Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура

Основным механизмом старения трубопроводов второго контура АЭС является эрозионно-коррозионный износ (ЭКИ), который стал причиной крупных аварий на АЭС «Сарри-2» и «Михама-3». ЭКИ определяет ресурс работы трубопроводов из углеродистой стали, а инструментом управления ресурсом является прогнозировани...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2016
1. Verfasser:	Кравченко, В.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України 2016
Schriftenreihe:	Ядерна та радіаційна безпека
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129905
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура / В.П. Кравченко // Ядерна та радіаційна безпека. — 2017. — № 3. — С. 25-29. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-129905
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1299052018-02-02T03:02:45Z Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура Кравченко, В.П. Основным механизмом старения трубопроводов второго контура АЭС является эрозионно-коррозионный износ (ЭКИ), который стал причиной крупных аварий на АЭС «Сарри-2» и «Михама-3». ЭКИ определяет ресурс работы трубопроводов из углеродистой стали, а инструментом управления ресурсом является прогнозирование износа с помощью программных средств (ПС). Проанализированы ПС США, Германии, России. Рассмотрены преимущества, которые дают ПС для управления ресурсом и планирования ремонта. Указаны некоторые проблемы, возникающие при использовании ПС для анализа результатов ультразвуковой толщинометрии. Приведен алгоритм управления ресурсом трубопроводов на японских АЭС. Намечены пути совершенствования алгоритма управления ресурсом трубопроводов, позволяющего обоснованно перейти к реализации концепции ремонта трубопроводов по состоянию. Основним механізмом старіння трубопроводів другого контуру АЕС є ерозійно-корозійний знос (ЕКЗ), який став причиною аварій на АЕС «Саррі-2» і «Міхама-3». ЕКЗ визначає ресурс роботи трубопроводів з вуглецевої сталі, а інструментом керування ресурсом є прогнозування зносу за допомогою програмних засобів (ПЗ). Проаналізовано відомі ПЗ США, Німеччини, Росії. Розглянуто переваги, які дають ПЗ для керування ресурсом і планування ремонту. Зазначено деякі проблеми, що виникають у використанні ПЗ для аналізу результатів ультразвукової товщинометрії. Наведено алгоритм керування ресурсом трубопроводів на японських АЕС. Намічено шляхи вдосконалення алгоритму керування ресурсом трубопроводів для обґрунтованого переходу до реалізації концепції ремонту трубопроводів за станом. 2016 Article Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура / В.П. Кравченко // Ядерна та радіаційна безпека. — 2017. — № 3. — С. 25-29. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2073-6231 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129905 620.193:621.643 ru Ядерна та радіаційна безпека Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Основным механизмом старения трубопроводов второго контура АЭС является эрозионно-коррозионный износ (ЭКИ), который стал причиной крупных аварий на АЭС «Сарри-2» и «Михама-3». ЭКИ определяет ресурс работы трубопроводов из углеродистой стали, а инструментом управления ресурсом является прогнозирование износа с помощью программных средств (ПС). Проанализированы ПС США, Германии, России. Рассмотрены преимущества, которые дают ПС для управления ресурсом и планирования ремонта. Указаны некоторые проблемы, возникающие при использовании ПС для анализа результатов ультразвуковой толщинометрии. Приведен алгоритм управления ресурсом трубопроводов на японских АЭС. Намечены пути совершенствования алгоритма управления ресурсом трубопроводов, позволяющего обоснованно перейти к реализации концепции ремонта трубопроводов по состоянию.
format	Article
author	Кравченко, В.П.
spellingShingle	Кравченко, В.П. Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура Ядерна та радіаційна безпека
author_facet	Кравченко, В.П.
author_sort	Кравченко, В.П.
