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崔智勇:研发关键材料技术 打造世界一流的专业化核电运营企业

2016-11-10 10:24:55
作者:王元
来源:中国腐蚀与防护网

为了全面了解大亚湾核电运营管理有限责任公司的发展历程、企业精神,尤其是核电设备防腐方面的专业技术,记者特邀请到大亚湾核电运营管理有限责任公司技术部防腐科科长崔智勇高级工程师做相关方面的精彩解读。

    回顾中国核能发展的历史,虽然中国军用核工业起步较早,但是受制于整体经济科技实力,在改革开放前, 民用核工业的研究开发相对落后,不过自主掌握的石墨水冷生产堆和潜艇压水动力堆技术为中国核电的发展奠定了基础。上世纪80 年代初,中国政府首次制定了核电发展政策,决定发展压水堆核电厂,采用“以我为主,中外合作” 的方针,先引进外国先进技术,再逐步实现设计自主化和设备国产化,中国的核电产业开始起步:1991 年,秦山30 万千瓦压水堆核电站投用,这是中国大陆自行设计、建造和运营管理的第一座压水堆核电站,结束了中国大陆无核电的历史,标志着中国核工业的发展上了一个新台阶,使中国成为继美国、英国、法国、前苏联、加拿大、瑞典之后世界上第7 个能够自行设计、建造核电站的国家;1994 年,大亚湾100 万千瓦压水堆核电站投用,大亚湾核电站引进了法国的核岛技术装备和英国的常规岛技术装备进行建造和管理,并由一家美国公司提供质量保证,作为改革开放以后中外合作的典范工程,成功实现了中国大陆大型商用核电站的起步,实现了中国核电建设跨越式发展、后发追赶国际先进水平的目标,为中国核电事业发展奠定了基础。


    大亚湾核电运营管理有限责任公司是中国核电行业第一个专业化的运行管理公司,是在借鉴国外核电运行管理良好实践的基础上建立起来的,是对大亚湾地区核电站群堆管理的发展和升华,目的是对中国广核集团的核电站实施专业化、集约化和科学化管理,也是对国家进一步深化改革、实现产权和运营管理权分离的有益尝试。目前,运营公司负责营运大亚湾核电站和岭澳核电站(一二期)共六台百万千瓦级压水堆机组。为了全面了解大亚湾核电运营管理有限责任公司的发展历程、企业精神,尤其是核电设备防腐方面的专业技术,记者特邀请到大亚湾核电运营管理有限责任公司技术部防腐科科长崔智勇高级工程师做相关方面的精彩解读。

 

崔智勇

大亚湾核电运营管理有限责任公司技术部防腐科崔智勇科长


    记者:核电工业的腐蚀状况如何?做好核电设备设施防腐的意义是什么?


    崔科长:
材料的腐蚀是物质从高能态向低能态自然发展过程,也就是说材料的腐蚀是不可避免的,在一定的环境中,从严格意义上讲绝对耐蚀的材料是很难找到的,正如生物都有寿命一样, 材料也是如此。腐蚀失效是金属失效三大方式(腐蚀、断裂和磨损)之一,核电工业使用的材料和其他工业一样,也面临着腐蚀问题,统计表明:腐蚀失效占全部金属失效的50% 以上。美国Davis Besse RPV 顶盖硼酸腐蚀事件、日本Mihama FAC 导致的蒸汽伤人事件等等,还对核电站的安全、经济、可靠运行产生了重大的影响。


    核电工业是一个庞大的系统工程, 设备众多,材料繁杂,碳钢、铸铁、合金钢、不锈钢、有色金属、非金属材料等等都有使用,应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、流体加速腐蚀、冲刷腐蚀、硼酸腐蚀、点蚀等多种腐蚀形态并存,特别是一些重要系统设备,承担着保证核安全的功能,合理选材并采取有效的防腐措施, 延长设备的使用寿命,避免设备腐蚀失效对核电工业尤为重要。


    记者:您从事核电设备设施防腐工作多年,您认为核工业对腐蚀防护技术的需求有哪些方面?做好这些设备设施防腐的关键是什么?


