При остановках реактора и расхолаживании блока происходит растворение кислорода воздуха в оставшейся в оборудовании и трубопроводах воде. Воздух растворяется в пленке воды на стенках паропроводов и оборудовании конденсаты питательного тракта при его опорожнении. В этом случае концентрация кислорода может достичь насыщения при данной температуре. В воде, насыщенной воздухом, происходит интенсивная коррозия углеродистой стали:
(2-6)
При пуске блока и повышении температуры образовавшийся окисел превращается в рыхлый осадок гематита
(2.7) который легко уносится паром и водой.
Скорость коррозии оборудования и трубопроводов из углеродистой стали при остановленном реакторе велика и составляет 3—5 г/(м2-сут). Коррозия носит язвенный характер, язвины располагаются в основном по нижней образующей трубопроводов. Весьма существенно, что скорость коррозии не уменьшается со временем.
С увеличением скорости движения воды, насыщенной воздухом, выше 1 м/с скорость коррозии углеродистой стали снижается. Объясняется это окислением Fe2+ в Fe3+ в порах оксидной пленки за счет интенсивного подвода кислорода при перемешивании воды. Образующийся при этом магнетит
(2-8) закупоривает поры и скорость коррозии снижается. Это явление может быть использовано для консервации конденсатно-питательного тракта посредством организации непрерывной циркуляции воды. Положительное влияние на образование магнетитной пленки оказывает при этом непрерывное обессоливание воды на конденсатоочистке. С одной стороны, удаляются соли, с другой — смытый водой шлам.
Развитию коррозии при остановке реактора способствует скапливающийся в оборудовании и трубопроводах шлам, который хорошо удерживает воду. По этой причине наибольшее количество коррозионных раковин обнаруживается вдоль нижней образующей горизонтальных трубопроводов.
При разгерметизации первого контура ВВЭР в период перегрузки топлива происходит насыщение воды воздухом. В насыщенном воздухом растворе борной кислоты при температуре около 20°C скорость коррозии перлитных сталей достаточно велика и составляет несколько граммов на 1 м2 в сутки. Введение в воду аммиака и щелочи с целью повышения значения рН снижает скорость коррозии в несколько раз.
Скорость коррозии нержавеющих аустенитных сталей при остановке реактора и насыщении воды воздухом практически нс изменяется и остается в пределах 10— 50 мг/(м2-сут). То же самое происходит и в растворе борной кислоты. Скорость коррозии возрастает в сотни раз при попадании в воду большого количества хлоридов. Коррозия при этом носит язвенный характер.
Аналогично нержавеющей стали ведут себя и сплавы циркония, скорость коррозии которых после остановки реактора остается небольшой.
Скорость коррозии медных сплавов при остановке реактора наиболее значительна в первые сутки, около 100 мг/(м2-сут). В дальнейшем она быстро снижается.
В качестве мероприятий, снижающих скорость коррозии конструкционных материалов при остановке реактора, может найти применение консервация оборудования газообразным азотом или циркуляция воды с непрерывной ее очисткой.
Азотная консервация заключается в заполнении оборудования газообразным азотом до практически полного вытеснения кислорода и поддержании избыточного давления не ниже 1 кПа. В таком виде консервация внедрена на парогенераторах блока с реактором БН-600.
Консервация по второму способу заключается в циркуляции воды по конденсатно-питательному тракту с непрерывной ее очисткой на ионообменных фильтрах. Для сброса воды в конденсаторы турбин помимо парогенераторов (реактора) монтируется дополнительный трубопровод. Подобная схема для консервации и отмывки оборудования конденсатно-питательного тракта перед пуском блока применена на АЭС с реакторами РБМК-1000 и БН-600.
Азотная консервация имеет некоторые преимущества, в частности позволяет консервировать теплообменники с трубным пучком из медных сплавов, но более сложна, требует непрерывного контроля и значительной подпитки чистым азотом из-за неизбежных утечек газа через неплотности оборудования.
