Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

«Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» Левчук Василий Иванович

«Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М»
<
«Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М» «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М»
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Левчук Василий Иванович. «Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М»: диссертация ... кандидата технических наук: 05.14.03 / Левчук Василий Иванович;[Место защиты: ФГБОУ ВПО "Национальный исследовательский университет "МЭИ"].- Москва, 2016.- 136 с.

Содержание к диссертации

Введение

1. Современное состояние вопроса о причинах повреждения СС №111 ПГВ-1000М 10

1.1. Конструктивные особенности ПГВ-1000М и зоны CC №111 10

1.2. Статистические данные по повреждениям CC №111 13

1.3. Обобщение результатов исследований по установлению причин повреждения CC №111

1.3.1. Оценка влияния свойств материала 22

1.3.2. Оценка влияния свойств рабочей среды 30

1.3.3. Оценка влияния эксплуатационных и технологических напряжений

1.4. Анализ принимаемых компенсирующих мер для решения проблемы СС №111 45

1.5. Выводы по главе 1 46

2. Организация работ по непрерывному контролю технического состояния СС №111 ПГВ-1000М 49

2.1. Описание методологии работ 49

2.2. Практическая реализация методологии на энергоблоке ВВЭР-1000

2.2.1. Разработка расчетной модели циркуляционной петли первого контура 53

2.2.2. Разработка технологии непрерывного ультразвукового контроля СС №111 57

2.2.3. Разработка технологии непрерывного акустико-эмиссионного контроля СС №111 62

2.2.4. Компонентный состав и принципы работы СНКТС СС №111 ПГВ-1000М 69

2.3. Выводы по главе 2 77

3. Результаты контроля технического состояния СС №111 ПГ энергоблока № 5 Нововоронежской АЭС с использованием СНКТС 78

3.1. Результаты контроля термосиловой нагруженности СС №111 78

3.2. Результаты непрерывного АЭ контроля целостности СС №111 93

3.3. Результаты непрерывного УЗ контроля целостности СС №111 96

3.4. Выводы по главе 3 97

4. Результаты расчетно-экспериментального анализа НДС СС №111 ПГВ-1000М 99

4.1. Отладка расчетной модели и валидация результатов расчета НДС 99

4.2. Результаты расчетов НДС СС №111 с использованием экспериментальных данных ..102

4.3. Выводы по главе 4 118

5. Анализ причин появления нестационарных температурных воздействий в зоне СС №111 ПГВ-1000М 119

5.1. Характерные особенности режимов работы РУ при появлении температурных «аномалий» 119

5.2. Причины появления температурных «аномалий» в зоне СС №111 ПГВ-1000М и рекомендации по их исключению 125

5.3. Выводы по главе 5 126

6. Заключение 127

Список литературы

Обобщение результатов исследований по установлению причин повреждения CC №111

Указанные выше специфические особенности поведения стали 10ГН2МФА при вышеприведенных условиях нагружения (рис. 1.101.13) не зависят от марки стали данной группы и являются характерными как для отечественных, так и для зарубежных нелегированных и низколегированных сталей.

Следует отметить, что сталь 10ГН2МФА, изготовленная методом мартеновской плавки, загрязненная такими примесями, как сера S и фосфор P, проявляет склонность к локальным коррозионным повреждениям, следовательно, к инициированию роста трещин в местах с неметаллическими включениями, в особенности сульфидом марганца MnS.

Обобщение и анализ результатов экспериментальных исследований стали 10ГН2МФА, выполненных в ходе установления причин повреждения «холодных» коллекторов ПГ, показывает, что данная сталь проявляет склонность к такому виду коррозии, как коррозионное растрескивание при замедленном деформировании в экспериментально определенном диапазоне рабочих температур, при воздействии коррозионно-активной среды и растягивающих напряжений, приводящих к пластической деформации металла в определенном диапазоне скоростей деформирования. Данный механизм повреждения стали 10ГН2МФА получил название замедленного деформационного коррозионного растрескивания (ЗДКР).

Особенности ВХР второго контура ВВЭР-1000 определяются одновременным использованием во втором контуре оборудования из углеродистых сталей (ст.20, 16ГС, 10ГН2МФА и др.), аустенитной хромоникелевой стали (08Х18Н10Т) и медьсодержащих сплавов (МНЖ-5-1), обладающих различной коррозионной стойкостью в рабочих средах.