title	Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура
title_short	Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура
title_full	Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура
title_fullStr	Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура
title_full_unstemmed	Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура
title_sort	повышение безопасности и экономичности аэс путем управления ресурсом трубопроводов второго контура
publisher	Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України
publishDate	2016
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129905
citation_txt	Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура / В.П. Кравченко // Ядерна та радіаційна безпека. — 2017. — № 3. — С. 25-29. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Ядерна та радіаційна безпека
work_keys_str_mv	AT kravčenkovp povyšeniebezopasnostiiékonomičnostiaésputemupravleniâresursomtruboprovodovvtorogokontura
first_indexed	2025-07-09T12:24:31Z
last_indexed	2025-07-09T12:24:31Z
_version_	1837172129715453952
fulltext	ISSN 2073-6231. Ядерна та радіаційна безпека 3(75).2017 25 УДК 620.193:621.643 В. П. Кравченко Одесский национальный политехнический университет, г. Одесса, Украина Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура Основным механизмом старения трубопроводов второго конту- ра АЭС является эрозионно-коррозионный износ (ЭКИ), который стал причиной крупных аварий на АЭС «Сарри-2» и «Михама-3». ЭКИ оп- ределяет ресурс работы трубопроводов из углеродистой стали, а ин- струментом управления ресурсом является прогнозирование износа с помощью программных средств (ПС). Проанализированы ПС США, Германии, России. Рассмотрены преимущества, которые дают ПС для управления ресурсом и планирования ремонта. Указаны некоторые проблемы, возникающие при использовании ПС для анализа резуль- татов ультразвуковой толщинометрии. Приведен алгоритм управления ресурсом трубопроводов на японских АЭС. Намечены пути совершен- ствования алгоритма управления ресурсом трубопроводов, позволя- ющего обоснованно перейти к реализации концепции ремонта трубо- проводов по состоянию. К л ю ч е в ы е с л о в а: трубопроводы второго контура, прогнози- рование износа, управление ресурсом. В. П. Кравченко Підвищення безпеки та економічності АЕС за рахунок керування ресурсом трубопроводів другого контуру Основним механізмом старіння трубопроводів другого контуру АЕС є ерозійно-корозійний знос (ЕКЗ), який став причиною аварій на АЕС «Саррі-2» і «Міхама-3». ЕКЗ визначає ресурс роботи трубопроводів з вуглецевої сталі, а інструментом керування ресурсом є прогнозуван- ня зносу за допомогою програмних засобів (ПЗ). Проаналізовано відомі ПЗ США, Німеччини, Росії. Розглянуто переваги, які дають ПЗ для керу- вання ресурсом і планування ремонту. Зазначено деякі проблеми, що виникають у використанні ПЗ для аналізу результатів ультразвукової товщинометрії. Наведено алгоритм керування ресурсом трубопроводів на японських АЕС. Намічено шляхи вдосконалення алгоритму керуван- ня ресурсом трубопроводів для обґрунтованого переходу до реалізації концепції ремонту трубопроводів за станом. К л ю ч о в і с л о в а: трубопроводи другого контуру, прогнозування зносу, керування ресурсом. © В. П. Кравченко, 2017 Т рубопроводы и арматура второго контура ответ- ственны за 25 % недовыработки электроэнергии энергоблока из-за повреждений, что существенно влияет на эффективность работы АЭС. Это одна из причин большого внимания к трубопрово- дам. Другая причина связана с обеспечением безопасности атомных станций. Первая крупная авария на АЭС с разрывом трубопро- вода произошла на энергоблоке № 2 АЭС США «Сарри» в декабре 1986 года после 13 лет эксплуатации (блок пущен в феврале 1973 года). Причиной явился эрозионно-корро- зионный