Stromingsversnelde corrosie (Flow Accelerated Corrosion, FAC) treedt op wanneer water met hoge temperatuur—vaak boven 95°C—en bepaalde stromingssnelheden in contact komt met koolstofstaal leidingen. Dit proces wordt versterkt door een potentiaalverschil tussen de stromende vloeistof en de koolstofstalen leidingwand, wat leidt tot de oplosbaarheid van de beschermende oxidelaag. Onder omstandigheden waarin magnetiet goed oplost, zoals bij gedemineraliseerd of licht alkalisch water in reducerende omstandigheden, wordt de magnetietlaag sneller verwijderd, waardoor de onderliggende metalen oppervlakken blootgesteld worden aan corrosie. Dit proces versnelt het materiaalverlies en kan leiden tot gevaarlijke verzwakkingen van leidingen en componenten. Het materiaal zelf speelt een cruciale rol; koolstofstaal en laaggelegeerd staal zijn vatbaar voor FAC, terwijl toevoeging van chroom aan staal (ten minste 0,1%) in zorgvuldig ontworpen systemen deze vorm van corrosie aanzienlijk kan vertragen.

Daarnaast zijn stromingsveranderingen in leidingen, zoals die optreden achter vernauwingen, bochten, of plotselinge diameterwisselingen, kritische locaties waar FAC vaak optreedt. De turbulentie en verhoogde snelheden bij deze geometrieën zorgen voor een versnelde afbraak van de beschermende lagen.

Binnen kerncentrales vormt corrosie een complex en hardnekkig probleem dat zowel de veiligheid als de betrouwbaarheid van de installaties bedreigt. Een prominente vorm van corrosie in deze context is spanningscorrosiescheurvorming (Stress Corrosion Cracking, SCC), een fenomeen waarbij scheuren ontstaan en langzaam groeien in gevoelige legeringen onder mechanische spanning en corrosieve omstandigheden. Dit proces wordt veroorzaakt door een verfijnde wisselwerking tussen mechanische krachten, elektrochemische reacties en metallurgische factoren.

Voor perswaterreactoren (Pressurized Water Reactors, PWRs) zijn specifieke componenten zoals stoomgeneratorbuizen, penetraties voor instrumenten in de pressurizer, en nozzles voor de besturing van de reactiviteitsstaven, kwetsbaar gebleken voor primaire water spanningscorrosiescheurvorming (Primary Water Stress Corrosion Cracking, PWSCC). Onderzoek naar de factoren die PWSCC beïnvloeden is intensief, maar de mechanistische inzichten blijven zich ontwikkelen. Incidenten zoals bij de Davis–Besse kerncentrale onderstrepen de ernst van dit probleem, waarbij boriumzuurcorrosie van het reactorvat hoofd ernstige veiligheidsrisico’s veroorzaakt.

In kokendwaterreactoren (Boiling Water Reactors, BWRs) komen spanningscorrosiescheuren in de interkristallijne structuur (Intergranular Stress Corrosion Cracking, IGSCC) vooral voor in austenitisch roestvast staal en nikkelhoudende legeringen, zoals in recirculatieleidingen en interne reactorcomponenten. Veel van deze schade is terug te voeren op ontwerpfouten uit het verleden. Ondanks diverse onderzoeksprogramma’s blijft IGSCC een moeilijk te beheersen fenomeen.

Bovendien is er een bijzondere variant van SCC die optreedt onder invloed van neutronenbestraling: irradiatie-geassisteerde spanningscorrosiescheurvorming (IASCC). Deze vorm treedt op bij hoge neutronenvloeden en hoeft niet gepaard te gaan met thermische sensitisatie of koud bewerken, wat het onderscheidt van klassieke IGSCC. IASCC bemoeilijkt het beheer van corrosie in reactoren vanwege de directe afhankelijkheid van de blootstellingsgraad aan neutronen.

Voor het behoud van integriteit en veiligheid in kerncentrales is continue corrosiebewaking van cruciaal belang. Monitoringstechnieken zijn ontworpen om corrosieverschijnselen zoals SCC vroegtijdig te detecteren en daarmee tijdige interventies mogelijk te maken. Elektrochemische methoden zoals het meten van elektrochemische ruis, impedantie, akoestische emissie en directe stroompotentiaalmetingen worden onderzocht op hun effectiviteit in nucleaire omgevingen. Praktisch toepasbare technieken, zoals het monitoren van corrosiepotentiaal, blijven onmisbaar vanwege hun toepasbaarheid in complexe reactorconfiguraties.