Нормирование показателей качества питательной и продувочной воды ПГ выполняется с целью обеспечения минимального количества отложений на ТОТ ПГ и предотвращения коррозионного повреждения конструкционных материалов ПГ. По мере накопления опыта эксплуатации и совершенствования ВХР оборудования второго контура нормы последовательно изменялись в сторону их ужесточения [9].

Гидразинно-аммиачный ВХР второго контура осуществляется посредством коррекционной обработки рабочей среды аммиаком и/или гидразин-гидратом для достижения нормируемого значения pH, снижения эрозионно-коррозионного износа оборудования конденсато-питательного тракта и уменьшения поступления в ПГ соединений железа и меди с питательной водой. Одним из основных недостатков стандартного гидразинно-аммиачного ВХР является невозможность повышения pH с помощью аммиака до оптимальных значений 9,69,8, при которых происходит значимое уменьшение процесса коррозии углеродистых сталей. Это связано с тем, что увеличение концентрации аммиака при его дозировании во второй контур создает условия для интенсивной коррозии медьсодержащего сплава МНЖ-5-1, из которого, как правило, изготавливаются теплообменные трубки конденсаторов турбин и регенеративных подогревателей. Следствием этого является высокий вынос окислов меди в ПГ, что негативно сказывается на целостности конструкционных материалов ПГ.

В 1981 г. были разработаны и введены нормы ВХР ПГ ВВЭР-1000 с дозированием в питательную воду одного гидразин-гидрата. В нормах были предусмотрены требования к качеству воды при гидроиспытаниях и в период пусконаладочных работ. Несовершенство действовавших норм ВХР было связано с отсутствием нормирования значения pH продувочной воды ПГ, что в случае присоса охлаждающей воды в конденсаторе турбины не давало достаточной информации о поступлении в ПГ коррозионно-активных примесей (хлоридов, сульфатов, нитратов и др.). Также отсутствовало нормирование натрия в продувочной воде ПГ, что затрудняло оценку эффективности работы блочной конденсатоочистки и появлении присосов охлаждающей воды в конденсаторе [9]. Все это снижало эксплуатационную надежность ПГ и приводило к коррозионным повреждениям конструкционных материалов ПГ, в особенности – теплообменных труб.

С 1991 г. в нормах ВХР второго контура ПГ ВВЭР-1000 было повышено значение pH питательной и продувочной воды, снижено допустимое содержание в продувочной воде хлоридов и натрия. Также впервые в практику были введены три уровня действия персонала, ограничивающие время работы блока при отклонении следующих показателей качества продувочной воды ПГ: значения pH, концентрации хлоридов и натрия, удельной электрической проводимости H-катионированной пробы. Повышение значения pH питательной воды до 9,0±0,2 позволило снизить содержание железа в питательной воде с 25 до 1015 мкг/кг.

Дальнейшее совершенствование ВХР привело к введению в 2000-х годах новых норм ВХР второго контура ВВЭР-1000, в которых впервые были разделены показатели качества воды на нормируемые и диагностические, а также были пересмотрены уровни отклонений от норм показателей качества продувочной воды и введены уровни отклонения от норм показателей качества питательной воды [23].

В настоящее время ведется отработка и внедрение новых ВХР второго контура ВВЭР-1000 – морфолинового и этаноламинового с целью дальнейшего существенного снижения поступления продуктов коррозии конструкционных материалов второго контура и коррозионно-агрессивных примесей в ПГ [24, 25].

В начале 90-х годов на энергоблоках ВВЭР-1000 была проведена модернизация системы продувки и водопитания ПГ с целью снижения концентрации коррозионно-активных примесей в воде ПГ в зоне «горячего» и «холодного» коллекторов, а также улучшения ВХР за счет перераспределения питательной воды по длине ПГ, вызывающего переток воды в сторону «холодного» днища ПГ, где был организован «солевой» отсек.

Непрерывная продувка ПГ осуществляется из «солевого» отсека с расходом не менее 7,5 т/ч с каждого ПГ, а также из «объединенной линии продувки» с расходом не более 0,52 т/ч с каждого ПГ. Объединенной называется линия (коллектор), в которую выводится продувка из двух патрубков Ду80 продувки нижней образующей корпуса ПГ и четырех патрубков Ду 20 продувки «карманов» «горячего» и «холодного» коллекторов ПГ.

