Методика определения времени безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов на основе результатов неразрушающего контроля
Ключевые слова:
атомные электростанции, оборудование и трубопроводы, подогреватель высокого давления, утонение металла, эрозионно-коррозионный износ, статистический и вероятностный анализ
Аннотация
Надежность атомных электростанций (АЭС) влияет на безопасность и стабильность выработки электроэнергии. Надежность оборудования и трубопроводов (ОиТ) АЭС и периодичность эксплуатационного контроля напрямую связаны с механизмами повреждения и их скоростью развития. Одно из значимых повреждений ОиТ — эрозионно-коррозионный износ (ЭКИ), поскольку ОиТ находятся под воздействием высокого давления, температуры и большой скорости потока внутренней среды. Ему подвержено большинство элементов питательного и парового трактов из сталей перлитного класса.
Объектом исследования стали трубные элементы змеевиков подогревателя высокого давления (ПВД) второго контура АЭС с реакторной установкой типа ВВЭР-1000. Изучены зависимости изменений толщины стенки в трубных элементах ПВД от времени на основе анализа статистических данных эксплуатационного неразрушающего контроля.
Предложен способ определения начального состояния толщины стенки металла ОиТ до момента эксплуатации. Представлена методика прогноза распределения толщин стенок объектов контроля в различное время эксплуатации с определением вероятности существования повреждений, вызванных эрозионно-коррозионным износом, для расчета времени безопасной эксплуатации до достижения критического состояния. Получена функция, определяющая границу допустимых значений распределений толщин стенок ПВД, показано, что периодичность эксплуатационного контроля может быть увеличена с 6 (фактическая периодичность контроля) до 9 лет, а следующий эксплуатационный контроль рекомендуется провести через 7,5 лет эксплуатации. Разработан способ определения на объекте контроля существования локального утонения вследствие ЭКИ.
Созданные подходы и результаты исследования можно адаптировать для любых трубопроводов, подверженных утонению стенок, с целью определения периодичности эксплуатационного контроля (включая экспресс-анализ по одному неразрушающему эксплуатационному контролю), времени безопасной эксплуатации и количественной оценки вероятности достижения критического значения.
Литература
1. Покутный Н.С. и др. Информационная система по качеству и надежности оборудования АЭС // Атомная энергия. 1989. № 5 (67). С. 359—360.
2. Титов В.Ф. Международное совещание специалистов по эксплуатации парогенераторов энергоблоков АЭС с ВВЭР-440 и -1000 // Атомная энергия. 1991. № 3 (71). С. 270—271.
3. Балабан-Ирменин Ю.В., Федосеев Б.С., Марушкин В.М. Результаты обследования коррозионных повреждений ПВД энергоблоков сверхкритического давления // Электрические станции. 1991. № 8. C. 32—40.
4. Кравченко В.П. Влияние отключения подогревателей высокого давления на изменение уровня в парогенераторах АЭС // Труды Одесского политехн. ун-та. 2006. № 1 (25). С. 52—56.
5. Бараненко В.И. и др. Эксплуатационная надежность теплообменных труб парогенераторов энергоблоков АЭС с ВВЭР // Материалы семинара на Калининской АЭС. 1999. С. 133—158.
6. Томаров Г.В., Шипков А.А. Международная конференция «Эрозионно-коррозионный износ-2016» // Теплоэнергетика. 2017. № 5. С. 34—39.
7. Бараненко В.И., Кузьмин Д.А., Овчаров О.В., Кузьмичевский А.Ю., Гусаров А.Е. Использование программных средств для прогнозных расчетов длительности эксплуатации трубопроводов АЭС с различными реакторными установками // Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР: Материалы Междунар. науч.-техн. конф. Подольск, 2019. С. 1—13.
8. Бараненко В.И. и др. Эрозионно-коррозионные повреждения трубных систем подогревателей высокого давления на АЭС с ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 // Безопасность трубопроводов: Материалы Междунар. конф. М., 1999. Т. 2. С. 208—212.
9. Бараненко В.И., Гулина О.М., Сальников Н.Л. Расчет скорости коррозии и остаточного ресурса элементов трубопроводов АЭС по данным контроля // Известия высших учебных заведений. Серия «Ядерная энергетика». 2017. № 4. С. 83—93.