Het monitoren van corrosie in situ binnen de reactoromgeving vereist verfijning en continue innovatie, aangezien de condities in kerncentrales uiterst complex zijn. De combinatie van hoge temperaturen, stralingsbelasting en mechanische spanningen maakt het noodzakelijk dat detectiemethoden nauwkeurig, betrouwbaar en robuust zijn.

Naast de technische aspecten is het van belang dat men de interactie tussen materiaalkeuze, waterchemie en stromingsomstandigheden volledig begrijpt om corrosieprocessen effectief te beheersen. Het besef dat zelfs kleine veranderingen in waterchemie of stromingspatronen de corrosiedynamiek drastisch kunnen beïnvloeden, onderstreept het belang van integrale systeembenaderingen bij het ontwerpen en onderhouden van kerncentralecomponenten.

Hoe Corrosiebewaking de Integriteit van Industriële Systemen Versterkt

Corrosiebewakingssyste­men zijn er in verschillende vormen, van eenvoudige coupon-exposures en handmatige dataloggers tot geavanceerde, volledig geïntegreerde bewakingsapparatuur die in staat is om gegevens op afstand te verkrijgen en te beheren. De complexiteit van een corrosiebewakingsprogramma hangt vaak samen met de kosten, maar zelfs eenvoudigere systemen kunnen aanzienlijke financiële voordelen opleveren. Organisaties kunnen kiezen voor een bewakingsoplossing die past bij hun budget en toch meetbare verbeteringen in de integriteit van activa mogelijk maakt.

Een fundamenteel onderdeel van elk corrosiebewakingssysteem is de corrosiesensor, die vaak wordt aangeduid als een instrumenteerbare coupon. De aard van deze sensoren varieert afhankelijk van de specifieke bewakingstechnieken die worden toegepast. Retrievable corrosieprobes behoren tot de meest gangbare typen en kunnen in een enkel hoogdruktoegangsfit worden ingebracht. Het in- en uitnemen van deze sensoren onder druk vereist vaak gespecialiseerde instrumenten en goed opgeleide medewerkers om ze veilig te bedienen. Zodra corrosiesensoren zijn geïnstalleerd, moeten de gegevens die ze genereren vaak worden verwerkt. Dit kan signalenfiltering, gemiddelde berekeningen en eenhedenconversies omvatten om zinvolle resultaten te verkrijgen. In sommige corrosiebewakingssystemen moet een ingangssignaal interactie hebben met het sensoroppervlak om een outputsignaal van corrosie te genereren.

Oudere systemen maakten gebruik van elektronische sensorleidingen om signalen van de sensoren naar een centrale verwerkingsunit te relayen. De technologische vooruitgangen op het gebied van micro-elektronica hebben echter de ontwikkeling van geïntegreerde microchips mogelijk gemaakt die signaalverwerking en -conditionering direct binnen de sensorunits faciliteren. Deze technologische evolutie heeft ook draadloze gegevensoverdracht mogelijk gemaakt, waardoor de mogelijkheden van corrosiebewakingsapparaten verder zijn vergroot.

Voor effectieve online en realtime corrosiebewaking is een datasysteem essentieel, ongeacht de gebruikte sensor. Veel faciliteiten maken gebruik van draagbare laboratoria die intrinsiek veilig zijn voor dataverzameling. Deze systemen zijn in staat om corrosiegegevens efficiënt vast te leggen en ervoor te zorgen dat de informatie snel beschikbaar is voor analyse. Realtime corrosiemetingen zijn zeer gevoelig, waarbij signalen vaak vrijwel onmiddellijk verschijnen. Studies hebben aangetoond dat de mate van corrosieschade zelden constant blijft over de tijd. In werkelijkheid duiden realtime corrosiebewakingsprogramma's in verschillende sectoren erop dat significante corrosieschade waarschijnlijker is wanneer de bedrijfsomstandigheden afwijken van de normale parameters. Deze afwijkende operationele vensters kunnen alleen worden geïdentificeerd door middel van realtime bewaking, waardoor het een onmisbaar hulpmiddel is voor het voorkomen van ernstige incidenten als gevolg van corrosie.

