Главная Коллекция "Otherreferats" Производство и технологии Расчет скорости эрозионно-коррозионного износа

Расчет скорости эрозионно-коррозионного износа

Определение скорости эрозионно-коррозионного износа и прогнозируемой длительности эксплуатации трубопроводов атомных электростанций. Влияние отложений продуктов коррозии на результаты замеров толщин стенок при проведении ультразвуковой толщинометрии.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 19.11.2018
Размер файла 569,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

ОАО «НИКИЭТ», ОАО «ВНИИАЭС»

Расчет скорости эрозионно-коррозионного износа

Бараненко В.И., Гулина О.М.,

Просвирнов А.А., Нафталь М.М.

Арефьев А.А., Юрманов В.А.

Москва, Россия

Введение

Скорость эрозионно-коррозионного износа (ЭКИ) является важнейшей характеристикой процесса. Для расчета скорости ЭКИ используются три величины: начальная толщина стенки элемента трубопровода, конечная толщина на дату контроля и интервал времени между датами определения толщин. Используется два взаимосвязанных метода для расчета скорости ЭКИ: первый основан на данных эксплуатационного контроля, второй - на использования программных средств (в зарубежной терминологии - компьютерных кодов). При разработке программных средств необходимо использовать данные эксплуатационного контроля, поэтому 1-й и 2-й методы расчетов взаимосвязаны. При расчете скорости ЭКИ по 1-му методу в качестве начальной толщины обычно используется номинальная толщина, в качестве конечной - минимальная толщина по данным эксплуатационного контроля. Используется два способа выбора интервала времени: в случае проведения одного эксплуатационного контроля интервал времени определяется между датой ввода элемента трубопровода в эксплуатацию и датой проведения эксплуатационного контроля, в случае, когда проведено несколько эксплуатационных контролей интервал времени может быть определен между датами соседних контролей. При кажущейся простоте расчетов скорости ЭКИ имеется много нерешенных вопросов, которые необходимо решать при разработке методики расчета скорости ЭКИ. В докладе рассмотрены способы решения отдельных вопросов, связанных с разработкой методики расчета скорости ЭКИ.

1. Анализ литературных источников

Анализ литературных источников позволяет определить степень проработки походов по расчету скорости ЭКИ. В работе специалистов США из Северной Энергетической Компании в Миннеаполисе и из центра EPRI NDE [1] приведены зависимости, используемые для расчета скорости. В том случае, когда проведен один эксплуатационный контроль уравнение для расчета скоростей изменения толщин стенки записываются в таком виде

W1 = (Sном. - Sмин.)/Дф0 (1.1)

или в таком виде

W2 = (Sмак. - Sмин.)/Дф0 (1.2)

где Sном. - значение номинальной толщины, мм;

Sмин. - значение минимальной толщины, мм;

Дф0 - интервал времени от даты ввода элемента в эксплуатацию до даты проведения эксплуатационного контроля, лет;

W1 - скорость изменения толщины стенки при первом варианте расчета, мм/год;

W2 - скорость изменения толщины стенки при втором варианте расчета, мм/год.

Уравнение (1.2) является разновидностью метода определения скорости ЭКИ при наличии одного эксплуатационного контроля.

В том случае, когда имеется несколько эксплуатационных контролей, уравнение для расчета скорости записывается в виде

W3 = (Sизм1. - Sизм.2)/Дф1 (1.3)

или в таком виде

W4 = (Sср.1. - Sср.2.)/Дф1 (1.4)

где Sизм.1. - значение минимальной толщины при предыдущем контроле, мм;

Sмин. - значение минимальной толщины при последующем контроле, мм;

Sср.1. - значение средней толщины при предыдущем контроле, мм;

Sср.2. - значение средней толщины при последующем контроле, мм

Дф1 - интервал времени между датами эксплуатационных контролей, лет;

W3 - скорость изменения толщины стенки при третьем варианте расчета, мм/год;

W4 - скорость изменения толщины стенки при четвертом варианте расчета, мм/год.

Уравнение (1.4) является разновидностью метода расчета скорости ЭКИ при наличии нескольких методов контроля. В работе [1] отмечается, что разница в расчетах по (1.3) и (1.4) формулам заключается в том, что расчеты по формуле (1.4) должны давать более консервативные результаты.

Остаточный срок службы трубопровода до достижения минимально допустимой толщины рассчитывается по уравнению

Дф2 = (Sмин. - SR.)/ Wi (1.5)

где SR. - значение минимально допустимой толщины, мм;

Wi - скорость изменения толщины стенки, рассчитанная по одной четырех формул (1.1)-(1.4), мм/год;

Дф2 - интервал времени от даты проведения эксплуатационного контроля до даты достижения минимально допустимой толщины стенки, лет.

В работе [1] отмечается, что использование уравнений (1.1)-(1.4) позволяет определенным образом компенсировать неточности, возникающие при использовании данных эксплуатационного контроля для расчета скорости ЭКИ. Несмотря на то, что рассмотрено четыре варианта расчетов, избежать ошибок при проведении расчетов не представляется возможным.

Уравнение (1.2) предназначено для расчетов изменения толщин в одной и той же точке и позволяет рассчитывать скорость изменения в локальной точке. Эта зависимость может использоваться для элементов, в которых начальная толщина превышает номинальную толщину (например, тройниках, переходах). Для элементов, толщины стенок которых не превышают номинальные, это уравнение не подходит (например, трубопроводов питательной воды за питательными клапанами)

Уравнение (1.3) предназначено для тех случаев, когда замеры при повторных замерах проводятся в тех же точках, что и при предыдущих замерах. Это условие не всегда удается выполнить и расчеты с использованием уравнения (1.3) могут привести к тому, что результаты расчетов будут ошибочными.

