usar varios métodos públicamente conocidos, tal como la deposición mediante roció y aplicación, y la deposición mediante hacer que un fluido que contiene una sustancia protectora haga contacto con los tubos y dispositivos.

Además, tal deposición se lleva a cabo adecuadamente antes de una operación de la planta o en el momento de las inspecciones periódicas dependiendo del nivel de degradación del depósito.

(Operación y Función) Como se describe en lo anterior, un desaireador provisto en un sistema secundario convencional se coloca para desairar el agua circulante en el sistema para el propósito de reducir la transferencia de oxigeno a un generador de vapor. El desaireador lleva a cabo una función de suprimir el incremento en el potencial de corrosión en los miembros estructurales por contribución de oxigeno.

Por consiguiente, si los dispositivos o equipo tal como el generador de vapor que incluye tubos no se podría dañar por la corrosión sin el procesamiento de desaireación aplicado al agua circulante en el agua del sistema, no es necesario localizar el desaireador mismo, haciendo posible lograr la reducción del equipo y reducción en los costos de equipo y costos de funcionamiento u operación.

Los inventores de la presente invención enfocaron la atención en este punto y emplearon la constitución descrita en lo anterior. Como resultado, se descubrió recientemente que el desaireador en el sistema secundario se podría evita.

Más específicamente, en la presente modalidad, una sustancia protectora que se deposita en los tubos y dispositivos del sistema secundario sirve como una barrera contra la difusión de oxígeno en el agua de sistema, reduciendo en consecuencia la cantidad de oxígeno que alcanza la superficie del miembro estructural. Esta reducción elimina el incremento en el potencial de corrosión por la contribución de oxígeno y hace posible mantener la superficie del miembro estructural en voltaje bajo. Como resultado, es posible usar agua no desaireada como agua circulante del sistema .

A partir de ahora, el efecto de las pruebas de confirmación llevadas a cabo en la sustancia protectora de la presente modalidad se explicará con referencia a las Figs. 3 a 7.

(Prueba de Confirmación de Efecto 1) La Fig. 3 es una vista que muestra una relación de cantidad de corrosión de miembros, estructurales 11 de la presente modalidad depositada con las sustancias protectoras 12 con respecto a un miembro estructural (material puro) no depositado con las sustancias protectoras.

Como resultado de una prueba conducida en un agua no desaireada neutra de 180°C, confirmó una reducción considerable en la cantidad de corrosión en todos los miembros estructurales 11 depositado con las sustancias protectoras respectivas 12 (Ti02, Y2O3 y La203 en este ejemplo) como se muestra en la Fig. 3.

(Prueba de Confirmación de Efecto 2) La Fig. 4 es una vista que muestra una relación de cantidad de corrosión entre un material puro y miembros estructurales 11 depositados con sustancias protectoras 12 de la presente modalidad en el caso de usar agua caliente de alta temperatura diferente en la calidad de agua (neutra, ácido y alcalina) .

La Fig. 4 indica la corrosión debido a la oxidación progresada en el material puro mientras que los miembros estructurales 11 depositados con las sustancias protectoras 12 de la presente modalidad proporcionaron un efecto de supresión de corrosión sin considerar la calidad de agua.

(Prueba de Confirmación de Efecto 3) La Fig. 5 es una vista que muestra una relación de cantidad de corrosión entre un material puro y los miembros estructurales de la presente modalidad en el caso de temperaturas variantes del agua del sistema.

La Fig. 5 indica la corrosión debido a la oxidación progresada en el material puro general, mientras que los miembros estructurales depositados con las sustancias protectoras de la presente modalidad proporcionaron un efecto de supresión de corrosión por la supresión de la difusión de oxigeno. Adicionalmente, en una región de baja temperatura, puesto que la corrosión no se presentó, una relación de corrosión-peso al material puro no mostró casi cambios, mientras que conforme la temperatura se incrementa, la reacción de oxidación progresó y la cantidad de corrosión se incrementó. Este hecho indica que una función de barrera de difusión de las sustancias protectoras llegó a ser más fuerte.

De esta manera, aún bajo condiciones de calidad de agua con desaireador ahorrado, el efecto de supresión de corrosión por las sustancias protectoras es notable con una temperatura más alta. Este efecto se muestra en las sustancias respectivas. Por lo tanto, se descubrió que las sustancias protectoras de la presente modalidad muestran un efecto de supresión de corrosión notable a temperatura de operación de la planta.

(Prueba de Confirmación de Efecto 4) La Fig. 6 es una vista que muestra una relación de adherencia-cantidad entre un material puro y los miembros estructurales depositados con las sustancias protectoras de la presente modalidad en el caso donde el agua del sistema contiene revestimientos o iones particulados.

Generalmente, en la adhesión de revestimientos, potencial zeta en las partículas de revestimiento contribuye a la adhesión. El oxígeno de metal general toma un valor positivo en una región ácida, alcanza un punto isoeléctrico (0) ^alrededor de una región neutra, y toma un valor negativo en una región alcalina. La prueba de confirmación 4 se condujo bajo condiciones de agua alcalina, y por lo tanto, el revestimiento proporcionó un potencial negativo. Las sustancias protectoras también tuvieron potencial negativo en la región alcalina. Como resultado, las sustancias protectoras tuvieron repulsión electrostática con - el revestimiento. Puesto que el potencial de corrosión sobre las superficies de los miembros estructurales actuó como una barrera de difusión de oxigeno debido a las sustancias protectoras que se depositan en las superficies, también se implemento una acción estabilizante potencial a la corrosión.