Периодическая продувка ПГ осуществляется по «объединенной линии продувки» из нижней образующей корпуса ПГ и «карманов» коллекторов ПГ как совместно, так и раздельно. Периодическая продувка каждого ПГ производится не реже 1 раза в сутки с расходом 2025 т/ч продолжительностью 2 часа: 1,5 часа продувка осуществляется совместно из нижней образующей корпуса ПГ и «карманов» коллекторов ПГ, 30 минут продувка осуществляется только из «карманов» коллекторов ПГ.

Анализ принимаемых компенсирующих мер для решения проблемы СС №111

Процедура непрерывного контроля технического состояния СС №111 ПГВ-1000М в течение всей топливной кампании РУ основана на использовании методологии многопараметрического расчетно-экспериментального мониторинга критических зон ответственного оборудования АЭС. Специфика проведения многопараметрического мониторинга оборудования АЭС заключается в объединении возможностей неразрушающего контроля целостности критических зон, диагностики фактической термосиловой нагруженности и расчетного анализа прочности и остаточного ресурса исследуемого оборудования АЭС [51, 52]. В первую очередь используемый расчетно-экспериментальный подход ориентирован на исследование наиболее сложных случаев эксплуатационного повреждения элементов энергоблоков АЭС [53, 54, 55].

Особого рассмотрения заслуживают случаи, когда формально конструкция полностью удовлетворяет требованиям Норм расчета на прочность ПНАЭ Г-7-002-86 [20] с обеспечением всех коэффициентов запаса, использованием минимально гарантированных значений механических свойств металла, заданием консервативного сценария циклического нагружения в течение всего срока службы, включая аварийные нагрузки, но при всем этом на практике имеют место регулярные эксплуатационные повреждения данной конструкции с образованием недопустимых дефектов до окончания проектного срока службы. Подобные случаи обуславливают необходимость дополнения расчетных работ экспериментальными исследованиями НДС. Главное достоинство эксперимента – достоверность, однако есть и недостатки. Это не совсем полная информация – обычно в небольшом числе контрольных точек, только на поверхности объекта исследования и в зонах, удаленных от мест концентрации напряжений, а также недостаточная возможность разделения факторов влияния при исследовании сложных проблем. Эти недостатки преодолеваются в расчетных исследованиях.

Для реализации методологии многопараметрического мониторинга критических зон ответственного оборудования АЭС, прежде всего, требуется разработать подробную расчетную численную модель исследуемого объекта и провести предварительные расчеты НДС металла. При этом важно выполнить качественное моделирование всех корпусных и внутрикорпусных элементов, присоединительных трубопроводов, опорных конструкций и других конструктивных элементов, которые потенциально влияют на НДС в критической зоне. Результаты предварительных расчетов позволяют определить объем экспериментальных данных, который является необходимым и достаточным для корректного задания условий эксплуатационного нагружения исследуемого объекта, а также для качественной отладки и валидации расчетной модели. На основании этого определяются требуемые типы контрольных датчиков, включая их количество и рабочие характеристики, а также указываются конкретные места их установки с привязкой к объекту. Дополнительно в зоне потенциального повреждения устанавливаются датчики контроля целостности металла для оперативной оценки кинетики развития дефектности в процессе эксплуатации. Измерительные датчики, расположенные в контрольных зонах, объединяются в единую систему непрерывного контроля технического состояния, которая в свою очередь дополняется численной моделью исследуемого объекта, основанной на современных методах компьютерного моделирования. Эта модель получает данные от контрольных измерительных датчиков, а также от имеющихся штатных датчиков РУ и позволяет получить полную картину о состоянии исследуемого объекта, не только в зонах установки контрольных датчиков, число которых всегда ограничено, а во всем объеме конструкции.

Периодически в наиболее критических зонах исследуемого объекта также должен проводиться комплексный неразрушающий контроль механических свойств, целостности металла, остаточных напряжений. Эти данные позволяют выполнить текущую оценку качества металла контролируемых зон, а также служат дополнительной поверочной информацией о работе системы непрерывного контроля технического состояния в целом и расчетной программы в частности. Программа расчета прочности должна быть выполнена в индивидуальном расчетном коде, т.к. также должна работать в режиме реального времени. Такой подход позволяет оперативно отладить работу расчетной модели по фактическим показаниям контрольных датчиков. Совместное использование в качестве контрольных датчиков – датчиков термосиловой нагруженности и датчиков контроля целостности металла в сочетании с параллельно работающей программой расчета НДС позволяет не только видеть наиболее неблагоприятные сценарии, приводящие к повреждению, но и иметь возможность оперативно просчитать и разработать компенсирующие мероприятия, способствующие снижению эксплуатационной нагруженности. Такие рекомендации позволяют более эффективно разработать план компенсирующих и профилактических мероприятий, как наиболее действенной процедуры обеспечения ресурса элементов АЭС, склонных к эксплуатационной повреждаемости.