Een computersysteem wordt doorgaans gebruikt om de gegevens die door de corrosiesensoren worden gegenereerd te verzamelen, te verwerken en te beheren. Een gegevensverwerkingsmethode zet de ruwe corrosiebewakingsgegevens, die aanvankelijk weinig intrinsieke waarde hebben, om in informatie die waardevol is voor besluitvorming. Om de kwaliteit van deze informatie te verbeteren, kunnen corrosiesensoren worden aangevuld met aanvullende gegevens uit andere relevante bronnen, zoals procesparameters en inspectierapporten. Door gebruik te maken van geavanceerde databasebeheer- en datavisualisatietechnologieën, wordt dit systeem in staat gesteld om de primaire corrosiegegevens om te zetten in bruikbare beheersinformatie, waardoor organisaties in staat worden gesteld weloverwogen beslissingen te nemen met betrekking tot corrosierisico's en onderhoudsstrategieën.

Bij het opstellen van strategieën voor corrosiebewaking en inspectie is het essentieel om de specifieke technieken te definiëren die toegepast zullen worden. Deze technieken kunnen worden geclassificeerd op basis van hun aard: invasief, waarbij ze in apparatuur of processen doordringen, of non-invasief, waarbij metingen extern worden uitgevoerd. Bovendien kunnen ze worden gecategoriseerd als continu, waarbij realtime gegevens van sensoren of probes worden verkregen die aan corrosieve omgevingen worden blootgesteld, of periodiek, waarbij gegevens op regelmatige tijdstippen worden verzameld van sensoren die moeten worden verwijderd voor analyse, zoals corrosiecoupons of bio-studs.

Corrosiebewakingstechnieken kunnen verder worden onderverdeeld in directe versus indirecte, invasieve versus non-invasieve en online versus offline methoden. Een techniek wordt als direct beschouwd wanneer deze de werkelijke effecten van corrosie meet, terwijl een indirecte techniek factoren beoordeelt die samenhangen met corrosie, maar deze niet rechtstreeks meet. Bij het kiezen van een bewakingsmethode is het belangrijk om verschillende factoren te overwegen, zoals de specifieke doelstellingen van de bewaking, de geschiktheid van nieuwe technieken in relatie tot de verwachte corrosie, de compatibiliteit van deze methoden met bestaande inspectie- en bewakingsprotocollen, en de beschikbaarheid van sensoren, of ze nu draagbaar of automatisch zijn.

In de praktijk wordt het monitoren van gelokaliseerde corrosievormen, zoals putcorrosie, vaak als een uitdaging beschouwd. Toch hebben recente vooruitgangen in elektrochemische methoden, zoals elektrochemisch ruisanalyse (EN), deze monitoring haalbaarder gemaakt. Desondanks ontbreekt het veel ingenieurs aan formele training in de elektrochemie, wat de acceptatie van elektrochemisch gebaseerde bewakingssystemen bemoeilijkt. Technieken zoals elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) en EN zijn bijzonder complex, en hoewel software-oplossingen de interpretatie van de gegevens kunnen vereenvoudigen, worden de fundamentele principes van deze technieken vaak niet goed begrepen door nieuwe gebruikers, vooral in afgelegen gebieden.

De wereldwijde markt voor corrosiebewakingsapparatuur (exclusief inspectie) wordt naar verwachting ongeveer $25 miljoen bereiken tegen 2025, inclusief bijkomende accessoires en gereedschappen. In de Verenigde Staten waren de eerste fabrikanten van corrosiebewakingsapparatuur voornamelijk gespecialiseerde chemische bedrijven, met name diegenen die betrokken waren bij corrosie-inhibitoren. Deze bedrijven beschouwden corrosiebewaking als een aanvulling op hun producten, door instrumenten te promoten die parameters aanboden voor het beoordelen van de effectiviteit van inhibitoren en het optimaliseren van dosisinstellingen. Aanvankelijk werd de productie en levering van deze instrumenten niet als winstcentrum beschouwd, wat leidde tot beperkte financiering en ondersteuning. De chemische industrie was een van de pioniers in het toepassen van corrosiebewaking, waarbij verschillende grote bedrijven elektrochemische potentiaalmetingen gebruikten om passieve materialen te bewaken. Hoewel deze methode geen corrosiesnelheden opleverde, stelde het operators in staat de procesomstandigheden aan te passen om de passiviteit van materialen te behouden.

Hoe kubernetes implementaties het beheer van schaalbare en veilige applicaties vergemakkelijken
Wat maakt een infosign natuurlijk? Het verband tussen teken en betekenis in Millikan's theorie van biosemanitiek
Hoe kunnen drones efficiënter worden ingezet door technologische vooruitgangen?