износ (ЭКИ, или эрозия-коррозия, усиленная потоком; flow accelerated corrosion — FAC) трубопровода питательной воды, выполненного из углеродистой стали. Трубопровод диаметром 457,2 мм был размыт за сварным швом, соединяющим колено (90о) с раздающим трубопро- водом диаметром 635 мм. Разорвавшийся трубопровод за время эксплуатации ни разу не подвергался осмотру, по- скольку срок его службы предполагался в течение 40 лет. Восемь человек получили тяжелые ожоги, четверо из них позже скончались. После аварии осмотр трубопроводов энергоблоков № 1 и № 2 выявил необходимость замены около 40 участков трубопроводов. Их ремонт обошел- ся компании в 2 млн долл. Продолжительность ремонта энергоблока № 1 составила шесть недель, № 2 — два ме- сяца. До этого замеры толщины стенок трубопроводов на АЭС практически не производились и данные по ЭКИ трубопроводов были получены в основном на эксперимен- тальных стендах. 9 августа 2004 года произошла авария на энергоблоке № 3 японской АЭС «Михама». В результате ЭКИ разо- рвался трубопровод между подогревателем низкого давле- ния и деаэратором, за расходомерной шайбой. Пять чело- век погибли и шесть получили травмы [1]. ЭКИ является основной причиной повреждений тру- бопроводов, ему подвержены практически все элементы конденсатно-питательного тракта турбоустановок АЭС и ТЭС. ЭКИ на АЭС имеет место для трубопроводов из угле- родистой стали в щелочной и деаэрированной воде при температуре 100—250 оС. Согласно анализу эксплуатационных данных француз- ских АЭС причины событий, влияющих на безопасность, распределены следующим образом [1]: ЭКИ — 58 %; пит- тинг — 18 %; растрескивание — 16 %; общая коррозия — 4 %; коррозионное растрескивание под напряжением — 3 %; микробная коррозия — 1 %. ЭКИ является основной причиной загрязнения рабочего тела турбоустановок про- дуктами коррозии. В основу управления ресурсом трубопроводов поло- жено прогнозирование износа — определение изменения толщины стенки со временем. Целью данной статьи явля- ется анализ состояния прогнозирования износа трубопро- водов из-за ЭКИ, а также определение путей совершен- ствования алгоритма управления ресурсом трубопроводов. Анализ состояния прогнозирования износа трубопроводов. После аварии на энергоблоке № 2 АЭС «Сарри» во многих странах, имеющих в эксплуатации реакторные установки, возрос интерес к изучению проблемы ЭКИ. Были разра- ботаны национальные программы повышения надежности теплотехнического оборудования и трубопроводов второго контура АЭС. В Германии группа специалистов во главе с В. Кастнером в KWU (АО Siemens) проблемой ЭКИ начала заниматься с 1973 года. Эта группа провела эксперименты по изуче- нию закономерностей ЭКИ в потоке однофазной среды и разработала компьютерный код WATHEC. 26 ISSN 2073-6231. Ядерна та радіаційна безпека 3(75).2017 В. П. Кравченко В Институте эксплуатации АЭС США (INPO) со- вместно с Американским обществом инженеров-меха- ников (ASME) и Научно-исследовательским институтом электроэнергетики (EPRI) при участии Комиссии ядерно- го регулирования были разработаны компьютерные про- граммы CHEC и CHECMATE, позволяющие предсказы- вать потери металла в трубах. В однофазной среде для расчета ЭКИ в программе CHEC используется зависимость Ес = F1(T) · F2(АС) · F3(MT) · F4(O2) · F5(pH) · F6(G), где Ес — скорость ЭКИ, мм/год; F1(Т), F2(АС) — коэф- фициенты, учитывающие соответственно влияние темпе- ратуры и содержание в металле хрома, меди и молибдена; F3(МТ) — коэффициент, определяемый турбулизацией по- тока и диаметром трубопровода; F4(О2) — коэффициент, учитывающий концентрацию кислорода в потоке жидко- сти; F5(рН) — коэффициент, учитывающий рН потока; F6(G) — коэффициент, учитывающий геометрию трубо- провода. В основу компьютерной программы WATHEC, которая в настоящее