10. Томаров Г.В., Шипков А.А., Комиссарова Т.Н. Локальная эрозия-коррозия сварных соединений трубопроводов энергоблоков АЭС: особенности механизма и предупреждение повреждений // Теплоэнергетика. 2019. № 2. С. 76—86.
11. Кузьмин Д.А., Кузьмичевский А.Ю. Определение фактических толщин стенок оборудования и трубопроводов, подверженных эрозионно-коррозионному износу на примере конических переходов // Надежность и безопасность энергетики. 2019. № 12 (4). С. 274—280.
12. Vivekanand Kain. Flow Accelerated Corrosion: Forms, Mechanisms and Case Studies // Procedia Eng. 2014. V. 86. Pp. 576—588.
13. Адаменков А.К., Веселова И.Н., Шпицер В.Я. Оценка развития эрозионно-коррозионного износа с помощью метода измерения магнитной анизотропии // Глобальная ядерная безопасность. 2019. № 1 (30). С. 113—119.
14. Ожигов Л.С. и др. Особенности коррозионно-эрозионного износа трубных элементов на АЭС с ВВЭР-1000 // Сборник научных трудов СНУЯЕтаП. 2013. С. 52—60.
15. Кузьмин Д.А., Андреенкова А.В. Исследование закономерностей напряженно-деформированного состояния при локальном утонении в прямолинейных участках трубопроводов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019. № 15 (5). С. 384—391.
16. ГОСТ 8732—78. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент (с изменениями № 1, 2).
17. Кузьмин Д.А., Бараненко В.И. Влияние отложений на характер коррозийных процессов и ультразвуковой контроль толщин стенок трубопроводов // Тяжелое машиностроение. 2020. № 4. С. 20—24.
18. Кузьмичевский А.Ю., Гетман А.Ф. Определение количественных показателей надежности по критериям разрушения, течи или выявления дефекта в эксплуатации // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2010. № 10 (76). C. 42–45.
---
Для цитирования: Кузьмин Д.А., Кузьмичевский А.Ю., Гусаров А.Е. Методика определения времени безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов на основе результатов неразрушающего контроля // Вестник МЭИ. 2020. № 6. С. 11—00. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-6-11-17.
#
1. Pokutnyy N.S. i dr. Informatsionnaya Sistema po Kachestvu i Nadezhnosti Oborudovaniya AES. Atomnaya Energiya. 1989;5 (67):359—360. (in Russian).
2. Titov V.F. Mezhdunarodnoe Soveshchanie Spetsialistov po Ekspluatatsii Parogeneratorov Energoblokov AES s VVER-440 i -1000. Atomnaya Energiya. 1991;3 (71):270—271. (in Russian).
3. Balaban-Irmenin Yu.V., Fedoseev B.S., Marushkin V.M. Rezul'taty Obsledovaniya Korrozionnykh Povrezhdeniy PVD Energoblokov Sverkhkriticheskogo Davleniya. Elektricheskie Stantsii. 1991;8:32—40. (in Russian).
4. Kravchenko V.P. Vliyanie Otklyucheniya Podogrevateley Vysokogo Davleniya na Izmenenie Urovnya v Parogeneratorakh AES. Trudy Odesskogo Politekhn. Un-ta. 2006;1 (25):52—56. (in Russian).
5. Baranenko V.I. i dr. Ekspluatatsionnaya Nadezhnost' Teploobmennykh Trub Parogeneratorov Energoblokov AES s VVER. Materialy Seminara na Kalininskoy AES. 1999:133—158. (in Russian).
6. Tomarov G.V., Shipkov A.A. Mezhdunarodnaya Konferentsiya «Erozionno-korrozionnyy Iznos-2016». Teploenergetika. 2017;5:34—39. (in Russian).
7. Baranenko V.I., Kuz'min D.A., Ovcharov O.V., Kuz'michevskiy A.Yu., Gusarov A.E. Ispol'zovanie Programmnykh Sredstv dlya Prognoznykh Raschetov Dlitel'nosti Ekspluatatsii Truboprovodov AES s Razlichnymi Reaktornymi Ustanovkami. Obespechenie Bezopasnosti AES s VVER: Materialy Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. Podol'sk, 2019:1—13. (in Russian).
8. Baranenko V.I. i dr. Erozionno-korrozionnye Povrezhdeniya Trubnykh Sistem Podogrevateley Vysokogo Davleniya na AES s VVER-440 i VVER-1000. Bezopasnost' Truboprovodov: Materialy Mezhdunar. Konf. M. 1999;2:208—212. (in Russian).