    崔科长:
腐蚀防护工作贯穿核电从设计、制造、安装、调试、运行甚至到退役整个周期,随着现代工业的发展, 人们对腐蚀带来的危害认识的越来越深刻,也越来越重视腐蚀防护工作,多种腐蚀防护技术都得到了快速的发展和应用,比如合理选材、设备表面涂装防腐层、阴极保护技术、缓蚀处理、腐蚀检测、金属失效分析等腐蚀检测、腐蚀分析、腐蚀防护等技术的应用从很大程度上控制了设备腐蚀的发生和发展。根据材料和环境所组成的腐蚀体系,选择合适的材料及合适的腐蚀防护技术是腐蚀控制的关键,可选用一种腐蚀防护技术, 也可选择几种腐蚀防护技术联合应用。另外,针对核电工业特殊设备所使用材料的开发、应用及材料在高辐射环境下的腐蚀机理研究、腐蚀控制技术研究对核电工业的发展更为重要。


    做好设备防腐工作首先要认识到腐蚀的危害,除几种特殊的腐蚀形式外(应力腐蚀开裂、点蚀等),设备腐蚀从发生、发展到腐蚀失效大多是一种缓慢的过程,类似“慢性病”,如果一直未引起重视,不去防治,自然会“积劳成疾”, 最终会付出惨重的代价;其次要有专业的腐蚀管理团队及必要的腐蚀防护资源投入,通过标本兼治,防治结合,对重要的腐蚀敏感设备进行定期的腐蚀检查,定期的防腐处理来保证设备始终处于一种健康状态,避免出现腐蚀失控。


 
   记者:请您简要介绍一下贵公司的发展历程,并重点谈谈在核电设备防腐方面的发展状况和应用状况?


    崔科长:
大亚湾核电运营管理有限责任公司负责营运大亚湾核电站、岭澳核电站一期、岭澳核电站二期共六台百万千瓦级压水堆机组。大亚湾核电站是我国大陆首座大型商用压水堆核电站, 1994 年全面建成投入商业运行,拥有两台装机容量为98.4 万千瓦的压水堆核电机组;岭澳核电站一期于2003年建成投产,拥有两台装机容量为99万千瓦的压水堆核电机组;岭澳核电站二期于2010 年商运,拥有两台百万千瓦级压水堆核电机组。


    大亚湾核基地地处大鹏半岛,属亚热带海洋性气候,空气潮湿且盐分含量高,系统设备整体处于较苛刻腐蚀性环境中。大亚湾核电站从商运初已认识到了设备的腐蚀危害性,并成立了专门的腐蚀管理组织,经过了多年的发展,形成了一只较专业、规范的腐蚀管理团队,主要负责三个电站运营期间的腐蚀管理工作,建立了以预防性防腐检查维护为主,以纠正性防腐维修为辅的腐蚀管理体系,并积极与中科院金属所、北京科技大学、苏州热工研究院、EDF 等国内外科研院所开展技术交流与合作,运用多种设备腐蚀控制技术解决了众多设备的腐蚀问题,为核电站的安全可靠运行保驾护航。


    记者:请您谈谈关键核电设备用材料具有哪些特点?