время, после усовершенствования, носит на- звание COMSY, положена похожая расчетная зависимость: Ес = Kс · f1(W, T, h) · f2(pH) · f3 (O2) · f4(t), где Кс — геометрический фактор (коэффициент Келлера); W, Т, рН — скорость среды, температура среды и рН при 25 оС, соответственно; h — концентрация в конструкцион- ном материале хрома, молибдена и меди; О2 — концентра- ция кислорода в среде; t — время эксплуатации элемента. Аналогичная программа (ПС ЭКИ-01) разработана во ВНИИАЭС (Россия) профессором Бараненко В. И. Здесь для вычисления скорости ЭКИ используется мультипли- кативная математическая модель, каждая из функций ко- торой отражает влияние на скорость ЭКИ конкретного фактора при постоянном значении остальных влияющих факторов. Модель имеет следующий вид: E F T F G F F F V F F F Fc = ( ) ⋅ ( ) ⋅ ( ) ⋅ ( ) ( ) ⋅ ( ) ⋅ ( ) ⋅ ( ) ⋅ 1 9 10 11 2 3 2 4 5 6 NH O pH Cr τ MMo Cu( ) ⋅ ( ) ⋅ ( )F F D7 8 , где F1(T) — зависимость скорости ЭКИ от температуры, мм/год; F2(V ) — безразмерная функция влияния на скорость ЭКИ скорости течения теплоносителя; F3(O2) — то же, содержа- ния кислорода в теплоносителе; F4(pH) — то же, показателя рН среды; F5(Cr) — то же, массового содержания хрома в ма- териале трубопровода; F6(Mo) — то же, массового содержа- ния молибдена в материале трубопровода; F7(Cu) — то же, массового содержания меди в материале трубопровода; F8(D) — то же, внутреннего диаметра трубопровода; F9(G) — то же, геометрии трубопроводного элемента (гиб, прямой участок, участок трубопровода с дросселирующей шайбой и т. п.); F10(NH) —то же, содержания применяемого амина (аммиак, этаноламин, морфолин); F11(τ) — то же, длитель- ности эксплуатации трубопровода в годах. Этот код лицензирован в Федеральном надзоре России по ядерной и радиационной безопасности. На основании результатов, полученных с его помощью, можно делать не только рекомендательные, но и окончательные выводы. Результаты исследований по ЭКИ и прогнозирова- нию износа были представлены на совещании в МАГАТЕ. В 2010 и 2016 годах состоялись конференции в Лионе (Франция), посвященные FAC. На отечественных АЭС контролю подлежат сварные соединения, гибы, тройники, а также прямые участки за арматурой, дроссельными и расходомерными шайба- ми. Конкретный перечень оборудования и трубопроводов, подлежащих контролю, и его периодичность устанавлива- ется типовыми программами. На АЭС Бельгии 100 %-му контролю подвергаются тру- бопроводы, ЭКИ которых составляет более 0,3 мм/год. Применение программы расчета скорости утонения по- зволило определить износ трубопровода на энергоблоке № 2 АЭС «Сарри». Расчетное значение составило 7,7 мм (действительное — 11,5 мм). Сопоставление расчетных и экспериментальных значений утонения стенки элемен- тов трубопроводов на экспериментальном стенде длиной 3,5 м показало, что расчетные значения (в основном на прямолинейных участках) хорошо согласуются с экспери- ментальными. В местах, где установлены колена (угол 90о), расчетные значения отличаются от опытных в полтора — два раза и более. Разработанные методики расчета ЭКИ позволяют сэко- номить за время эксплуатации АЭС порядка 20 млн долл. В публикациях практически отсутствуют данные о харак- тере износа элементов оборудования сложной конструкции. С проблемой ЭКИ тесно связана проблема отложений. Образованием значительного количества отложений со- провождается работа блоков на гидразинно-аммиачном во- дном режиме (ГАВР). В результате анализа замеров было выяснено, что отложения имеют свойство изменять свое местоположение. Чаще всего отложение растет до опре- деленной величины, затем происходит смыв отложений, и т. д. Отрицательное значение разности между замеренной и номинальной толщиной свидетельствуют об утонении стенки, положительное — об отложениях. Для определения