С использованием уравнения (1.4) может быть рассчитана направленность изменения толщины стенки при увеличении длительности эксплуатации. Для расчета изменения толщин стенок в локальных зонах это уравнение не пригодно.

Уравнение (1.5) позволяет проводить прогнозы длительности эксплуатации для локальных зон с минимальными толщинами; полученные результаты являются консервативными.

В работе [1] отсутствуют данные о результатах расчетов, проведенных с использованием зависимостей (1.1)-(1.5); приведенные зависимости не имеют статус директивных материалов. Многие вопросы, связанные с разработкой методики расчета скорости ЭКИ, в работе [1] не рассматриваются.

На АЭС Южной Кореи для расчета скорости ЭКИ используется подход, приведенный в работе [1]. Для определения величины утонения стенки трубопровода используется разность между референтной толщиной (номинальной или максимальной) и минимальной толщиной [2]

ДSутн. = Sреф - Sмин. (1.6)

где ДSутн - утонение стенки трубопровода, мм;

Sреф - значение референтной толщины, мм;

Sмин - значение минимальной толщиной, мм.

Для определения скорости ЭКИ разность между референтной и минимальной толщиной делится на длительность эксплуатации

W1 (или W2) = ДSутн /Дф0 (1.7)

где W1 (или W2) - скорость эрозионно-коррозионного износа, мм/год;

Дф0 - длительность эксплуатации трубопровода, лет.

Длительность эксплуатации трубопровода до достижения минимально допустимой толщины стенки рассчитывается по уравнению

Дф2пу = (Sмин - SR) / W1 (или W2), (1.8)

где SR - значение минимально допустимой толщины, мм;

Методика для расчета скорости ЭКИ, аналогичная представленной в работе [1], приведена в работах Мулайила [3,4]. В работе [4] отмечается, что при эксплуатационном контроле, который не является первым, в качестве исходной толщины следует принимать минимальную толщину, измеренную при предыдущей проверке.

2. Расчет скорости ЭКИ и прогнозирования длительности эксплуатации элементов трубопроводов по данным эксплуатационного контроля

2.1 Общие положения

Анализ данных эксплуатационного контроля ЭКИ на отечественных АЭС и зарубежного опыта позволил разработать походы для расчета скорости ЭКИ, основанные на использовании данных эксплуатационного контроля. В основе этих походов лежат следующие положения:

- расчет скоростей ЭКИ и длительности эксплуатации проводится для отдельных элементов трубопроводных систем с учетом конструктивных особенностей и технологии изготовления элементов;

- в качестве интервала времени выбирается интервал времени между датой ввода элемента в эксплуатацию и датой проведения эксплуатационного контроля, использование интервала времени между датами эксплуатационного контроля не рекомендуется из-за больших погрешностей расчетов;

- в качестве начальной выбирается толщина, определяемая с использованием отраслевых стандартов на изготовление элементов;

- в точке с минимальной толщиной влияние отложений продуктов коррозии на эксплуатационный контроль с помощью ультразвуковых датчиков не учитывается.

- на околошовных зонах расчет начальных толщин проводится с учетом значений толщин расточек под сварные соединения;

- на отводах расчет начальных толщин проводится с учетом радиусов гибов отводов;

- при расчетах прямых участков при отсутствии входного контроля начальная толщина принимается без учетов допусков на изготовление трубопроводов

Методика расчета скоростей разрабатывается отдельно для прямых участков, околошовных зон, отводов трубопроводов и других элементов.

2.2 Расчет скорости ЭКИ и длительности эксплуатации для прямых участков

Расчет скорости ЭКИ прямых участков (ПУ) трубопроводов проводится с использованием зависимости:

W1пу = (Sномпу - Sмин)/Дф0, (2.1)

где W1 - скорость ЭКИ элемента трубопровода, мм/год;

Sном - значение номинальной толщины стенки, мм,

Sмин - значение минимальной толщины стенки по данным эксплуатационного контроля, мм;

Дф0 - интервал времени от даты начала эксплуатации элемента трубопровода до даты проведения контроля.

В качестве значений номинальных толщин, подставляемых в зависимость (2.1), выбираются толщины, соответствующие условному диаметру трубопровода, приведенные в ОСТ 24.125.30-89. Значение минимальной толщины выбирается с использованием данных эксплуатационного контроля прямых участков.

Расчет прогнозируемой длительности эксплуатации участков трубопроводов до достижения допустимых толщин проводится с использованием зависимости

Дф2 = (Sмин- SR)/W1, (2.2)

где Дф2 - прогнозируемая длительность эксплуатации элемента трубопровода до достижения минимально допустимой толщины, лет;

Sмин - значение минимальной толщины стенки участка трубопровода по данным эксплуатационного контроля, мм;

SR - значение минимально допустимой толщины стенки участка трубопровода в соответствии с РД ЭО 1.1.2.11.0571-2012

W1 - значение скорости ЭКИ, рассчитанное по зависимости (2.1).

В таблице 2.1 приведены следующие величины для прямых участков труб:

- условный проход Dу, мм;

- значения внешних диаметров и номинальной толщины стенки, DaxStn1, мм;

- диаметр расточки dр, мм;

- длина проточки для сварного соединения, Ltw, мм;

- толщина стенки в месте расточки под сварное соединение Stw, мм;

- толщина стенки, соответствующая диаметру расточки под сварное соединение, Stw1, мм;

- расчетная толщина стенки, StR*, мм;

- номинальная толщина стенки в соответствии с типоразмером трубопровода, Stn, мм;

- минимально допустимая толщина стенки в зонах утонения, StR, мм;

- отношения минимально допустимых толщин и номинальных, StR/Stn,

- отношения толщин в зоне расточки и номинальных, Stw/Stn;

- отношения минимально допустимых толщин и толщин в зоне расточки, SR/Stw;

- отношения минимально допустимых толщин и номинальных толщин, Stw/ SR*;

