一、中國核電用不銹鋼
核電站的通風凈化設(shè)備主要用于送、排風系統(tǒng)中，可根據(jù)不同使用工況安裝不同類型的空氣過濾單元。用于實現(xiàn)空氣凈化，特別適用于受污染或有害氣體的送、排風系統(tǒng)，能保護周圍環(huán)境的衛(wèi)生。
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1海洋環(huán)境對核電用奧氏體不銹鋼腐蝕的影響
1.1海洋環(huán)境的腐蝕特點
不銹鋼在一般的空氣或淡水環(huán)境中發(fā)生腐蝕，表面會形成一層致密的氧化膜，使鋼鐵腐蝕過程受到控制。海洋環(huán)境的空氣氯離子含量較高，而氯離子很容易置換氧化膜中的氧破壞氧化膜，這就使在一定濃度的氯離子環(huán)境下很難建立穩(wěn)定的鈍態(tài)。而不銹鋼中的鉬，可降低氯離子對鈍化膜的破壞。隨著氯離子在設(shè)備上的積累，氯離子的濃度會越來越高，對不銹鋼的腐蝕性會原來越大。
1.2點腐蝕
點蝕是金屬表面相對集中在一個很小部位的局部腐蝕。不銹鋼表面的保護性氧化層中先形成直徑幾個微米的微型凹陷，這種微型凹陷的迅猛增加是造成不銹鋼大規(guī)模腐蝕的原因。不銹鋼經(jīng)過表面的酸洗鈍化后，形成CrO3或Cr2O3氧化膜，使得不銹鋼發(fā)揮較大的耐腐蝕性，能夠阻擋了腐蝕性介質(zhì)的侵蝕和破壞。核電廠不銹鋼設(shè)備發(fā)生腐蝕的情況一般是點蝕，發(fā)生點蝕的部位一般出現(xiàn)在縫隙、劃傷表面等鈍化膜被破壞的表面。若不銹鋼表面潮濕且含有氯離子，則可以在局部形成強酸溶解鈍化膜，破壞穩(wěn)定的鈍化狀態(tài)，導(dǎo)致大面積的腐蝕。
1.3晶間腐蝕
晶間腐蝕是金屬腐蝕的一種常見的局部腐蝕，腐蝕從金屬表面開始，沿著金屬晶粒間的分界面向晶粒內(nèi)部擴展，使晶粒間的結(jié)合力大大減弱。它是一種選擇性腐蝕，沿晶界深入金屬內(nèi)部，這種腐蝕使金屬在外表面上看不出任何跡象的情況下，卻能使材料喪失其力學(xué)性能，甚至使材料完全失去強度，它是危害性很大的局部腐蝕形式之一。核電站通風凈化設(shè)備在長時間運轉(zhuǎn)過程中，氯離子積累到一定程度就會導(dǎo)致不銹鋼殼體的晶間腐蝕。受到這種腐蝕的不銹鋼，表面上不出任何腐蝕或是損壞，但不銹鋼內(nèi)部的晶界區(qū)已遭受破壞。腐蝕達到一定程度就會造成構(gòu)件或設(shè)備的破壞，嚴重時會影響整個核電站的可靠運轉(zhuǎn)。
2奧氏體不銹鋼材料的對比
奧氏體不銹鋼常溫和低溫下有良好韌性、塑性、焊接性和抗腐蝕性，具有抵抗化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕能力。核電站常用的不銹鋼有304(0Cr18Ni9)、304L(00Cr19Ni10)、和316L(00Cr17Ni14Mo2)。
304不銹鋼是一種通用性的不銹鋼，它廣泛用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕和成型性)的設(shè)備和機件。304不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能。
304L不銹鋼是含碳量比較低的304不銹鋼的變種，用于需要焊接的場合。較低的含碳量使得在靠近焊縫的熱影響區(qū)中所析出的碳化物減少，而碳化物的析出可能導(dǎo)致不銹鋼在某些環(huán)境產(chǎn)生晶間腐蝕。因此304L不銹鋼的抗晶間腐蝕的能力優(yōu)于304不銹鋼。
316L不銹鋼又稱鈦鋼，添加Mo(2~3%)，可以提高鈍化膜的穩(wěn)定性。316L不銹鋼具有很好的耐點蝕性和耐晶間腐蝕性，還具有良好的耐氯化物侵蝕的性能，在海洋環(huán)境或侵蝕性工業(yè)大氣中的抗腐蝕能力大大地優(yōu)于304不銹鋼和304L不銹鋼。