9. Baranenko V.I., Gulina O.M., Sal'nikov N.L. Raschet Skorosti Korrozii i Ostatochnogo Resursa Elementov Truboprovodov AES po Dannym Kontrolya. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedeniy. Seriya «Yadernaya Energetika». 2017;4:83—93. (in Russian).
10. Tomarov G.V., Shipkov A.A., Komissarova T.N. Lokal'naya Eroziya-korroziya Svarnykh Soedineniy Truboprovodov Energoblokov AES: Osobennosti Mekhanizma i Preduprezhdenie Povrezhdeniy. Teploenergetika. 2019;2:76—86. (in Russian).
11. Kuz'min D.A., Kuz'michevskiy A.Yu. Opredelenie Fakticheskikh Tolshchin Stenok Oborudovaniya i Truboprovodov, Podverzhennykh Erozionno-korrozionnomu Iznosu na Primere Konicheskikh Perekhodov. Nadezhnost' i Bezopasnost' Energetiki. 2019;12 (4):274—280. (in Russian).
12. Vivekanand Kain. Flow Accelerated Corrosion: Forms, Mechanisms and Case Studies.Procedia Eng. 2014;86:576—588.
13. Adamenkov A.K., Veselova I.N., Shpitser V.Ya. Otsenka Razvitiya Erozionno-Korrozionnogo Iznosa s Pomoshch'yu Metoda Izmereniya Magnitnoy Anizotropii. Global'naya Yadernaya Bezopasnost'. 2019;1 (30):113—119. (in Russian).
14. Ozhigov L.S. i dr. Osobennosti Korrozionno-erozionnogo Iznosa Trubnykh Elementov na AES s VVER-1000. Sbornik Nauchnykh Trudov SNUYAEtaP. 2013:52—60. (in Russian).
15. Kuz'min D.A., Andreenkova A.V. Issledovanie Zakonomernostey Napryazhenno-deformirovannogo Sostoyaniya pri Lokal'nom Utonenii v Pryamolineynykh Uchastkakh Truboprovodov. Stroitel'naya Mekhanika Inzhenernykh Konstruktsiy i Sooruzheniy. 2019;15 (5):384—391. (in Russian).
16. GOST 8732—78. Truby Stal'nye Besshovnye Goryachedeformirovannye. Sortament (s Izmeneniyami № 1, 2). (in Russian).
17. Kuz'min D.A., Baranenko V.I. Vliyanie Otlozheniy na Kharakter Korroziynykh Protsessov i Ul'trazvukovoy Kontrol' Tolshchin Stenok Truboprovodov. Tyazheloe Mashinostroenie. 2020;4:20—24. (in Russian).
18. Kuz'michevskiy A.Yu., Getman A.F. Opredelenie Kolichestvennykh Pokazateley Nadezhnosti po Kriteriyam Razrusheniya, Techi ili Vyyavleniya Defekta v Ekspluatatsii. Zavodskaya Laboratoriya. Diagnostika Materialov. 2010;10 (76):42–45.
---
For citation: Kuz'min D.A., Kuz'michevskiy A.Yu., Gusarov A.E. A Procedure for Determining the Safe Operation Time of Equipment and Pipelines Based on Nondestructive Testing Results. Bulletin of MPEI. 2020;6:11—00. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-6-11-17.
2. Титов В.Ф. Международное совещание специалистов по эксплуатации парогенераторов энергоблоков АЭС с ВВЭР-440 и -1000 // Атомная энергия. 1991. № 3 (71). С. 270—271.
3. Балабан-Ирменин Ю.В., Федосеев Б.С., Марушкин В.М. Результаты обследования коррозионных повреждений ПВД энергоблоков сверхкритического давления // Электрические станции. 1991. № 8. C. 32—40.
4. Кравченко В.П. Влияние отключения подогревателей высокого давления на изменение уровня в парогенераторах АЭС // Труды Одесского политехн. ун-та. 2006. № 1 (25). С. 52—56.
5. Бараненко В.И. и др. Эксплуатационная надежность теплообменных труб парогенераторов энергоблоков АЭС с ВВЭР // Материалы семинара на Калининской АЭС. 1999. С. 133—158.
6. Томаров Г.В., Шипков А.А. Международная конференция «Эрозионно-коррозионный износ-2016» // Теплоэнергетика. 2017. № 5. С. 34—39.