максимальной скорости износа на данном участке выбира- ется максимальное из отрицательных значений и делится на период эксплуатации. Максимальное положительное значение, деленное на период эксплуатации, показывает скорость намыва отложений. Совместная обработка поло- жительных и отрицательных значений упомянутых разно- стей не дает никакой информации и затрудняет осмысле- ние результатов обработки. Обычно скорость смыва отложений значительно больше скорости износа, в среднем, для разных элементов, — в 11,6 раза. Не нужно путать эти понятия: при том, что в ли- тературе часто встречается «скорость ЭКИ 2…10 мм/год», такие значения могут соответствовать только скорости смыва отложений. Заметим, что эксплуатационный персо- нал всячески отрицает наличие отложений, причем в об- щем количестве замеров 60—70 % замеров показывают значение толщины стенки больше номинального. Обратим внимание, что ультразвуковой дефектоскоп замеряет отло- жения продуктов коррозии совместно с основным метал- лом, и от этого эффекта пока не удается избавиться. Скорость износа может рассчитываться по разным вы- ражениям [2]: Ес1 = (Sном – Sмин) / Δτ0; (1) Ес2 = (Sмакс – Sмин) / Δτ0; (2) Ес3 = (Sмин1 – Sмин2) / Δτ1 (3) Ес4 = (Sср1 – Sср2) / Δτ1, (4) где Sном — номинальная толщина стенки, мм; Sмин — мини- мальная измеренная толщина, мм; Sмакс — максимальная ISSN 2073-6231. Ядерна та радіаційна безпека 3(75).2017 27 Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура измеренная толщина, мм; Δτ0 — интервал времени от даты ввода элемента в эксплуатацию до даты проведения конт- роля, лет; Sмин1, Sср1 — минимальное и среднее значения толщины при предыдущем контроле, мм; Sмин2, Sср2 — минимальное и среднее значения толщины при последую- щем контроле, мм; Δτ1 — интервал времени между датами эксплуатационного контроля, лет. Определенная скорость износа в предположении, что она будет постоянной, позволяет вычислить ориентиро- вочный ресурс: ном доп макс с S S S r E −− − δ τ = , (5) где Sдоп — допустимая толщина стенки; δS – — отрицатель- ный допуск на толщину стенки при изготовлении; Ec, макс — скорость износа, определенная по одной из формул (1)—(4). Критерием предельного состояния является мини- мально допустимая толщина, указываемая в протоколе замера. Часто ее значение не обосновано и в случае не- обходимости обычно уточняется дополнительными рас- четами, выполняемыми подрядной организацией. В на- стоящее время в Украине разработана и согласована с Гос атом регулирования «Методика определения допу- стимых толщин элементов трубопроводов АЭС из углеро- дистых сталей, подверженных действию эрозионно-кор- розионного износа. МТ-Т.0.03.224-11». Это значительно упрощает решение вопроса о допустимости дальнейшей эксплуатации. Расчет допустимой толщины стенки трубопроводов относится к категории поверочных. В соответствии с [3] основными расчетными нагрузками для трубопроводов являются: 1) внутреннее или наружное давление; 2) вес содержимого; 3) дополнительные нагрузки (вес присоеди- ненных деталей, изоляции и т. п.), изгибающие напряже- ния на опорах; 4) температурное воздействие; 5) вибраци- онные и сейсмические нагрузки. Основными расчетными режимами эксплуатации тру- бопроводов считаются: а) пуск; б) стационарный режим (НУЭ); в) остановка; г) гидро- или пневмоиспытания; д) нарушение нормальных условий эксплуатации (ННУЭ); е) аварийная ситуация. Исходя из перечисленного, вид- но, что принятие решение о допустимости эксплуатации при утонении стенки является непростой задачей. Интенсивность ЭКИ трубопроводов обусловлена их геометрией, завихрениями и формированием несплош- ностей. Как свидетельствует опыт, разрушение металла по причине ЭКИ происходит на участках, расположен- ных непосредственно за арматурой, дроссельными устрой- ствами, изогнутыми