從抗腐蝕性能上來說316L不銹鋼>304L不銹鋼>304不銹鋼低碳不銹鋼又優(yōu)于同鋼號的普通不銹鋼。加Ti、Mo或固溶處理是預(yù)防不銹鋼點蝕的主要方法。
3耐腐蝕防護方法
在海洋環(huán)境下，海水空氣濕度大，鹽分含(下轉(zhuǎn)第30頁)(上接第35頁)量高。空氣中游離狀態(tài)的氯離子成為不銹鋼腐蝕的主要誘因之一。通過研究海洋環(huán)境對核電用奧氏體不銹鋼腐蝕的影響，并對比奧氏體不銹鋼材料性能，提出以下6種方法來提高所用不銹鋼材料的抗腐蝕性。
3.1 對不銹鋼表面進行酸洗鈍化。通過酸洗鈍化使其表面覆蓋很薄且致密的鈍化膜，通過鈍化膜把腐蝕介質(zhì)隔離，形成奧氏體不銹鋼的基本且主要的保護屏障。
3.2避免鹵素離子集中。在通風系統(tǒng)的入風口設(shè)置干燥器或除霧器，盡可能地減少進入通風系統(tǒng)的氯離子的含量，從而降低附著在通風設(shè)備不銹鋼表面氯離子的濃度，以減輕奧氏體不銹鋼的腐蝕程度。
3.3在通風系統(tǒng)中入口處設(shè)置鈍化劑添加接口，向通風系統(tǒng)中添加低濃度的硝酸鹽或鉻酸鹽，以控制氯離子吸附在金屬表面，防止氯化物離子吸附而早造成點蝕或晶間腐蝕。
3.4盡量選用316L不銹鋼。含鉬2%~4%的奧氏體型不銹鋼具有良好的耐點蝕性能。使用含鉬奧氏體型不銹鋼可顯著減少點蝕或晶間腐蝕。
3.5光亮退火處理。提高鈍化膜在氯離子環(huán)境下穩(wěn)定性，提高耐腐蝕性。
二、中國核電未來發(fā)展趨勢及需求解析
中國國務(wù)院新聞辦公室9月3日白皮書稱，經(jīng)過30多年的發(fā)展，中國核電實現(xiàn)自主設(shè)計、建造和運營。在建設(shè)運行百萬千瓦級非能動先進壓水堆和歐洲先進壓水堆機組。
核電站設(shè)備發(fā)展分析
中國擬在未來10年中興建超過60座核電廠，其中，未來5年將建造約30座核反應(yīng)堆(核反應(yīng)爐)，之后五年將興建更多座。至2030年，中國一共要有110座核電站并網(wǎng)發(fā)電。
其中，核電鑄鍛件未來四年年均需求有望達到86億元;核電閥門占核電設(shè)備總投資的5.2%左右，到2020年新建核電站中閥門總投資累計將達到219億元。核級儀控系統(tǒng)每年市場需求在45億元以上。加工機床在每年100億左右。未來四年核電主設(shè)備行業(yè)下游需求旺盛，行業(yè)年均銷售額預(yù)計可達390億元;核電閥門和核電HVAC設(shè)備下游需求有望倍增。
中國建成投產(chǎn)的核電站:
秦山核電站(中核6臺機組)、廣東大亞灣核電站(中廣核2臺機組)、嶺澳核電站(中廣核4臺機組)、田灣核電站一期(中核3臺機組)、遼寧紅沿河核電站(中廣核、國核4臺機組)、寧德核電站(中廣核1、2、3號機組)、陽江核電站(中廣核1、2、3、4號機組)、福清核電站(中核6臺機組)、方家山核電站(中核2臺機組)、海南昌江核電站(中核2臺機組)、廣西防城港核電站(中廣核6臺機組)。
中國正在建設(shè)的核電站:
陽江核電站一期(中廣核5、6號2臺機組)、三門核電站(中核1、2號機組)、臺山核電站一期(中廣核2臺機組)、海陽核電站(國電投2臺機組)、田灣核電站二期(中核4、5、6號機組)、石島灣核電站(華能集團)、遼寧紅沿河核電站(中廣核5、6號機組)、福清核電站(中核5、6號機組)、防城港核電站一期(中廣核3、4號機組)、陸豐核電站(中廣核6臺機組)、鵬澤核電站(中電投4臺機組)。
(華龍一號)