- отношения толщин, рассчитанных по диаметру расточки сварного соединения и номинальных толщин, Stw1/ SRt;

Таблица 2.1

Значения толщин стенок прямых участков, ОСТ 24.125.30-89, ОСТ 24.125.31-89, РД ЭО 0571-2006

Dy

DaxSRn1

dр

Lw

Stw

Stw*

StR*

Stn

StR

StR/Stn

Stw*/Stn

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

-

-

р = 11,77 МПа, t = 250oC

10

16х2

-

-

-

-

0,69

2

1,2

0,60

-

20

28х3

-

-

-

-

1,21

3

1,4

0,47

-

25

32х3

-

-

-

-

1,38

3

1,6

0,53

-

32

38х3

-

-

-

-

1,64

3

1,8

0,60

-

50

57х4

-

-

-

-

2,46

4

2,7

0,68

-

80

89х6

-

-

-

-

3,84

6

4,0

0,67

-

100

108х8

95

50

4,7

6,5

4,65

8

4,8

0,60

0,81

125

133х8

119

50

5,8

7,0

5,73

8

5,9

0,74

0,88

150

159х9

142

50

6,9

8,5

6,85

9

7,0

0,78

0,94

200

219х13

195

50

9,5

12,0

9,44

13

9,6

0,74

0,92

250

273х16

244

50

11,8

14,5

11,77

16

12,0

0,75

0,91

300

325х19

290

50

14,2

17,5

14,01

19

13,2

0,69

0,92

500

530х28

480

50

19,0

25,0

18,54

28

18,7

0,67

0,89

Сред.

-

-

-

-

-

-

-

-

0,65

0,90

Мин.

-

-

-

-

-

-

-

-

0,47

0,81

Мак.

-

-

-

-

-

-

-

-

0,78

0,94

р = 8,44 МПа, t = 300oC

10

16х2

-

-

-

-

0,55

2

1,2

0,60

-

20

28х3

-

-

-

-

0,97

3

1,7

0,57

-

25

32х3

-

-

-

-

1,10

3

1,7

0,57

-

32

38х3

-

-

-

-

1,31

3

1,7

0,57

-

50

57х4

-

-

-

-

1,97

4

2,2

0,55

-

80

89х6

-

-

-

-

3,07

6

3,1

0,52

-

100

108х6

97

20

3,7

5,5

3,73

6

3,9

0,65

0,92

125

133х8

119

50

5,8

7,0

4,59

8

4,8

0,60

0,88

150

159х9

142

50

6,9

8,5

5,49

9

5,7

0,63

0,94

200

219х13

195

50

9,5

12,0

7,56

13

7,8

0,60

0,92

250

273х16

244

50

11,8

14,5

9,43

16

9,6

0,60

0,91

300

325х19

290

50

14,2

17,5

11,22

19

11,4

0,60

0,92

400

426x24

382

50

18,5

22,0

14,71

24

14,9

0,62

0,92

500

530х28

480

50

19,0

25,0

14,44

28

14,7

0,53

0,89

600

630x25

582

50

22,0

24,0

19,71

25

19,9

0,80

0,96

Сред.

-

-

-

-

-

-

-

-

0,60

0,92

Мин.

-

-

-

-

-

-

-

-

0,52

0,88

Мак.

-

-

-

-

-

-

-

-

0,80

0,94

р = 5,89 МПа, t = 275oC

10

16х2

-

-

-

-

0,37

2

1,2

0,60

-

20

28х3

-

-

-

-

0,65

3

1,7

0,57

-

25

32х3

-

-

-

-

0,74

3

1,7

0,57

-

32

38х3

-

-

-

-

0,88

3

1,7

0,57

-

50

57х4

-

-

-

-

1,32

4

2,2

0,55

-

65

76х4

-

-

-

-

1,76

4

2,2

0,55

-

80

89х6

-

-

-

-

2,06

6

3,2

0,53

-

100

108х6

97

20

3,2

5,5

2,5

6

3,2

0,53

0,92

125

133х6,5

122

20

3,7

5,5

3,08

6,5

3,5

0,54

0,85

150

159х7

148

50

4

5,5

3,68

7

3,9

0,56

0,79

200

219х9

204

50

5,5

7,5

5,07

9

5,2

0,58

0,83

250

273х10

256

50

6,5

8,5

6,32

10

6,5

0,65

0,85

300

325х13

303

50

11

17,5

7,52

13

7,7

0,59

0,95

400

426х14

401

50

9,9

12,5

8,72

14

8,9

0,64

0,89

450

465х16

437

50

10,8

14,0

9,86

16

10,1

0,63

0,88

Сред.

-

-

-

-

-

-

-

0,58

0,86

Мин.

-

-

-

-

-

-

-

0,53

0,79

Мак.

-

-

-

-

-

-

-

0,65

0,92

р = 3,92 МПа, t = 200oC

10

16х2

-

-

-

-

0,24

2

1,2

0,60

-

20

28х3

-

-

-

-

0,41

3

1,7

0,57

-

25

32х3

-

-

-

-

0,47

3

1,7

0,57

-

32

38х3

-

-

-

-

0,56

3

1,7

0,57

-

50

57х4

-

-

-

-

0,84

4

2,2

0,55

-

65

76х4

-

-

-

-

1,12

4

2,2

0,55

-

80

89х4

-

-

-

-

1,32

4

2,2

0,55

-

100

108х6

97

20

3,7

5,5

1,60

6

3,2

0,53

0,92

125

133х6,5

122

20

3,7

5,5

1,97

6,5

3,5

0,54

0,85

150

159х7

148

50

4,0

5,5

2,35

7

3,7

0,53

0,79

200

219х9

204

50

5,5

7,5

3,24

9

4,7

0,52

0,83

250

273х10

256

50

6,5

8,5

4,03

10

5,2

0,52

0,85

300

325х13

303

50

8,5

11,0

4,80

19

6,7

0,52

0,58

350

377х13

354

50

9,0

11,5

5,57

13

6,7

0,52

0,88

400

426х14

401

50

9,8

12,5

6,30

14

7,2

0,51

0,89

450

465х16

437

50

10,8

14,0

6,87

16

8,2

0,51

0,88

Сред.