участками с внезапным сужением и расширением и т. п. Часто такой износ интенсифици- руют подкладные кольца, применяемые в сварных соеди- нениях труб, являясь источником возмущения в потоке и нарушения его сплошности. Определение путей совершенствования алгоритма управления ресурсом трубопроводов. В настоящее время на АЭС бывшего Советского Союза накоплен большой объем данных, обработка которых совместно с использо- ванием результатов теоретических и экспериментальных исследований позволит разработать комплекс эффек- тивных мероприятий по снижению негативного влия- ния ЭКИ на надежность, безопасность и экономичность блоков АЭС с реакторами типа ВВЭР. Эти мероприятия должны включать совершенствование методов ультразву- ковой толщинометрии, корректировку эксплуатационной регламентной документации, совершенствование конст- рукции оборудования, внедрение перспективного ВХР и другие меры. Прогнозирование износа трубопроводов позволит усо- вершенствовать планирование ремонта и охватить все обо- рудование. В этом случае удастся избежать ситуации, когда в результате измерений, осуществляемых во время плано- во-предупредительного ремонта (ППР), обнаруживается потребность в замене участка трубопровода, не имеюще- гося на складе, поскольку его замена не планировалась. При наличии расчета прогнозируемой толщины стенки ремонтная служба подойдет к ППР с полным знанием не- обходимого объема работ. Для создания программы определения прогнозируемо- го износа нужно знать характер и закономерности износа по всем участкам, по длине и окружности трубопроводов, что предопределяет обработку большого количества заме- ров и проведение дополнительных измерений. Периодичность контроля сварных соединений ос- новных технологических систем второго контура АЭС — 7 лет. При этом проводится контроль 10 % сварных швов и элементов, имеющихся в какой-либо схеме технологи- ческих трубопроводов. Таким образом, за 30 лет эксплуа- тации будет проконтролировано лишь около 50 % всего количества элементов (чем можно объяснить возникнове- ние аварии на АЭС «Михама» на 28-м году эксплуатации). Поэтому все элементы трубопроводов по результатам за- меров должны быть классифицированы с точки зрения интенсивности ЭКИ. Элементы, не имеющие замеров, мо- гут быть объединены с элементами, прошедшими замеры, по условию сходности большинства конструкционно-тех- нологических параметров и условий работы: температуры, расхода (скорости), показателей ВХР, геометрических ха- рактеристик и т. д. Одним из шагов на пути устранения и предупрежде- ния последствий ЭКИ является создание автоматизиро- ванной системы учета и прогнозирования износа трубо- проводов [4]. Автоматизированная система включает базу данных (БД) замеров толщины стенок трубопроводов и приклад- ные программы, выполняющие учет замеров трубопрово- дов, администрирование БД и прогнозирование износа. Использование автоматизированной системы повысит качество ведения технической документации, сократит объемы инспекционного осмотра и измерений, а также позволит проводить ремонт и реконструкцию узлов до воз- никновения критических ситуаций. В настоящее время на АЭС Украины действует «Типовая программа по управлению старением элемен- тов энергоблока АЭС. ПМ Д.0.03.222-14», согласно кото- рой, если трубопровод входит в программу управления старением, все данные контроля вносятся в соответст- вующую информационную систему. Контроль основного металла АЭС производится для каждой группы обору- дования с определенной периодичностью. Со временем количество данных растет, усложняется их обработка. Информационно-аналитическая система, включающая БД и вычислительный комплекс, позволит оперативно получать информацию об износе требуемой системы или участка трубопровода, сортировать данные, планировать объем