Como se muestra en la Fig. 6, la adhesión o cristalización de los iones se afectaron notablemente por la concentración de oxigeno sobre la superficie de los miembros es decir, la concentración de oxigeno contribuye a tanto la cristalización por la reacción entre el ión y el oxigeno, y por la variación en el potencial de corrosión. La adhesión o cristalización de los iones se reduce por tal efecto de suprimir el oxigeno de la transferencia a la superficie del miembro estructural.

También se sabe que la rugosidad sobre la superficie del miembro estructural afecta la adhesión del revestimiento. Además, puesto que la deposición de las sustancias protectoras llena las trazas de procesamiento sobre la superficie del miembro estructural, y por consiguiente, la superficie se vuelve lisa. Como resultado, la adhesión de los revestimientos se puede suprimir.

(Prueba de Confirmación de Efecto 5) La Fig. 7 es una vista que muestra una relación de cantidad de corrosión entre un material puro y los miembros estructurales 11 depositado con las sustancias protectoras 12 de la presente modalidad en el caso de usar agua desaireada y agua no desaireada en una temperatura de aproximadamente 185°C como el agua del sistema.

Como se muestra en la Fig. 7, los miembros estructurales 11 depositados con las sustancias protectoras 12 de la presente modalidad no logran una potente función de supresión de corrosión en el caso de usar el agua desaireada con una concentración de oxigeno disuelto bajo. Por otra parte, se indica que los miembros estructurales 11 depositados con las sustancias protectoras 12 proporcionan un efecto de supresión de corrosión notable en el caso de agua no desaireada con una concentración de oxigeno disuelto alto. (Efecto) .

Como se puede entender a partir de las pruebas de confirmación de efecto anteriores 1 a 5, las pruebas de confirmación de efecto indican que las sustancias protectoras de la presente modalidad proporcionan un efecto de supresión de corrosión notable en el sistema usando agua no desaireada en una temperatura de operación de planta. También se indica que las sustancias protectoras de la presente modalidad proporcionaron un efecto de supresión de corrosión notable sin considerar la calidad de agua de agua del agua del sistema y sin considerar los revestimientos e iones contenidos en el agua del sistema.

Por consiguiente, como se menciona en lo anterior, al formar un depósito de la sustancia protectora de acuerdo con la presente modalidad sobre las superficies de los miembros estructurales de los tubos y dispositivos del sistema, se puede usar agua no desaireada como el sistema de agua. Como resultado, es posible ahorrar un desaireador y un dispositivo de inyección química o similar.

El método para suprimir la corrosión y la planta de acuerdo con la presente modalidad puede lograr la reducción del tamaño de la planta y la reducción en los costos de equipo y también puede eliminar la necesidad del control desaireador, control de oxígeno disuelto en operación, y varios controles de concentración química, de modo que la reducción sustancial en los costos de funcionamiento o costos de operación también se pueden lograr.

Se va a notar que aunque los ejemplos de usar T1O2, Y203, y La203 como una sustancia protectora se han explicado en la presente modalidad, los mismos efectos operacionales se » '·' ·« , 16 pueden obtener al usar elementos metálicos diferentes a aquellos descritos anteriormente en la presente. Los mismos efectos operacionales también se pueden obtener al usar un hidróxido, un compuesto de carbonato, un compuesto de ácido 5 acético, o un compuesto de ácido oxálico de los elementos metálicos anteriores como una sustancia protectora.

Además, se va a observar que aunque un ejemplo de aplicar la invención a un sistema secundario de una planta de energía nuclear de agua presurizada se ha explicado en la 10 presente modalidad, la presente invención no se limita a la misma, y es aplicable a sistemas secundarios de otras plantas tales como reactores rápidos y para sistemas primarios de plantas de generación de energía térmica.

Números de Referencia 15 1 reactor nuclear, 2 generador de vapor, 3- — turbina de alta presión, 4 calentador de separación de contenido de humedad, 5 turbina de presión baja, 6 condensador, 7 calentador de presión baja, 8 calentador de presión alta, 9 dispositivos de 20 desalinización de temperatura alta, 10 filtro de temperatura alta, 11 miembro estructural, 12 depósito protector.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Un método para suprimir la corrosión en una planta, caracterizado porque incluye un sistema que está provisto con un generador de vapor, una turbina, un condensador y un calentador en los cuales circula agua no desaireada, en donde la deposición de un miembro estructural del sistema entra en contacto con el agua no desaireada con una sustancia protectora.

2. El método para suprimir la corrosión en una planta de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema es un sistema secundario de una planta de energía nuclear de agua presurizada, y el agua no desaireada es agua circulante que ni se somete a un procesamiento de desaireación por un desaireador tampoco se somete a una inyección química por un dispositivo de inyección química.

3. El método para suprimir la corrosión en una planta de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el miembro estructural es un material de acero, un material no de acero, un metal no ferroso o un metal soldado.

4. El método para suprimir la corrosión en una planta de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la sustancia protectora es un óxido, un hidróxido, un compuesto de carbonato, un compuesto de ácido acético, o un compuesto de ácido oxálico de un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste de Ti, Y, La, Zr, Fe, Ni, Pd, U, W, Cr, Zn, Co, Mn, Cu, Ag, Al, Mg, y Pb.

5. El método para suprimir la corrosión en una planta de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la sustancia protectora es Ti02, Y203 o La203.

6. Una planta caracterizada porque incluye un sistema que está provisto con un generador de vapor, una turbina, un condensador y un calentador y en los cuales circula agua no desaireada, en donde un miembro estructural del sistema que entra en contacto con el agua no desaireada está depositado con una sustancia protectora.