Организация непрерывного контроля технического состояния ответственного оборудования АЭС в процессе эксплуатации энергоблока в течение всей топливной кампании в сочетании с современными методами компьютерного моделирования предоставляет новые уникальные возможности для обеспечения безопасности элементов РУ и обладает следующими преимуществами: - наблюдение за конструкцией в режиме реального времени; всесторонний учет и анализ нагружающих факторов; учет реального расположения имеющихся или образовавшихся за время наблюдения дефектов; углубленная верификация расчетных моделей; анализ воздействия каждого нагружающего фактора в отдельности. Таким образом, внедрение изложенного подхода по непрерывному контролю технического состояния ответственного оборудования АЭС позволяет оперативно, а главное – эффективно решать следующие основные задачи: повышение безопасности эксплуатации ответственного оборудования АЭС; установление причинно-следственных связей дефектообразования и развития повреждаемости в критической зоне, определение доминирующих факторов и механизмов повреждения; разработка эффективных компенсирующих мероприятий, направленных на исключение или существенное снижение влияния основных повреждающих факторов, способствующих зарождению и росту дефектов; уточнение критериев допустимости выявленных эксплуатационных дефектов (в зависимости от протяженности, высоты, эквивалентной площади, ориентации, местоположения по периметру) с целью обоснованного снятия консерватизма, имеющего место при браковке дефектов согласно действующим нормам оценки качества; снижение количества превентивных необоснованных ремонтов "неопасных" допустимых дефектов с их постановкой под непрерывный мониторинг в процессе длительной эксплуатации. Описанная выше методология многопараметрического расчетно-экспериментального мониторинга критических зон ответственного оборудования АЭС получила положительную оценку экспертов МАГАТЭ и была рекомендована к применению в качестве одной из процедур по управлению ресурсными характеристиками элементов энергоблоков АЭС [56].

Разработка технологии непрерывного акустико-эмиссионного контроля СС №111

Результаты контроля термосиловой нагруженности СС №111 На начальном этапе работ были выполнены предварительные расчеты на прочность циркуляционной петли первого контура энергоблока № 5 Нововоронежской АЭС для определения необходимого и достаточного числа контрольных датчиков, их типов, а также наиболее показательных мест установки в зоне СС №111 ПГВ-1000М. С целью верификации расчетной модели и получения исходных экспериментальных данных для расчетного анализа НДС были использованы следующие измерительные датчики, включенные в состав подсистемы контроля термо-деформационной нагруженности: - термопары в количестве 18 шт., установленные на наружной поверхности СС №111-1, «горячей» и «холодной» нитках ГЦТ, патрубках Ду 20 продувки «кармана» горячего коллектора ПГ, патрубке Ду 80 продувки днища ПГ, патрубке Ду 1200 и корпусе ПГ; - высокотемпературные одноосевые тензорезисторы в количестве 24 шт., скомпонованные в 4 трехосевые розетки и 6 двухосевые розетки и установленные на наружной поверхности СС №111-1 и ГЦТ в контрольных местах. - датчики перемещений резистивного типа в количестве 8 шт., установленные на следующих элементах циркуляционной петли первого контура: «горячая» опора ПГ (2 датчика); «холодная» опора ПГ (2 датчика); «горячая» нитка петли ГЦТ (4 датчика).

Схема установки термопар и тензодатчиков в контрольных зонах СС №111-1 и ГЦТ с обозначением мест установки и привязкой координат по периметру сварного шва и по осям «горячего» коллектора ПГ приведена на рис. 3.1, 3.2. Начало отсчета координат по периметру СС №111-1 соответствует положению патрубка продувки Ду 20 «кармана» «горячего» коллектора ПГ (ось IV), отсчет координат ведется в направлении длинной образующей патрубка ПГ (ось III).