контроля и ремонт, иметь полную информацию о состоянии трубопроводов энергоблока к началу ППР. , 28 ISSN 2073-6231. Ядерна та радіаційна безпека 3(75).2017 В. П. Кравченко Как указывалось ранее, чтобы рассчитать скорость из- носа, нужно знать состав металла. На АЭС уже имеются приборы для определения химического состава сталей. Полученные характеристики необходимо заносить в пас- порт трубопровода, но они не вносятся, что делает невоз- можным проведение расчетов. Внедрение информацион- ной системы для прогнозирования износа трубопроводов пока не находит энтузиастов. В функции службы контроля металлов АЭС не входит проведение анализа по динамике изменения состояния оборудования: ее задача — лишь за- фиксировать, удовлетворяет состояние трубопровода воз- можности для дальнейшей работы или нет. В создаваемую информационную систему ранее полученные результаты контроля не занесены. Современные ультразвуковые де- фектоскопы позволяют оперативно проводить контроль и сбрасывать информацию в БД компьютера, но этим ни- кто не занимается. В отдельных случаях станция нани- мает подрядчика для занесения данных контроля в период ППР в базу данных, и полученная информация может опе- ративно использоваться для анализа состояния, однако только наличие многолетней базы данных позволяет про- водить анализ динамики состояния оборудования и де- лать прогноз по ресурсу работы. На всех станциях разные системы оформления протоколов, что также усложняет проведение автоматизированной обработки подрядной ор- ганизацией. Поэтому первым этапом такой работы явля- ется создание и заполнение БД по результатам имеющихся замеров, что достаточно трудоемко. Весьма важным является наличие действительной на- чальной толщины стенки трубопроводов. Проведение замеров перед пуском энергоблока позволило бы в выра- жении (5) заменить разность Sном– δS – действительной толщиной стенки, что сделало бы получаемый результат прогнозирования более точным. В качестве примера управления ресурсом трубопрово- дов приведем алгоритм, реализованный в Японии. 1. Определяется предварительный ресурс работы эле- мента трубопровода: ( ) ( ) ном расч0 0 , c S S S r H E −− δ − τ = − где Sрасч — расчетная допускаемая толщина; Ec (0) —перво- начальная скорость утонения (табл. 1); H — период экс- плуатации. 2. Первый замер проводится за два года до завершения предварительного ресурса τr(0). По результатам первого за- мера определяется уточненный ресурс: ( ) ( ) мин расч1 1 c S S r E − τ = , где Sмин — измеренная минимальная толщина; Ec (1) — ско- рость износа, определяемая по табл. 2. Таких проверок может быть одна или две. Таблица 1. Скорость износа Ec (0), 10–4 мм/ч, для вычисления предварительного ресурса работы τr(0) Вид потока Скорость потока, м/с Температура, °С 100—150 150—200 200—250 ≥250 Двухфазный поток. Влажность более 5 % ≤30 ① 0,30 ② 0,35 30—50 ③ 1,15≥50 Двухфазный поток. Влажность 5—15 % ≤30 ④ 0,35 30—50 ⑤ 1,15≥50 Двухфазный поток. Влажность менее 5 % ≤30 ⑥ 0,35 30—50 ⑦ 1,15≥50 Однофазный поток ≤3 ⑧ 0,45 ⑨ 0,30 (0,30 — только для областей ниже регулиру- ющего клапана и шарового обратного кла- пана) 3—6 ≥6 Примечание. Для области параметров ① ниже регулирующего клапа- на числа в таблице должны быть увеличены в 5 раз. Для области ② ниже шарового обратного клапана числа в таблице должны быть уве- личены в 2 раза. Таблица 2. Скорость износа Ec (1) для вычисления ресурса работы τr (1) Метод классификации (для рассматриваемого участка) Расчет скорости утонения Метод на основе толщины в продольном на- правлении. Толщина сразу после изготовления одинакова в продольном направлении (колено, главная труба тройника, искривленная труба) Ec (1) = Макс. разница толщин в осевом направлении трубы Время эксплуатации Макс. разница толщин = Sмакс – Sмин Метод на основе