-

-

-

-

-

-

-

0,55

0,84

Мин.

-

-

-

-

-

-

-

0,51

0,58

Мак.

-

-

-

-

-

-

-

0,66

0,94

2.3 Расчет скорости ЭКИ и длительности эксплуатации околошовных зон (ОШЗ)

Расчет скорости ЭКИ ОШЗ трубопроводов проводится с использованием зависимости:

W1сс = (Sномсс - Sмин)/Дф0, (2.3)

где W1сс - скорость ЭКИ элемента трубопровода, мм/год;

Sномсс значение начальной толщины стенки стыковых соединений (ОШЗ), мм,

Sмин - значение минимальной толщины стенки по данным эксплуатационного контроля, мм;

Дф0 - интервал времени от даты начала эксплуатации элемента трубопровода до даты проведения контроля.

В качестве начальных толщин для ОШЗ с внешними диаметрами, меньшими 100 мм, принимаются толщины, приведенные в ОСТ 24.125.31-89, ОСТ 24.125.32-89, ОСТ 24.125.33-89. Для ОШЗ с внешними диаметрами более 100 мм значения начальных толщин рассчитываются по диаметрам расточки. На рисунке 2.1 приведены схемы OШЗ, соответствующие трубопроводам с диаметрами менее 100 и трубопроводам с диаметрами более 100 мм.

Расчет прогнозируемой длительности эксплуатации ОШЗ до достижения допустимых толщин проводится с использованием зависимости

Дф2сс = (Sмин- SR)/W1сс, (2.4)

где Дф2сс - прогнозируемая длительность эксплуатации элемента трубопровода до достижения минимально допустимой толщины, лет;

Sмин - значение минимальной толщины стенки участка трубопровода по данным эксплуатационного контроля, мм;

SR - значение минимально допустимой толщины стенки участка трубопровода в соответствии с РД ЭО 1.1.2.11.0571-2012

W1сс- значение скорости ЭКИ, рассчитанное по зависимостям (2.3).

Рисунок 2.1.Схема отвода и сварного соединения ОСТ 24.125.33-89

В таблице 2.1 и на рисунках 2.2, 2.3 приведены значения величин, характеризующие геометрические размеры для 19-ти типоразмеров ОШЗ. К этим величинам относятся:

- значения диаметров расточки Dр, приведенные в ОСТ 24.125.31-89;

- значения номинальных толщин и толщин расточек Sн, Sр, толщины расточек рассчитаны с использованием значений диаметров расточки;

- значения толщин, рассчитанные с использованием «Норм прочности...», SR;

- значения минимальных толщин, приведенные в ОСТ 24.125.31-89, ОСТ 24.125.32-89, ОСТ 24.125.33-89;

- допуск на диаметр расточки под сварное стыковое соединение, ДSр, приведенный в ОСТ 24.125.31-89;

- отношения толщин ДSр/Sр, ДSр/ДSн, ДSк/ДSн, ДSк/Sр.

Таблица 2.2

Значения величин, характеризующие геометрические размеры ОШЗ

№

Dy

DaxSn

Dр

Sн

Sр

SR

SК

ДSр

ДSр/Sр

ДSр/ДSн

ДSк/ДSн

ДSк/Sр

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

1

100

108х6

97

6

5,5

1,6

3,7

0,54

0,098

0,09

0,617

0,673

2

100

108x8

95

8

6,5

4,65

4,7

0,54

0,083

0,068

0,588

0,723

3

125

133х6,5

122

6,5

5,5

1,97

3,7

0,63

0,115

0,097

0,569

0,673

4

125

133х8

119

8

7

5,73

5,8

0,58

0,083

0,073

0,725

0,829

5

150

159х7

148

7

5,5

2,35

4.0

0,63

0,115

0,09

0,571

0,727

6

150

159х9

142

9

8,5

6,85

6,9

0,63

0,074

0,07

0,767

0,812

7

200

219х9

204

9

7,5

3,24

5,5

0,72

0,096

0,08

0,611

0,733

8

200

219х13

195

13

12

9,44

9,5

0,72

0,06

0,055

0,731

0,792

9

250

273х10

256

10

8,5

4,03

6,5

0.81

0,095

0,095

0,65

0,765

10

250

273х16

244

16

14,5

11,77

11,8

0,72

0,05

0,045

0,738

0,814

11

300

325х13

308

13

11

4,8

8,5

0,81

0,074

0,062

0,654

0,773

12

300

325х19

290

19

17,5

14,01

14,2

0,81

0,046

0,043

0,747

0,811

13

350

377х13

254

13

11,5

5,57

9

0,89

0,077

0,068

0,692

0,783

14

400

426х14

401

14

12,5

6,3

9,8

0,97

0,078

0,069

0,7

0,784

15

450

465х16

437

16

14

6,87

10,8

0,97

0,069

0,061

0,675

0,771

16

500

530х28

480

28

25

18,54

19

0,97

0,039

0,035

0,679

0,76

17

600

630х17

598

17

16

9,67

14

0,97

0,061

0,057

0,824

0,875

18

600

630х25

582

25

24

19,71

22

0,97

0,04

0,039

0,88

0,917

19

700

729х22

678

22

21

9,97

16,5

0,97

0,046

0,044

0,75

0,786

3,7

0,54

0,039

0,035

0,569

0,673

9,8

0,78

0,074

0,065

0,693

0,779

22

0,97

0,115

0,097

0,88

0,917

ср

1-10

0,087

0,076

0,657

0,754

ср

11-19

0,059

0,053

0,733

0,807

Рисунок 2.2 Значения отношений ДSр*/Sр* и ДSр*/Sн для трубопроводов разных диаметров. Средние значения отношений 1-10 и 11-19

