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核工业设备用材料氟、氯、硫含量的检测

核工业设备用材料氟、氯、硫含量的检测
时间:2025.04.21
作者:中钢国检上海分公司
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摘要: 核电作为一种潜力极大的能源,正凭借其独特优势,逐渐成为推动全球能源转型、保障能源安全的重要力量。同时切尔诺贝利、日本福岛核泄漏事件的惨痛教训警示我们,核电在带来巨大能源红利的同时,也潜藏着巨大风险。核工业设备大量使用镍基合金、钛合金及奥氏体钢,且重要金属部件长时间处于高温、高压、高通量辐射的恶劣环境中。据研究发现,硫元素在高温下会对镍基合金的工件产生热腐蚀(也叫热脆),卤族元素如氟、氯,容易与钛合金及奥氏体钢材料作用,在应力存在的情况下,产生应力腐蚀。为避免氟、氯、硫等有害元素对核工业设备造成损害,要求用于核工业设备的材料应为“核级材料”,且须有有关检测单位出具的有害元素分析报告。   检测对象 无损检测材料:为了确保核工业设备的安全、可靠、经济运行,在核动力装置的整个建造和运行寿期中,从最小的阀门、支撑到最大的关键设备压力容器和系统等经常要用到无损检测技术(主要为渗透检测、超声波检测和泄漏检测)。这种检测技术以渗透剂、耦合剂或发泡剂等无损检测材料为介质,能快速发现铸件、锻件以及焊缝等结构暴露在表面上的开口缺陷和材料内部缺陷,识别风险排除隐患...
核工业设备用材料氟、氯、硫含量的检测

(图:核工业设备用材料氟、氯、硫含量的检测)

核电作为一种潜力极大的能源,正凭借其独特优势,逐渐成为推动全球能源转型、保障能源安全的重要力量。同时切尔诺贝利、日本福岛核泄漏事件的惨痛教训警示我们,核电在带来巨大能源红利的同时,也潜藏着巨大风险。核工业设备大量使用镍基合金、钛合金及奥氏体钢,且重要金属部件长时间处于高温、高压、高通量辐射的恶劣环境中。据研究发现,硫元素在高温下会对镍基合金的工件产生热腐蚀(也叫热脆),卤族元素如氟、氯,容易与钛合金及奥氏体钢材料作用,在应力存在的情况下,产生应力腐蚀。为避免氟、氯、硫等有害元素对核工业设备造成损害,要求用于核工业设备的材料应为“核级材料”,且须有有关检测单位出具的有害元素分析报告。

 

检测对象

  1. 无损检测材料:为了确保核工业设备的安全、可靠、经济运行,在核动力装置的整个建造和运行寿期中,从最小的阀门、支撑到最大的关键设备压力容器和系统等经常要用到无损检测技术(主要为渗透检测、超声波检测和泄漏检测)。这种检测技术以渗透剂、耦合剂或发泡剂等无损检测材料为介质,能快速发现铸件、锻件以及焊缝等结构暴露在表面上的开口缺陷和材料内部缺陷,识别风险排除隐患。无损检测材料引入氟、氯、硫的3个主要原因:a)为了达到某方面的技术要求,选用了分子结构中本身带有的氟、氯、硫元素的原料,例如含氟和硫的表面活性剂,含氯、硫的溶剂,含氟的推进剂等;b)本身含有一定量以杂质形式存在氟、氯、硫;c)一些原料的生产工艺中涉及到硫酸、盐酸等,也成为引入氟、氯、硫的可能。
  2. 用于奥氏体不锈钢和镍基合金设备的胶粘带(如用于作标识和各种附件(包装、堵头、保温材料、射线拍照胶片等)使用的胶粘带)和可剥性防护漆。
  3. 用于奥氏体不锈钢和镍基合金表面的切削液产品。
  4. 奥氏体不锈钢和镍基合金设备表面所使用的包装材料(塑料罩、堵头等)。
  5. 保护焊缝背面的可溶纸塞等。

 

国内外规范中氟、氯、硫限量要求

“核级材料”较之普通材料,对氟、氯、硫含量控制要求高。美国ASME(美国机械工程师学会)规范要求,硫含量占一定重量样品残渣量不超过1%,氟、氯含量占一定重量样品残渣量不超过1%;法国RCC-M标准中要求氟、氯、硫的含量各不能超过100ppm、200ppm、200ppm;国内NB/T 20003《核电厂核岛机械设备无损检测》中规定氯和氟总含量不超过200mg/L、硫含量不超过200 mg/L。

 

氟、氯、硫含量检测分析方法

  1. 样品前处理:a)对具有高或低燃烧性产品,使用量热弹矿物化;b)对非燃烧性产品,碱性矿物化;c)进行浸滤。
  2. 化学分析方法:a)光谱法分析氯;b)离子色谱法分析氟、氯、硫;c)氯离子的硝酸银滴定;d)离子计测定氟;e)等离子发射光谱分析硫。

 

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