Схема установки термопар в зоне СС №111-1 и ЩТ Рис. 3.2 – Схема установки датчиков деформаций в зоне СС №111-1 и ГЦТ Рис. 3.3 – Схема установки датчиков контроля перемещений элементов ПГ-ГЦТ Ниже представлен комплексный анализ экспериментальных данных контроля термосиловой нагруженности СС №111 ПГ энергоблока № 5 Нововоронежской АЭС, записанных СНКТС в различных режимах работы энергоблока в течение нескольких топливных кампании РУ [73, 74, 75]. Особый интерес представляют режимы работы РУ, связанные с проведением предпусковых технологических операций и переходными режимами работы РУ: гидравлические испытания (ГИ) 1, 2 контуров, подъем давления 1, 2 контуров, разогрев РУ до «горячего» состояния, работа на мощности, расхолаживание до «холодного» состояния. При проведении анализа использованы данные измерений температур, деформаций, перемещений, записанные по показаниям контрольных датчиков СНКТС, а также данные о параметрах 1 и 2 контуров по показаниям штатных датчиков РУ энергоблока №5.

При построении графиков изменения деформаций во времени в зависимости от параметров нагружения 1, 2 контуров был использован следующий подход: для оценки влияния каждого из нагружающих параметров в отдельности на деформационное состояние зоны СС №111 в первую очередь проведен анализ результатов для промежутков времени, в которых изменялся только один параметр, при стабильном уровне остальных параметров. Например, оценивался вклад от повышения давления 2 контура при поддержании постоянного давления 1 контура и постоянной температуры 1, 2 контуров. Данный подход удобен для использования результатов анализа при последующем сравнении фактической термосиловой нагруженности СС №111-1 с результатами расчетного анализа НДС.

При построении графиков зависимости деформаций в контрольных зонах от параметров 1, 2 контуров в момент времени, соответствующий началу (или окончанию) изменения рассматриваемого параметра, условно принимался за «нулевое» значение. Таким образом, делалась искусственная поправка («обнуление») для корректной оценки величины относительного изменения (приращения) деформации в зоне СС №111 от рассматриваемого параметра нагружения. При построении графиков изменения температур в зонах контроля в зависимости от рабочих параметров 1, 2 контуров использовались абсолютные значения температур, записанные СНКТС.

Ниже на рис. 3.43.7 представлены наиболее показательные графики относительного изменения деформаций и поля температур в зоне СС №111 5ПГ-4 в зависимости от фактических рабочих параметров 1, 2 контуров в проектных режимах работы РУ. Значения измеренных деформаций, представленные на графиках, для удобства умножены на величину 2105. Таким образом, чтобы получить величину деформаций в относительных единицах, необходимо значения деформаций, определяемые по вертикальной шкале на соответствующих графиках, умножить на 0,510-5. Выбранный масштаб построения графиков деформаций удобен для сравнения экспериментальных и расчетных данных. 18.08 Давление, те м п е р а тур а в 1, 2 контуре

Результаты расчетов НДС СС №111 с использованием экспериментальных данных

Расчетам НДС зоны СС №111 ПГВ-1000М посвящено значительное количество работ [36, 37, 38]. В ряде работ по анализу НДС зоны СС №111 при задании условий нагружения, как правило, используются лишь проектные режимы и параметры нагружения, при этом недостаточное внимание уделено фактической истории нагружения. В проектных режимах работы (гидроиспытания, разогрев, подъем мощности, расхолаживание и др.) в настоящее время имеется довольно полное понимание картины НДС в зоне СС №111 и вклада действующих эксплуатационных нагрузок в накопленное повреждение данной зоны с учетом проектного количества циклов нагружения. В рамках диссертационной работы с использованием разработанной расчетной модели циркуляционной петли первого контура выполнен поверочный расчет СС №111 ПГ на статическую и циклическую прочность для основных эксплуатационных режимов РУ, реализованных во время работы СНКТС СС №111 (таб. 4.2).

Примечание. Режим №5 включает: плановый разогрев из «холодного» состояния до «горячего» состояния с последующим выходом на номинальную мощность; плановое снижение мощности от номинального значения до «горячего» состояния с последующим расхолаживанием. Количество циклов нагружения в режимах, указанных в таблице 4.2, установлено главным конструктором ОКБ «Гидропресс» с учетом выполненного в 2010 г. обоснования продления срока эксплуатации РУ 5 блока Нововоронежской АЭС до 60 лет. Физические и механические характеристики материалов основного металла и сварных швов при соответствующих рабочих температурах принимались согласно [20, 21].