Рисунок 2.3 Значения отношений минимальных и номинальных толщин, отношения минимальных толщин и толщин расточки. Средние значения отношений 1-10 и 11-19

В таблице 2.3 приведены значения минимальных и расчетных толщин и значения отношений этих толщин для давлений 3,92 МПа, 5,89 МПа, 8,44 МПа, 11,77МПа. В трех нижних строках таблицы 2.3 приведены минимальные, средние и максимальные значения величин. С увеличением давления средние значения отношений SR/Sк увеличивается

Таблица 2.3

Значения минимальных толщин расточки, расчетных толщин, отношения расчетных толщин и минимальных толщин расточки

№

Dy

DaxSn

р = 3,92 МПА

р = 5,89 МПа

Р = 8,44 МПа

Р = 11,77 МПа

Sк

SR

SR/Sк

Sк

SR

SR/Sк

Sк

SR

SR/Sк

Sк

SR

SR/Sк

-

мм

мм

мм

мм

-

мм

мм

-

мм

мм

-

мм

мм

8

100

108х6

3,6

1,6

0,444

3,7

2,5

0,676

3,7

3,73

1,008

9

100

108х8

4,7

4,65

0,989

10

125

133х6,5

3,7

1,97

0,532

3,7

3,08

0,832

11

125

133х8

5,8

4,59

0,791

5,8

5,73

0,988

12

150

159х7

4

2,35

0,588

4

3,68

0,92

13

150

159х9

6,9

5,49

0,796

6,9

6,85

0,993

14

200

219х9

5,5

3,24

0,589

5,5

5,07

0,922

15

200

219х13

9,5

7,56

0,796

9,5

9,44

0,994

16

250

273х10

6,5

4,03

0,62

6,5

6,32

0,972

17

250

273х16

11,8

9,43

0,799

11,8

11,77

0,997

18

300

325х13

8,5

4,8

0,565

9

7,52

0,836

19

300

325х19

14,2

11,22

0,79

14,2

14,01

0,987

20

350

377х13

9

5,57

0,619

21

400

426х14

9,8

6,3

0,643

9

8,72

0,969

22

400

426x24

18,5

14,71

0,795

23

450

465х16

10,8

6,87

0,636

10,8

9,86

0,913

24

500

530х28

19

14,44

0,76

19

18,54

0,976

25

600

630х17

14

9,67

0,691

26

600

630x25

22

19,71

0,896

21

мин

0,444

0,676

0,76

0,976

20

сред

0,593

0,88

0,825

0,989

21

мак

0,691

0,972

1,000

0,997

Из представленных данных следует, что толщины стенок ОШЗ в зоне стыковых соединений могут иметь различные значения. Поэтому для определения толщин стенок ОШЗ необходимо проводить входной контроль. При замерах толщин стенок ОШЗ необходимо дополнительно проводить замеры толщин стенок примыкающих элементов в 2-3 сечениях

2.4 Расчет скорости ЭКИ и длительности эксплуатации отводов диаметром до 100 мм

Расчет скорости ЭКИ отводов трубопроводов проводится по уравнению, в котором значения начальных толщин, рассчитываются с использованием ОСТ 24.125.31-89, ОСТ 24.125.32-89, ОСТ 24.125.33-89:

W1от = (Sномот - Sмин)/Дф0, (2.5)

где W1 - скорость ЭКИ элемента трубопровода, мм/год;

Sномот значение начальной толщины стенки стыковых соединений (ОШЗ), мм,

Sмин - значение минимальной толщины стенки по данным эксплуатационного контроля, мм;

Дф0 - интервал времени от даты начала эксплуатации элемента трубопровода до даты проведения контроля, лет.

На отводах имеется растянутая, сжатая части и нейтральные линии. Растянутая часть отводов имеет толщину меньшую номинальной, сжатая - большую номинальной.

При расчетах скорости ЭКИ растянутой гнутой части отводов трубопроводов в качестве значений номинальных толщин, подставляемых в зависимость (2.1), должны подставляться толщины, полученные при предпусковом контроле, при отсутствии которых для расчета толщины растянутой гнутой части отводов Sг используется зависимость [6]

Sг = Sн (R + 0,3Dн - 0,5 Dн)/(R + 0,3 Dн)* (2.6)

При расчетах скорости ЭКИ сжатой части отводов трубопроводов в качестве значений номинальных толщин, подставляемых в зависимость (2.1), должны подставляться толщины, полученные при предпусковом контроле, при отсутствии которых для расчета толщины сжатой части отводов Sг используется зависимость [6]

Sсж = Sн (R + 0,3Dн + 0,5 Dн)/(R + 0,3 Dн)*(2.7)

Расчет прогнозируемой длительности эксплуатации ОШЗ до достижения допустимых толщин проводится с использованием зависимости

Дф2сс = (Sмин- SR)/W1сс, (2.8)

где Дф2сс - прогнозируемая длительность эксплуатации элемента трубопровода до достижения минимально допустимой толщины, лет;

Sмин - значение минимальной толщины стенки участка трубопровода по данным эксплуатационного контроля, мм;

SR - значение минимально допустимой толщины стенки участка трубопровода в соответствии с РД ЭО 1.1.2.11.0571-2012;

W1сс- значение скорости ЭКИ, рассчитанное по зависимости (2.3).