7. Бараненко В.И., Кузьмин Д.А., Овчаров О.В., Кузьмичевский А.Ю., Гусаров А.Е. Использование программных средств для прогнозных расчетов длительности эксплуатации трубопроводов АЭС с различными реакторными установками // Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР: Материалы Междунар. науч.-техн. конф. Подольск, 2019. С. 1—13.
8. Бараненко В.И. и др. Эрозионно-коррозионные повреждения трубных систем подогревателей высокого давления на АЭС с ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 // Безопасность трубопроводов: Материалы Междунар. конф. М., 1999. Т. 2. С. 208—212.
9. Бараненко В.И., Гулина О.М., Сальников Н.Л. Расчет скорости коррозии и остаточного ресурса элементов трубопроводов АЭС по данным контроля // Известия высших учебных заведений. Серия «Ядерная энергетика». 2017. № 4. С. 83—93.
10. Томаров Г.В., Шипков А.А., Комиссарова Т.Н. Локальная эрозия-коррозия сварных соединений трубопроводов энергоблоков АЭС: особенности механизма и предупреждение повреждений // Теплоэнергетика. 2019. № 2. С. 76—86.
11. Кузьмин Д.А., Кузьмичевский А.Ю. Определение фактических толщин стенок оборудования и трубопроводов, подверженных эрозионно-коррозионному износу на примере конических переходов // Надежность и безопасность энергетики. 2019. № 12 (4). С. 274—280.
12. Vivekanand Kain. Flow Accelerated Corrosion: Forms, Mechanisms and Case Studies // Procedia Eng. 2014. V. 86. Pp. 576—588.
13. Адаменков А.К., Веселова И.Н., Шпицер В.Я. Оценка развития эрозионно-коррозионного износа с помощью метода измерения магнитной анизотропии // Глобальная ядерная безопасность. 2019. № 1 (30). С. 113—119.
14. Ожигов Л.С. и др. Особенности коррозионно-эрозионного износа трубных элементов на АЭС с ВВЭР-1000 // Сборник научных трудов СНУЯЕтаП. 2013. С. 52—60.
15. Кузьмин Д.А., Андреенкова А.В. Исследование закономерностей напряженно-деформированного состояния при локальном утонении в прямолинейных участках трубопроводов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019. № 15 (5). С. 384—391.
16. ГОСТ 8732—78. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент (с изменениями № 1, 2).
17. Кузьмин Д.А., Бараненко В.И. Влияние отложений на характер коррозийных процессов и ультразвуковой контроль толщин стенок трубопроводов // Тяжелое машиностроение. 2020. № 4. С. 20—24.
18. Кузьмичевский А.Ю., Гетман А.Ф. Определение количественных показателей надежности по критериям разрушения, течи или выявления дефекта в эксплуатации // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2010. № 10 (76). C. 42–45.
---
Для цитирования: Кузьмин Д.А., Кузьмичевский А.Ю., Гусаров А.Е. Методика определения времени безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов на основе результатов неразрушающего контроля // Вестник МЭИ. 2020. № 6. С. 11—00. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-6-11-17.
#
1. Pokutnyy N.S. i dr. Informatsionnaya Sistema po Kachestvu i Nadezhnosti Oborudovaniya AES. Atomnaya Energiya. 1989;5 (67):359—360. (in Russian).
2. Titov V.F. Mezhdunarodnoe Soveshchanie Spetsialistov po Ekspluatatsii Parogeneratorov Energoblokov AES s VVER-440 i -1000. Atomnaya Energiya. 1991;3 (71):270—271. (in Russian).
3. Balaban-Irmenin Yu.V., Fedoseev B.S., Marushkin V.M. Rezul'taty Obsledovaniya Korrozionnykh Povrezhdeniy PVD Energoblokov Sverkhkriticheskogo Davleniya. Elektricheskie Stantsii. 1991;8:32—40. (in Russian).
4. Kravchenko V.P. Vliyanie Otklyucheniya Podogrevateley Vysokogo Davleniya na Izmenenie Urovnya v Parogeneratorakh AES. Trudy Odesskogo Politekhn. Un-ta. 2006;1 (25):52—56. (in Russian).
5. Baranenko V.I. i dr. Ekspluatatsionnaya Nadezhnost' Teploobmennykh Trub Parogeneratorov Energoblokov AES s VVER. Materialy Seminara na Kalininskoy AES. 1999:133—158. (in Russian).