толщины вдоль окружности. Толщина сразу после изготовления одина- кова вдоль окружности (переходная муфта, прямая труба, боковая труба тройника) Ec (1) = Макс. разница толщин в окружном направлении трубы Время эксплуатации Макс. разница толщин = Sмакс – Sмин Метод номинальной толщины (переходная муфта, прямая труба) Ec (1) = Номинальная толщина – Измеренная минимальная толщина Время эксплуатации Для оценки степени утонения переходной муфты или прямой трубы используется разница толщин или номинальная толщина — большее из значений. ISSN 2073-6231. Ядерна та радіаційна безпека 3(75).2017 29 Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура 3. Если остаточный ресурс τr(1) более двух лет, то контроль проводится за два года до окончания ресурса. Если τr(1) менее двух лет, исследуемый участок ставится в план замены. При наличии трех и более замеров средняя скорость износа Ec (2) определяется по методу наименьших квадратов. Уточняется ресурс работы: ( ) ( ) мин расч2 2 . c S S r E − τ = Представленный алгоритм определения ресурса позво- ляет достаточно надежно отслеживать изменение толщины стенки. Сопоставление прогнозируемой величины с дей- ствительным значением, получаемым в результате заме- ров, позволяет уточнять расчетную величину, что действи- тельно позволяет управлять ресурсом трубопровода. Выводы Для успешного управления ресурсом трубопроводов требуется создание информационной системы, содержа- щей результаты замеров толщины стенок, а также данные, необходимые для проведения расчетов: химсостав стали, геометрия участка, показатели ВХР, температура, скорость и состав среды. В информационную систему должен быть встроен блок расчета скорости износа и остаточного ре- сурса работы. Для унификации обработки данных прото- колы замеров на всех АЭС должны унифицироваться. Список использованной литературы 1. Scott P., Vaillant F. History of Corrosion and Mechanical Degradation in Operating Plants – Plant Affected Areas and Actions. Materials of International conference on Flow Accelerated corrosion. May 4-7, 2010, Lyon, Materials Ageing Institute, France. 2. Bridgemen J., Shancar R. Erosion/corrosion data handling for reliable NDE. Nuclear Engineering and Design, 131 (1991). P. 285—297. 3. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопрово- дов атомных энергетических установок : ПНАЭ Г-7-002-86. М. : Энергоатомиздат, 1989. 528 с. 4. Кравченко В. П., Высоцкий Ю. И., Запорожан В. В. База данных для автоматизированной системы учета и прогнозиро- вания износа трубопроводов второго контура АЭС. Труды ОПУ. 2001. Вып. 2 (14). С. 50—53. References 1. Scott P., Vaillant F. (2010), “History of Corrosion and Mechanical Degradation in Operating Plants – Plant Affected Areas and Actions”. Materials of International Conference on Flow Accelerated Corrosion, Lyon, Materials Ageing Institute, France. 2. Bridgemen J., Shancar R. (1991), Erosion/Corrosion Data Handling for Reliable NDE. Nuclear Engineering and Design, 131 (1991), pp. 285–297. 3. PNAE G-7-002-86. Strength Calculation Standards for Equipment and Piping of Nuclear Power Plants [Normy raschiota na prochnost oborudovaniia i truboprovodov atomnykh energeticheskikh ustanovok: PNAE G-7-002-86], Moscow, Energoatomizdat, 1989, 528 p. (Rus) 4. Kravchenko, V. P., Vysotskii, Yu. I., Zaporozhan, V. V. (2001), “Database for the Automated System for Accounting and Predication of Piping Wear in NPP Secondary Side” [Baza dannykh dlia avtomatizirovannoi sistemy uchiota i prognozirovaniia iznosa truboprovodov vtorogo kontura AES], Proceedings of the Odessa Polytechnic University, No. 2(14), pp. 50–53. (Rus) Получено 20.03.2017.

Повышение безопасности и экономичности АЭС путем управления ресурсом трубопроводов второго контура

Institution

Ähnliche Einträge