В таблице 2.4 приведены значения величин, характеризующих геометрию отводов. К этим величинам относятся:

- радиус гиба, Rг;

- отношения толщин растянутой части отводов и номинальной толщины Sг/Sн, и само значение Sг, рассчитанное по уравнению (2.6);

- отношения толщин сжатой части отводов и номинальной толщины Sсж/Sн, рассчитанное по уравнению (2.7);

- средние значения этих отношений (Sг/Sн, Sсж/Sн) для групп отводов.

- значения номинальных толщин, Sн;

- значения толщин, приведенные в ОСТ 24.125.31-89, ОСТ 24.125.32-89, ОСТ 24.125.33-89, S1;

эрозионный коррозионный трубопровод ультразвуковой толщинометрия

Таблица 2.4

Значения величин, характеризующих геометрию отводов диаметром до 100 мм

№

Dy

DaxSn

Rг

Da

Sг/Sн

Sсж/Sн

Sн

Sг

S1

S1/Sн

S1/Sг

Сред.Sг/Sн

Сред.Sсж/Sн

мм

мм

мм

мм

-

-

мм

мм

мм

-

-

-

-

1

10

16х2

100

16

0,92

1,08

2

1,85

1,6

0,80

0,87

0,895

1,104

2

20

28х3

100

28

0,87

1,13

3

2,61

2,4

0,80

0,92

0,895

1,104

3

25

32х3

150

32

0,90

1,10

3

2,70

2,4

0,80

0,89

0,895

1,104

4

32

38х3

150

38

0,88

1,12

3

2,65

2,4

0,80

0,91

0,895

1,104

5

50

57х4

300

57

0,91

1,09

4

3,64

3

0,75

0,82

0,895

1,104

6

65

76х4

300

76

0,88

1,12

4

3,53

2,6

0,65

0,74

0,895

1,104

7

80

89х6

400

89

0,90

1,10

6

5,38

5,2

0,87

0,97

0,895

1,104

8

80

89х6

400

89

0,90

1,10

6

5,38

4

0,67

0,74

0,895

1,104

9

80

89х4

400

89

0,90

1,10

4

3,58

3

0,75

0,84

0,895

1,104

10

80

89х6

200

89

0,80

1,20

6

4,82

5

0,83

1,04

0,803

1,198

11

80

89х6

200

89

0,804

1,196

6

4,82

3,9

0,65

0,81

0,803

1,198

0,80

1,08

1,85

0,65

0,74

0,88

1,12

3,72

0,76

0,87

0,92

1,20

5,38

0,87

1,04

Рисунок 2.4. Значения отношений толщин растянутой, сжатой частей и номинальных толщин отводов

Рисунок 2.5 Отношение толщин, указанных в ОСТ, к номинальной толщине, к толщине растянутой части гиба, и их средние значения

2.5 Расчет скорости ЭКИ и длительности эксплуатации отводов диаметромот 100 до 600 мм

Методика расчета величин, характеризующих геометрию отводов, скорость ЭКИ и остаточную длительность эксплуатации аналогична разделу 2.4. Результаты расчетов геометрии приведены в таблице 2.5 для различных типоразмеров, указанных в ОСТ.

Таблица 2.5

Значения величин, характеризующих геометрию отводов диаметром от 100 до 600 мм

№

Dy мм

DaxSn мм

Rг мм

Dнар мм

Sг/Sн

Sсж/Sн

Sн мм

Sг мм

S1 мм

S1/Sн

S1/Sг

Сред.Sг/Sн

Сред.Sс/Sн

1

100

108х6

600

108

0,915

1,085

6

5,5

4,8

0,800

0,874

0,895

1,105

2

100

108x8

600

108

0,915

1,085

8

7,3

6,1

0,763

0,833

0,895

1,105

3

125

133х6,5

600

133

0,896

1,104

6,5

5,8

4,5

0,692

0,773

0,895

1,105

4

125

133х8

600

133

0,896

1,104

8

7,2

7

0,875

0,977

0,895

1,105

5

150

159х7

650

159

0,886

1,114

7

6,2

4,9

0,700

0,79

0,895

1,105

6

150

159х9

650

159

0,886

1,114

9

8,0

8

0,889

1,003

0,895

1,105

7

200

219х9

1000

219

0,897

1,103

9

8,1

6,6

0,733

0,818

0,895

1,105

8

200

219х13

1000

219

0,897

1,103

13

11,7

10,8

0,831

0,926

0,895

1,105

9

250

273х10

1370

273

0,906

1,094

10

9,1

7

0,700

0,773

0,895

1,105

10

250

273х16

1370

273

0,906

1,094

16

14,5

13,3

0,831

0,917

0,895

1,105

11

300

325х13

1370

325

0,889

1,111

13

11,6

9,1

0,700

0,787

0,895

1,105

12

300

325х19

1370

325

0,889

1,111

19

16,9

14,8

0,779

0,876

0,895

1,105

13

350

377х13

1500

377

0,883

1,117

13

11,5

9

0,692

0,784

0,895

1,105

14

400

426х14

1700

426

0,883

1,117

14

12,4

10

0,714

0,809

0,895

1,105

15

450

426х24

1700

426

0,883

1,117

24

21,2

18,9

0,788

0,892

0,895

1,105

16

450

465х16

2100

465

0,896

1,104

16

14,3

11

0,688

0,767

0,895

1,105

17

500

530х28

2400

530

0,724

1,276

28

20,3

22

0,786

1,085

0,753

1,247

18

600

630х25

2300

630

0,773

1,227

25

19,3

21,3

0,852

1,102

0,753

1,247

0,724

1,085

5,49

4,5

0,688

0,767

0,879

1,121

12,01

10,51

0,767

0,877

0,915

1,276

21,19

22

0,889

1,102

Рисунок 2.6 Значения отношений толщин растянутой, сжатой частей и номинальных толщин отводов

Рисунок 2.7 Отношение толщин, указанных в ОСТ, к номинальной толщине, к толщине растянутой части гиба, и их средние значения

2.6 Расчет скорости ЭКИ и длительности эксплуатации крутоизогнутых отводов

Методика расчета величин, характеризующих геометрию отводов, скорость ЭКИ и остаточную длительность эксплуатации аналогична разделу 2.4. Результаты расчетов геометрии приведены в таблице 2.6 для различных типоразмеров, указанных в ОСТ.

