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核工業設備用材料氟、氯、硫含量的檢測

核工業設備用材料氟、氯、硫含量的檢測
時間:2025.04.21
作者:中鋼國檢上海分公司
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摘要: 核電作為一種潛力極大的能源,正憑借其獨特優勢,逐漸成為推動全球能源轉型、保障能源安全的重要力量。同時切爾諾貝利、日本福島核泄漏事件的慘痛教訓警示我們,核電在帶來巨大能源紅利的同時,也潛藏著巨大風險。核工業設備大量使用鎳基合金、鈦合金及奧氏體鋼,且重要金屬部件長時間處于高溫、高壓、高通量輻射的惡劣環境中。據研究發現,硫元素在高溫下會對鎳基合金的工件產生熱腐蝕(也叫熱脆),鹵族元素如氟、氯,容易與鈦合金及奧氏體鋼材料作用,在應力存在的情況下,產生應力腐蝕。為避免氟、氯、硫等有害元素對核工業設備造成損害,要求用于核工業設備的材料應為“核級材料”,且須有有關檢測單位出具的有害元素分析報告。   檢測對象 無損檢測材料:為了確保核工業設備的安全、可靠、經濟運行,在核動力裝置的整個建造和運行壽期中,從最小的閥門、支撐到最大的關鍵設備壓力容器和系統等經常要用到無損檢測技術(主要為滲透檢測、超聲波檢測和泄漏檢測)。這種檢測技術以滲透劑、耦合劑或發泡劑等無損檢測材料為介質,能快速發現鑄件、鍛件以及焊縫等結構暴露在表面上的開口缺陷和材料內部缺陷,識別風險排除隱患...
核工業設備用材料氟、氯、硫含量的檢測

(圖:核工業設備用材料氟、氯、硫含量的檢測)

核電作為一種潛力極大的能源,正憑借其獨特優勢,逐漸成為推動全球能源轉型、保障能源安全的重要力量。同時切爾諾貝利、日本福島核泄漏事件的慘痛教訓警示我們,核電在帶來巨大能源紅利的同時,也潛藏著巨大風險。核工業設備大量使用鎳基合金、鈦合金及奧氏體鋼,且重要金屬部件長時間處于高溫、高壓、高通量輻射的惡劣環境中。據研究發現,硫元素在高溫下會對鎳基合金的工件產生熱腐蝕(也叫熱脆),鹵族元素如氟、氯,容易與鈦合金及奧氏體鋼材料作用,在應力存在的情況下,產生應力腐蝕。為避免氟、氯、硫等有害元素對核工業設備造成損害,要求用于核工業設備的材料應為“核級材料”,且須有有關檢測單位出具的有害元素分析報告。

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檢測對象

  1. 無損檢測材料:為了確保核工業設備的安全、可靠、經濟運行,在核動力裝置的整個建造和運行壽期中,從最小的閥門、支撐到最大的關鍵設備壓力容器和系統等經常要用到無損檢測技術(主要為滲透檢測、超聲波檢測和泄漏檢測)。這種檢測技術以滲透劑、耦合劑或發泡劑等無損檢測材料為介質,能快速發現鑄件、鍛件以及焊縫等結構暴露在表面上的開口缺陷和材料內部缺陷,識別風險排除隱患。無損檢測材料引入氟、氯、硫的3個主要原因:a)為了達到某方面的技術要求,選用了分子結構中本身帶有的氟、氯、硫元素的原料,例如含氟和硫的表面活性劑,含氯、硫的溶劑,含氟的推進劑等;b)本身含有一定量以雜質形式存在氟、氯、硫;c)一些原料的生產工藝中涉及到硫酸、鹽酸等,也成為引入氟、氯、硫的可能。
  2. 用于奧氏體不銹鋼和鎳基合金設備的膠粘帶(如用于作標識和各種附件(包裝、堵頭、保溫材料、射線拍照膠片等)使用的膠粘帶)和可剝性防護漆。
  3. 用于奧氏體不銹鋼和鎳基合金表面的切削液產品。
  4. 奧氏體不銹鋼和鎳基合金設備表面所使用的包裝材料(塑料罩、堵頭等)。
  5. 保護焊縫背面的可溶紙塞等。

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國內外規范中氟、氯、硫限量要求

“核級材料”較之普通材料,對氟、氯、硫含量控制要求高。美國ASME(美國機械工程師學會)規范要求,硫含量占一定重量樣品殘渣量不超過1%,氟、氯含量占一定重量樣品殘渣量不超過1%;法國RCC-M標準中要求氟、氯、硫的含量各不能超過100ppm、200ppm、200ppm;國內NB/T 20003《核電廠核島機械設備無損檢測》中規定氯和氟總含量不超過200mg/L、硫含量不超過200 mg/L。

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氟、氯、硫含量檢測分析方法

  1. 樣品前處理:a)對具有高或低燃燒性產品,使用量熱彈礦物化;b)對非燃燒性產品,堿性礦物化;c)進行浸濾。
  2. 化學分析方法:a)光譜法分析氯;b)離子色譜法分析氟、氯、硫;c)氯離子的硝酸銀滴定;d)離子計測定氟;e)等離子發射光譜分析硫。

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