В главе 1 отмечалось, что на конструкционную целостность СС № 111 большое влияние оказывают свойства контактирующей с металлом среды, в связи с этим при расчете циклической прочности СС №111 должно быть учтено влияние коррозионно-активной среды. Так как отдельных исследований в этом направлении в рамках диссертационной работы не производилось, расчет величины накопленного усталостного повреждения в зоне галтели «кармана» «горячего» коллектора ПГ выполнен с учетом влияния водной среды согласно рекомендациям [76].

Оценка статической и циклической прочности зоны СС №111 при рассмотрении пяти основных эксплуатационных режимов РУ показала, что в случае работы конструкции в условиях рассмотренных режимов статическая и циклическая прочность узла СС №111, согласно требованиям норм расчета на прочность [20], обеспечивается. По результатам расчета на циклическую прочность установлено, что величина накопленного усталостного повреждения в зоне галтели «кармана» «горячего» коллектора, рассчитанная с учетом влияния водной среды согласно рекомендациям [76], составляет 0,02, что удовлетворяет требованиям [20].

Особый интерес для анализа представляют нестационарные режимы работы ПГ, в которых возникают дополнительные нагрузки на СС №111, не учтенные в проекте, в частности – режимы с температурными «аномалиями», зафиксированные в ходе натурного контроля СНКТС СС №111. Следует отметить, что фактические скорости охлаждения внутри «кармана» коллектора ПГ неизвестны, поскольку отсутствует техническая возможность проведения измерений температур внутри «кармана». В связи с этим была поставлена следующая задача: подобрать расчетным путем такие режимы изменения температуры внутри «кармана», при которых скорости и диапазон изменения температур снаружи патрубка Ду 1200 в зоне СС №111 соответствовали бы измеренным значениям температур по данным термометрирования, записанным СНКТС СС №111 в интервалы времени, соответствующие появлению температурных «аномалий».

Для этого на первом этапе работ с использованием разработанной трехмерной модели циркуляционной петли первого контура энергоблока № 5 НВАЭС был проведен расчет температурной задачи для трех вариантов воздействия температурных «аномалий» на НДС зоны СС №111 при различных скоростях изменения температуры водной среды в «кармане» коллектора ПГ в «горячем» состоянии РУ [58, 77]. Для рассмотренных трех вариантов расчета температура водной среды на дне «кармана» снижалась с 276 0С до 206 0С со скоростями 660 0С/час, 360 0С/час и 210 0С/час. Как показал анализ результатов расчетов, это соответствовало скоростям охлаждения на внешней стороне СС №111 соответственно 210 0С/час, 170 0С/час и 125 0С/час, наблюдаемым в действительности по данным непрерывного контроля СС №111.

Для всех вариантов расчета снижение температуры среды в результате воздействия температурной «аномалии» внутри «кармана» было максимальным в зоне патрубков периодической продувки Ду 20 и снижалось по периметру «кармана» в зависимости от угла. Смоделированный характер изменения температур по периметру «кармана» установлен на основании графиков изменения температур по периметру СС №111, построенных по данным натурного термометрирования. Также по высоте от дна «кармана» изменение температуры было максимальным на дне «кармана» и снижалось на расстоянии 100 мм от дна «кармана» по линейному закону. Коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности «кармана» (в водную среду) принят равным 350 Вт/(м2 град) [78], на внешней стороне патрубка (с учетом наличия теплоизоляции) - 10 Вт/(м2 град).

Расчеты НДС СС №111 проводились в упругой нестационарной постановке. Нагружающим фактором являлись нестационарные температурные поля в ПГ при изменяющейся во времени с заданной скоростью температуре среды внутри «кармана» коллектора ПГ. Расчет каждого варианта включал 55-60 шагов решения. Для каждого варианта расчета проведена расчетная оценка величины накопленного повреждения в зоне галтели «кармана» исходя из условия, что количество повторений для каждого из рассмотренных вариантов нестационарного термического нагружения составляет 1000 циклов. Количество циклов нагружения принято консервативно с учетом отсутствия фактических данных по истории нагружения ПГ при появлении температурных «аномалий» в течение всего срока эксплуатации энергоблока. Размах напряжений в цикле соответствовал максимальным значениям главных напряжений в зоне галтели «кармана», возникающих в процессе нестационарного термического нагружения.