Таблица 2.6

Значения величин, характеризующих геометрию крутоизогнутых отводов

№

Dy

DaxSn

Rг

Dнар

Sг/Sн

Sс/Sн

Sн

Sг

S1

S1/Sн

S1/Sг

Сред.Sг/Sн

Сред.Sс/Sн

мм

мм

мм

мм

-

-

мм

мм

мм

1

100

108х6

250

108

0,809

1,191

6

4,9

4,8

0,800

0,989

0,804

1,196

2

100

108x8

250

108

0,809

1,191

8

6,5

5,8

0,725

0,896

0,804

1,196

3

125

133х6,5

300

133

0,804

1,196

6,5

5,2

4,5

0,692

0,861

0,804

1,196

4

125

133х8

300

133

0,804

1,196

8

6,4

7

0,875

1,088

0,804

1,196

5

150

159х7

350

159

0,8

1,2

7

5,6

4,8

0,686

0,857

0,804

1,196

6

150

159х9

350

159

0,8

1,2

9

7,2

8,9

0,989

1,236

0,804

1,196

7

200

219х9

400

219

0,765

1,235

9

6,9

5,7

0,633

0,828

0,804

1,196

8

200

219х13

375

219

0,752

1,248

13

9,8

9,6

0,738

0,982

0,714

1,286

9

250

273х10

375

273

0,701

1,299

10

7,0

7

0,700

0,999

0,714

1,286

10

250

273х16

375

273

0,701

1,299

16

11,2

11,8

0,738

1,052

0,714

1,286

11

300

325х13

450

325

0,703

1,297

13

9,1

8

0,615

0,875

0,714

1,286

12

300

325х19

450

325

0,703

1,297

19

13,4

14,2

0,747

1,063

0,714

1,286

13

350

377х13

525

377

0,705

1,295

13

9,2

9

0,692

0,982

0,714

1,286

14

400

426х14

600

426

0,707

1,293

14

9,9

10

0,714

1,01

0,714

1,286

15

450

426x24

600

426

0,707

1,293

24

17,0

18,5

0,771

1,09

0,714

1,286

16

450

465х16

650

465

0,706

1,294

16

11,3

12,5

0,781

1,107

0,714

1,286

17

500

530х28

800

530

0,724

1,276

28

20,3

19

0,679

0,937

0,714

1,286

18

600

630х17

850

630

0,697

1,303

17

11,8

12

0,706

1,013

0,714

1,286

19

600

630х25

1200

630

0,773

1,227

25

19,3

21

0,840

1,087

0,714

1,286

20

700

720x22

1200

730

0,743

1,257

22

16,3

16,5

0,750

1,009

0,714

1,286

0,697

1,191

4,9

4,5

0,615

0,828

0,746

1,254

10,4

10,5

0,744

0,998

0,809

1,303

20,3

21

0,989

1,236

Рисунок 2.8. Значения отношений толщин растянутой, сжатой частей и номинальных толщин крутоизогнутых отводов

Рисунок 2.9 Отношение толщин, указанных в ОСТ, к номинальной толщине, к толщине растянутой части гиба, и их средние значения

Рисунок 2.10 Значения радиусов гибов отводов и крутоизогнутых отводов

3. Влияние отложений продуктов коррозии на результаты замеров толщин стенок при проведении ультразвуковой толщинометрии

При проведении эксплуатационного контроля фиксируется совместная толщина неповрежденного металла и плотных влажных отложений продуктов коррозии. Формирование отложений продуктов коррозии на внутренней поверхности трубопроводов происходит неравномерно. При расчетах с использованием приведенных уравнений предполагается, что на участках с минимальной толщиной стенки влиянием отложений продуктов коррозии на результаты замеров толщин можно пренебречь. Для снижения влияния отложений продуктов коррозии на результаты измерений толщин стенок замеры толщин должны проводиться на сухих трубопроводах.

Проведенный анализ замеров толщин стенок трубопроводов в различные периоды эксплуатации свидетельствует о том, что между датами эксплуатационных инспекций толщины стенок в одних и тех же точках могут как уменьшаться, так и увеличиваться. Использование для расчета скорости ЭКИ интервала времени между датами эксплуатационных инспекций, рекомендуемое в работе [4], может привести к серьезным погрешностям.

4. Расчет скорости ЭКИ на примере ОШЗ

Знание референтной толщины, указанной для соответствующих типов трубопроводов в предыдущих разделах, позволяет при наличии минимальных толщин стенок, полученных по данным эксплуатационного контроля, рассчитывать по разработанной методике значения утонений стенок, скоростей ЭКИ и прогнозируемую длительность эксплуатации.

В данном разделе приводятся результаты применения разработанной методики для расчета скорости ЭКИ на ОШЗ.

В таблице 4.1 примера приведены данные обработки замеров толщин стенок ОШЗ реакторного цеха №1 (РЦ-1) САЭС. Количество ОШЗ, включенных в обработку, составило 346 шт. На каждой ОШЗ проведено по 8 замеров в часах 12; 1,5; 3,0; 4,5; 6,0; 7,5; 9,0; 10,5. Общее количество замеров составило 2768 шт., количество замеров с толщиной стенки меньше номинальной - 1799 шт. (65% от общего количества), количество замеров с толщиной стенки, равной и больше номинальной - 969 шт. (35% от общего количества). Замеры толщин проведены в декабре 2006 г.

