核電用管在核電站中承擔著多重關鍵功能,其材料特性和應用場景均圍繞核安全與高效運行展開。
作為核電站的“血管系統”,這些特殊管道通過精密材料選擇和結構設計,在極端工況下維持著核反應堆的穩定運行。反應堆一回路的主管道采用整體鍛造的316LN不銹鋼,通過奧氏體-鐵素體雙相組織實現耐高溫高壓水腐蝕與抗疲勞性能的平衡,其無焊縫設計徹底消除了傳統焊接結構的潛在泄漏風險,構成反應堆冷卻劑循環的承壓邊界。主管道內部流動的放射性冷卻劑在300℃高溫和15MPa高壓下持續循環,材料需通過RCC-M規范中的Z3CN20.09M牌號認證,確保在長期中子輻照環境下仍保持組織穩定性。
蒸汽發生器的U型換熱管則采用鎳基690合金等特種材料,這種含鉻30%的合金在二回路側能有效抵抗高溫蒸汽氧化和應力腐蝕開裂。數千根精密排列的U型管構成熱交換核心,將一回路300℃的熱量高效傳遞給二回路產生蒸汽,其管壁厚度需控制在0.8-1.2mm之間以優化傳熱效率,同時通過渦流檢測保證每根管子的零缺陷率。輔助系統中的異徑管和閥門連接件多采用雙相不銹鋼,利用其高強度和抗震動疲勞特性,在核島各類輔助系統中實現介質的安全輸送。
與普通工業用管相比,核電用管的特殊要求體現在三個維度:核級材料需將鈷含量控制在0.01%以下、硼含量低于0.0005%,以最小化中子吸收截面;生產過程中采用真空熔煉和電子束焊接等工藝,確保材料純凈度;表面粗糙度要求Ra≤0.4μm,減少流動阻力與腐蝕風險。
這些嚴苛標準使核電用管成為核電站安全運行的基石,從燃料組件的鋯合金包殼管到常規島的保溫鋼管,共同構成了核能轉換的多層級管道網絡。
