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Tuyau en acier inoxydable duplex pour l'énergie nucléaire Système d'eau de refroidissement

En tant qu'énergie propre, l'énergie nucléaire est un contributeur majeur à la réduction des émissions mondiales de carbone, et elle peut jouer un rôle plus important à l'avenir. Le tuyau en acier inoxydable duplex pour le système d'eau de refroidissement est l'avenir.

Le facteur clé pour le fonctionnement sûr des centrales nucléaires est le système de tuyauterie d'eau de refroidissement. Ce système complexe contient des milliers de pieds de tuyaux avec des diamètres allant du grand au petit, et sa fonction est de fournir une alimentation en eau fiable pour le refroidissement des équipements des centrales nucléaires.

Il existe généralement un système d'exploitation sans niveau de sécurité et un système d'urgence de niveau de sécurité. Les systèmes de tuyauterie de qualité inférieure doivent fournir suffisamment d'eau de refroidissement pour le refroidissement normal de l'équipement électronucléaire. Le système de niveau de sécurité doit fournir suffisamment d'eau de refroidissement pour garder le réacteur sous contrôle et arrêter en toute sécurité en cas d'urgence. Les matériaux de tuyauterie utilisés dans ces systèmes doivent être résistants à la corrosion par l'eau de refroidissement pendant toute la durée de vie de l'équipement.

Selon l'emplacement de la centrale nucléaire, les types d'eau de refroidissement vont de l'eau douce relativement propre à l'eau de mer polluée. Par conséquent, le degré de corrosion des matériaux des pipelines varie considérablement. L'expérience a montré qu'à mesure que le système vieillit, divers problèmes de corrosion peuvent survenir. S'il n'est pas résolu, cela endommagera le système et l'empêchera de fournir l'eau de refroidissement requise.


Matériaux et problèmes du système d'eau de refroidissement

Les fuites causées par l'entartrage (blocage) et la corrosion du système de conduites d'eau de refroidissement sont le problème le plus courant. Les conditions suivantes conduisent souvent à l'encrassement : accumulation de sédiments, d'organismes marins (biofouling), accumulation de produits de corrosion et colmatage de corps étrangers.

Entartrage à l'intérieur des tuyaux en acier au carbone
Entartrage à l'intérieur des tuyaux en acier au carbone

Les problèmes de fuite sont généralement causés par la corrosion microbiologique (MIC). Le MIC est une forme de corrosion très agressive causée par certains micro-organismes présents dans l'eau. L'acier au carbone et l'acier inoxydable faiblement allié subissent souvent cette forme de corrosion.

La plupart des centrales nucléaires exploitées en Amérique du Nord utilisaient des systèmes de tuyauterie en acier au carbone, parfois revêtus ou doublés de ciment ou de caoutchouc. En raison de problèmes de fiabilité, une surveillance continue est nécessaire et les coûts de maintenance sont élevés.

En conséquence, de nombreuses unités ont remplacé les tuyaux en acier au carbone par des matériaux plus résistants à la corrosion. Afin de respecter la durée de vie nominale de la nouvelle centrale nucléaire de plus de 60 ans, l'utilisation de matériaux plus performants sera envisagée.

L'acier inoxydable a toujours été considéré comme une option viable pour la construction de nouveaux systèmes de tuyauterie d'alimentation en eau et la réparation ou le remplacement des systèmes existants en acier au carbone.

L'acier inoxydable couramment utilisé dans le programme de mise à niveau du pipeline est l'acier inoxydable 304L, 316L ou 6% Mo. L'écart de performances et de prix entre l'acier inoxydable 316L et 6% Mo est important.

Si le fluide de refroidissement est de l'eau non traitée, qui est très corrosive et présente un risque de corrosion microbienne, 304L et 316L ne sont pas des choix appropriés.

Par conséquent, les centrales nucléaires doivent passer à l'acier inoxydable 6% Mo ou accepter les coûts de maintenance élevés des systèmes en acier au carbone. Certaines centrales nucléaires utilisent encore des tuyaux revêtus d'acier au carbone en raison des coûts initiaux inférieurs.

La gamme de composition chimique de l'acier inoxydable couramment utilisé dans les systèmes de tuyauterie d'alimentation en eau industrielle
La gamme de composition chimique de l'acier inoxydable couramment utilisé dans les systèmes de tuyauterie d'alimentation en eau industrielle

L'acier inoxydable 2205 duplex s'est avéré être un bon choix

La centrale nucléaire de Catawba de Duke Energy en Caroline du Sud, aux États-Unis, est la première centrale nucléaire à utiliser duplex 2205 (UNS S32205) en acier inoxydable duplex dans son système.

Cette note de fournisseur de raccords de tuyauterie en acier inoxydable contient environ 3.2% de molybdène, ce qui améliore la résistance à la corrosion et est nettement meilleur que l'acier inoxydable 304L et 316L.

Le système de tuyauterie qui transporte l'eau d'appoint vers la tour de refroidissement du condenseur principal. Les tuyaux revêtus d'acier au carbone hors sol sont remplacés par 2205 tuyaux en acier inoxydable duplex.

Tuyau en acier inoxydable duplex de grand diamètre 2205 installé dans une centrale nucléaire
Tuyau en acier inoxydable duplex de grand diamètre 2205 installé dans une centrale nucléaire

Après 500 jours d'utilisation du pipeline, le système a été minutieusement inspecté. Au cours de l'inspection, aucun signe d'entartrage ou de corrosion n'a été trouvé. Les performances de l'acier inoxydable 2205 duplex sont très bonnes.

Depuis plus de dix ans depuis l'installation, 2205 tuyaux en acier inoxydable ont bien fonctionné. Sur la base de cette expérience, Duke Energy a utilisé une tuyauterie en acier inoxydable duplex 2205 dans d'autres parties de son système.

Corrosion interne du pipeline 2205 après 500 jours
Corrosion interne du pipeline 2205 après 500 jours

Maintenant, il existe un autre choix de tuyaux en acier inoxydable duplex pour le système d'eau de refroidissement. L'application réussie de l'acier inoxydable duplex peut réduire les coûts de maintenance, réduire les temps d'arrêt et garantir le fonctionnement sûr des centrales nucléaires.

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