如在福清核電站由中國兩大核電企業(yè)中國核工業(yè)集團公司和中國廣核集團研發(fā)的先進百萬千瓦級壓水堆核電技術(shù)，全球首推示范工程核燃料元件”華龍一號”的示范工程中機、電、儀設(shè)備以及系統(tǒng)設(shè)備集成采購包累計涉及5300多家、8萬多臺套，如果將其分包廠家，原材料、部套件供應(yīng)商也計算在內(nèi)，全供應(yīng)鏈上涉及7000多家分布在全國各地以及國外的供貨廠家。
裝備國產(chǎn)化是核電的重要基礎(chǔ)
核電國產(chǎn)化戰(zhàn)略的不斷深入推進，為我國裝備制造業(yè)提供了重要的實踐機會，其制造能力和技術(shù)水平得到大幅提升。紅沿河、寧德、福清、方家山、昌江等一大批核電項目國產(chǎn)化率逐步提高，目前在建核電機組綜合國產(chǎn)化率已達到百分之80左右。而我國自主三代核電技術(shù)華龍一號首堆的設(shè)備國產(chǎn)化率則可達到百分之85以上。
未來中國三代核電站國產(chǎn)化程度較高，國內(nèi)制造商將受益。華龍一號(國產(chǎn)率為百分之85，大規(guī)模生產(chǎn)后國產(chǎn)率至少為百分之90)、CAP1400(國產(chǎn)率至少百分之85)以及AP1000(當前國產(chǎn)率為20~百分之30，在7~8 個機組后國產(chǎn)率有望達到百分之85)有望給國內(nèi)制造商帶來巨大市場。
在“一帶一路”上及其周邊有60多個國家已經(jīng)正在計劃發(fā)展核電，到2030年新建機組將達到200多臺。如果我國能獲得“一帶一路”沿線百分之20的市場份額，即約30臺海外市場機組。每出口一臺核電機組，需要8萬余臺套設(shè)備，200余家企業(yè)參與制造和建設(shè)，單臺機組投資約300億元，相當于100萬輛汽車、200架中型飛機的出口價值?？紤]到天然鈾、核燃料、運維、退役等全產(chǎn)業(yè)鏈的貢獻，單臺機組全壽期直接帶動約1000億元。30臺機組將直接產(chǎn)生近1萬億產(chǎn)值，創(chuàng)造500萬個就業(yè)機會，全壽期將產(chǎn)生約3萬億產(chǎn)值。
到2020年, 中國核電設(shè)備市場至少有2400億元，若按?百分之80的設(shè)備國產(chǎn)化率，國內(nèi)核電設(shè)備市場大約為1920多億元。一座 2*600MW 的壓水堆核電站約有 290 個系統(tǒng)，分別歸屬核島(NI)、 常規(guī)島(CI)和電站輔助設(shè)施(BOP)。其中核島市場大約1094億元，常規(guī)島市場710億元。平均每年大約為384億元，其中核島219億元，常規(guī)島165億元。核電設(shè)備制造盈利能力處于電站設(shè)備制造的較高水平，毛利率通常在百分之40至百分之60。
核電國產(chǎn)裝備所需配套產(chǎn)品
核電設(shè)備類(大類):
壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主管道、堆內(nèi)構(gòu)件、核島容器類設(shè)備、核級泵類設(shè)備、核級閥門、常規(guī)閥門、通風系統(tǒng)、儀控設(shè)備、汽輪發(fā)電機組、凝結(jié)水泵、給水泵組、電纜、輸變電設(shè)備、控制和儀表設(shè)備、通信系統(tǒng)等。
核電機械設(shè)備(大類):
鋼制可靠殼、儲罐、熱交換器、泵、管道和管配件、波紋管、膨脹節(jié)、閥門、支撐件、閘門、機械貫穿件、法蘭、鑄鍛件等。
核電電氣設(shè)備類(大類):
傳感器(包括探測器、變送器)、電纜、電氣貫穿件、機柜(包括機箱和機架)、控制臺屏、顯示儀表、應(yīng)急柴油發(fā)電機組、蓄電池(組)、閥門驅(qū)動裝置、電動機等。