    崔科长:
核电设备用关键金属材料的国产化一直不尽人意。由于没有核电站整体设计权和核关键设备的知识产权,核电关键设备所用材料的选用和制造、标准体系建设也无话语权,主要依靠国外的技术采购规格书向国外企业采购,致使核电关键设备用金属材料的开发不能支撑核电设备国产化的需要。我国在建堆型的大型化,以及技术来源的多样化,又为关键设备用材料国产化增添了一定的难度。与常规压力容器相比, 核电用材料具有以下主要特点:


    (1)核设备用金属材料设计考虑要素多。核能关键设备通常在高温、高压、强腐蚀和强辐照的工况条件下工作,对材料的要求极高,通常要满足核性能、力学性能、化学性能、物理性能、辐照性能、工艺性能、经济性等各种性能的要求,要达到专用的标准法规要求。


    (2)质保体系要求严格。按法规、标准和采购技术条件规定完成材料的生产。我国 HAF003/01 和ASME 等标准对核电材料生产全过程质量控制有明确的要求。对核级材料的设计、生产、试验、探伤运输全过程在严格的质保体系下完成。对不符合项等进行有效的管理和监督,对有损于质量的情况提出切实有效的纠正措施,对各流程进行记录和监察, 过程要求具有可追溯性。做到凡事有章可循,凡事有据可查,凡事有人负责,凡事有人监督。


    (3)化学成分要求更严格。受压元件的S、P 含量一般都要求150ppM 以下,反应堆压力容器某些部件要求80ppM,个别部件S 含量要求为50ppM 以下。某些特定残余元素严格规定, 如对奥氏体不锈钢硼含量不得超过 18ppM;与堆内冷却剂接触的所有零件(一般采用不锈钢或合金制造),其钴、铌和钽含量严格限定为Co ≤ 0.20%, Nb+Ta ≤ 0.15%。某些接触辐照的承压容器,要求限制材料的铜、磷含量。


    (4)力学性能试验项目多,指标要求严格。取样数量比压力容器多得多。取样位置也有严格的要求。从指标要求上看,夏比 V 型冲击值要求比容器材料高得多,往往要同时提供2 个或3 个试验温度下的冲击吸收功、侧向膨胀量和纤维区面积等。


    (5)无损检测要求更严格的。超声波探伤的验收要求比常规压力容器高得多;部分容器用钢板 UT 探伤重叠部分要求达到10%~15%。对于所有受压部件都有严格的表面质量要求,经过 VT 和PT 探伤检验。


    (6)核电用材的规格大、单重重、甚至有表面光洁度要求。核电设备用钢板厚度达到300mm,最大锻件重达300 吨以上。核级管材、不锈钢材等产品尺寸精度要求高,一些小径、薄壁、特长管材,要求直度和表面光洁度。需通过精密超声波、涡流探伤,制造难度极大。


  
  记者:请您展望一下核电工业对腐蚀防护技术及材料的未来创新方向?


    崔科长:
腐蚀将伴随着整个核电工业的发展历程,核电技术在不断的发展,新的腐蚀问题也必将会出现, 腐蚀防护技术也必须适应核电技术的发展要求,对不同堆型,不同参数的核电机组可能出现的腐蚀问题进行前瞻性研究,并形成相对应的腐蚀防护技术,特别是可靠的材料耐蚀性能评估将对核电设备材料的选型具有积极的指导意义。从某种意义上将,核电关键设备材料的寿命决定了核电的运行寿命,因此核电设备材料的选择尤为重要,同时新材料的创新和发展也促进了核电的发展,比如核电蒸汽发生器传热管已经普遍采用耐蚀性能更优的因科镍690 合金,采用海水作为冷却介质的冷凝器传热管普遍采用更耐海水腐蚀的钛管等等,更优异材料的创新和发展必将推动核电事业的发展。


 
   后记:我国大力发展核电工业标志着我国核电发展的春天已经来临, 在未来 5 ~ 15 年将迎来一个高速发展期。国家要求逐步提高核电设备国产化比例,为我国核电材料的开发和应用提供了广阔的空间, 核电产业的机遇也随之来临,把握机会、赢得未来、走向核能强国是核电企业的发展终极目标!


   
人物简介


    崔智勇,大亚湾核电运营管理有限责任公司技术部防腐科科长,高级工程师,从事核电腐蚀与防护工作15年。

 

 

 

 

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标签: 崔智勇, 大亚湾核电站, 核电设备防腐, 腐蚀检测, 核工业

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