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3、蒸汽发生器用钢
蒸汽发生器的作用是把一回路冷却剂从反应堆内带出的热量继续传递给二回路介质,并使其变为蒸汽推动汽轮机发电。由于要承受高温、高压和介质的腐蚀、磨蚀等作用,蒸汽发生器部件尤其是传热管对材料性能的要求很苛刻。早期的核电站由于蒸汽发生器选材或加工工艺不当等发生过多起因蒸汽发生器故障而停堆的事故,如1989年法国的某1300MW核电站,1993年的美国特洛伊核电站和载恩核电站,2000年美国印第安角核电站等。
蒸汽发生器的外壳(包括上封头、上筒体、下筒体以及锥形体)由铁素体钢板制成;U型传热管过去使用18-8不锈钢,目前已广泛采用690、800等Ni基合金;管板采用高强度低合金钢锻造而成,一回路冷却剂侧为不锈钢堆焊层。
4、核级阀门用钢
核级阀门在核电设备中属于关键附件,连接了核电站的300多个子系统,其种类主要有闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀、安全阀、主蒸汽隔离阀、球阀、隔膜阀、减压阀和控制阀等。虽然核级阀门在核电站的建设成本中占比很小,但在核电站所有部件的维修成本中,核级阀门的维修成本占据了50%以上。
核级阀门选用的材料一般需要具备良好的耐蚀性、抗辐照、抗冲击和抗晶间腐蚀,因此在一些主系统中均采用低碳甚至超低碳奥氏体型不锈钢做主体材料,并选用一些强度高、韧性好、耐高温高压、抗冲蚀和擦伤性能优越的合金材料来做阀杆或密封面等零件。按照阀体材料的选择,核岛中碳钢阀门约占41%、不锈钢阀门约占55%、其他材料阀门仅占约4%。
5、堆内构件用钢
堆内构件是指压力容器内除燃料组件及相关部件外的全部结构部件,其部件繁多、结构复杂、精度要求高,且需要承受高温高压、中子辐照、冷却剂腐蚀等考验。因此,反应堆内构件材料的选材原则一般为:强度适当高、塑韧性好、能抗冲击和抗疲劳;中子吸收界面和中子俘获截面以及感生放射性小;抗辐照、耐腐蚀并与冷却剂相容性好;热膨胀系数小;良好的焊接和机加工工艺性能。
第2代压水堆核电站的堆内主体结构材料一般是奥氏体不锈钢,如304L、304LN、321、347、310,螺栓类材料为316LN、321H不锈钢,某些特殊件采用了马氏体不锈钢,如压紧弹簧的1Cr13。第3代压水堆AP1000核电站,其功率更大、寿命更长,对堆内构件的成分和性能要求更严。其主体结构材料选用锻造的F304和F304H奥氏体不锈钢,压紧弹簧采用改进型的403马氏体不锈钢。
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