Из таблицы 4.1 следует, что во всех случаях фиксируются утонения и «утолщения» стенок ОШЗ. Слово «утолщения» взято в кавычки, т.к. на самом деле они обусловлены отложениями продуктов коррозии, и при проведении эксплуатационного контроля фиксируется совместная толщина неповрежденного металла и плотных отложений продуктов коррозии.

Расчет скорости ЭКИ проводился по формуле (2.3). В качестве начальной толщины была взята толщина расточки. Для наглядности по той же формуле дополнительно рассчитана Wном, в которой в качестве начальной взята номинальная толщина. Очевидно, что в таком случае скорость ЭКИ получается завышенной.

Скорость формирования отложений продуктов коррозии рассчитывалась по формуле

Wотл = (Sмакс - Sномсс)/Дф0, (4.1)

где Wотл - скорость формирования отложений продуктов коррозии элемента трубопровода, мм/год;

Sномсс - значение начальной толщины стенки стыковых соединений (ОШЗ), мм,

Sмакс - значение максимальной толщины стенки по данным эксплуатационного контроля, мм;

Дф0 - интервал времени от даты начала эксплуатации элемента трубопровода до даты проведения контроля.

Скорость формирования продуктов коррозии соизмерима со скоростью ЭКИ.

Таблица 4.1

Количество ОШЗ, количество замеров с утонениями и «утолщениями». Значения средних, минимальных и максимальных толщин ОШЗ. Значения скоростей ЭКИ и скоростей формирования отложений

DaxSbn мм х мм

Кол-во ОШЗ

Кол-во замеров

Утон.

Утол.

Sср

Sмин

Sмак

Sдоп.

Sраст.

Sср/Sном

Wэки

Wотл

Wном

шт

Шт

шт

шт

мм

мм

мм

мм

мм

-

мм/год

мм/год

мм/год

273х16

42

336

252

84

15,1

12,3

19,2

12,0

14,5

0,95

0,09

0,20

0,15

325х19

140

1120

846

274

18,2

15,3

22,4

14,2

17,5

0,96

0,09

0,20

0,15

426х24

52

416

345

71

22,9

19,2

27,7

18,6

22,0

0,95

0,12

0,24

0,20

630х25

112

896

356

540

25,2

22,0

29,0

19,9

24,0

1,05

0,08

0,21

0,13

Сумма, шт.

346

2768

1799

969

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Сумма, %

100

65,0

35,0

-

-

-

-

-

-

-

-

-

На рисунках 4.1, 4.2 приведены графики значений относительных (по отношению к референтной толщине) минимальных, средних и максимальных толщин стенок ОШЗ четырех типоразмеров 273х16, 325х19, 426х24 и 630х25 мм.

Рисунок 4.1 Значения относительных минимальных, средних и максимальных толщин стенок ОШЗ четырех типоразмеров 273х16, 325х19, 426х24 и 630х25 мм (по отношению к номинальной толщине)

Рисунок 4.2 Значения относительных минимальных, средних и максимальных толщин стенок ОШЗ четырех типоразмеров 273х16, 325х19, 426х24 и 630х25 мм (по отношению к толщине, рассчитанной по диаметру расточки)

Заключение

1. В ОАО «ВНИИАЭС» разработан проект методического указания «Определение скорости эрозионно-коррозионного износа и прогнозируемой длительности эксплуатации трубопроводов АЭС». МУ позволяет проводить расчеты скоростей ЭКИ и длительности эксплуатации элементов трубопроводных систем с минимальными толщинами, меньшими, равными и большими номинальных толщин стенок.

2. Расчет скоростей ЭКИ и длительности эксплуатации элементов трубопроводных систем с помощью МУ «Определение скорости эрозионно-коррозионного износа и прогнозируемой длительности эксплуатации трубопроводов АЭС» проводится на основе использования данных эксплуатационного контроля толщин стенок трубопроводов. Для уменьшения неопределенности, связанной с оценкой скорости ЭКИ, следует приводить в протоколах все замеры, а не только минимальную толщину.

3. Использование МУ «Определение скорости эрозионно-коррозионного износа и прогнозируемой длительности эксплуатации трубопроводов АЭС» позволяет оптимизировать объем эксплуатационного контроля трубопроводов, подверженных ЭКИ, путем повышения адресности повторного контроля. При этом при оценке скорости ЭКИ следует различать зоны с разными номинальными толщинами (ОШЗ в зоне расточки и вне ее, гибы на растянутой части и на оставшейся и т.д.).

Список использованных источников

1. Jim Bridgeman and Ramesh Shankar. Erosion/corrosion date handling for reliable NDE. Nuclear Engineering and Desingn 131, 1991, P. 285-297

2. Thinned Pipe Management Program of Korean NPPs. S.H. Lee, T.R. Kim, S.C. Jeon, K.M. Hwang. Trans. of the 17th Inter. Conf. on Structure Mech. in Reactor Technology (SmiRT 17) Prague, Czech Republic. August 17-22, 2003. P 1-8.

3. Moolayil T.M. Mitigation of degradation of high energy secondary cecle piping due to FAC and life management in Indian NPPs. Second international Symposium on Nuclear Power Plant Life Management from 15-18th October, 2007 at Shanghai China. 48 p.

4. Мулайил Т.М. К вопросу о коррозии под действием потока. Атомная техника за рубежом. 2008, №12, с. 16-21.

5. Детали и сборочные единицы из сталей перлитного класса для трубопроводов АЭС Dн = 16-720 мм Типы, конструкция и размеры. ОСТ 24.125.30-89 - ОСТ 24.125.57. НПО ЦКТИ, 1991. 154 с.

6. Нахалов В.А. Надежность гибов труб теплоэнергетических установок. М. Энергоатомиздат, 1983

Размещено на Allbest.Ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2025, ООО «Олбест» Все наилучшее для вас