6. Tomarov G.V., Shipkov A.A. Mezhdunarodnaya Konferentsiya «Erozionno-korrozionnyy Iznos-2016». Teploenergetika. 2017;5:34—39. (in Russian).
7. Baranenko V.I., Kuz'min D.A., Ovcharov O.V., Kuz'michevskiy A.Yu., Gusarov A.E. Ispol'zovanie Programmnykh Sredstv dlya Prognoznykh Raschetov Dlitel'nosti Ekspluatatsii Truboprovodov AES s Razlichnymi Reaktornymi Ustanovkami. Obespechenie Bezopasnosti AES s VVER: Materialy Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. Podol'sk, 2019:1—13. (in Russian).
8. Baranenko V.I. i dr. Erozionno-korrozionnye Povrezhdeniya Trubnykh Sistem Podogrevateley Vysokogo Davleniya na AES s VVER-440 i VVER-1000. Bezopasnost' Truboprovodov: Materialy Mezhdunar. Konf. M. 1999;2:208—212. (in Russian).
9. Baranenko V.I., Gulina O.M., Sal'nikov N.L. Raschet Skorosti Korrozii i Ostatochnogo Resursa Elementov Truboprovodov AES po Dannym Kontrolya. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedeniy. Seriya «Yadernaya Energetika». 2017;4:83—93. (in Russian).
10. Tomarov G.V., Shipkov A.A., Komissarova T.N. Lokal'naya Eroziya-korroziya Svarnykh Soedineniy Truboprovodov Energoblokov AES: Osobennosti Mekhanizma i Preduprezhdenie Povrezhdeniy. Teploenergetika. 2019;2:76—86. (in Russian).
11. Kuz'min D.A., Kuz'michevskiy A.Yu. Opredelenie Fakticheskikh Tolshchin Stenok Oborudovaniya i Truboprovodov, Podverzhennykh Erozionno-korrozionnomu Iznosu na Primere Konicheskikh Perekhodov. Nadezhnost' i Bezopasnost' Energetiki. 2019;12 (4):274—280. (in Russian).
12. Vivekanand Kain. Flow Accelerated Corrosion: Forms, Mechanisms and Case Studies.Procedia Eng. 2014;86:576—588.
13. Adamenkov A.K., Veselova I.N., Shpitser V.Ya. Otsenka Razvitiya Erozionno-Korrozionnogo Iznosa s Pomoshch'yu Metoda Izmereniya Magnitnoy Anizotropii. Global'naya Yadernaya Bezopasnost'. 2019;1 (30):113—119. (in Russian).
14. Ozhigov L.S. i dr. Osobennosti Korrozionno-erozionnogo Iznosa Trubnykh Elementov na AES s VVER-1000. Sbornik Nauchnykh Trudov SNUYAEtaP. 2013:52—60. (in Russian).
15. Kuz'min D.A., Andreenkova A.V. Issledovanie Zakonomernostey Napryazhenno-deformirovannogo Sostoyaniya pri Lokal'nom Utonenii v Pryamolineynykh Uchastkakh Truboprovodov. Stroitel'naya Mekhanika Inzhenernykh Konstruktsiy i Sooruzheniy. 2019;15 (5):384—391. (in Russian).
16. GOST 8732—78. Truby Stal'nye Besshovnye Goryachedeformirovannye. Sortament (s Izmeneniyami № 1, 2). (in Russian).
17. Kuz'min D.A., Baranenko V.I. Vliyanie Otlozheniy na Kharakter Korroziynykh Protsessov i Ul'trazvukovoy Kontrol' Tolshchin Stenok Truboprovodov. Tyazheloe Mashinostroenie. 2020;4:20—24. (in Russian).
18. Kuz'michevskiy A.Yu., Getman A.F. Opredelenie Kolichestvennykh Pokazateley Nadezhnosti po Kriteriyam Razrusheniya, Techi ili Vyyavleniya Defekta v Ekspluatatsii. Zavodskaya Laboratoriya. Diagnostika Materialov. 2010;10 (76):42–45.
---
For citation: Kuz'min D.A., Kuz'michevskiy A.Yu., Gusarov A.E. A Procedure for Determining the Safe Operation Time of Equipment and Pipelines Based on Nondestructive Testing Results. Bulletin of MPEI. 2020;6:11—00. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-6-11-17.
Опубликован
2020-02-18
Выпуск
Раздел
Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации (05.14.03)
