Введение к работе
Актуальность проблемы
Опыт эксплуатации АЭС с водным теплоносителем в России и за рубежом показал, что отдельные конструктивные элементы оборудования первого и второго контуров, изготовленные из аустенитных коррозионно-стойких сталей, преждевременно выходят из строя по причине локальных коррозионных повреждений.
Среди наиболее распространенных видов локальных коррозионных повреждений аустенитных коррозионно-стойких сталей - межкристаллитное коррозионное растрескивание под напряжением (МКРПН). Этому виду коррозии наиболее подвержены сварные соединения трубопроводов циркуляции теплоносителя.
Повреждения трубопроводов, вызванные коррозионным
растрескиванием, имеют место, в основном, на реакторах кипящего типа (РБМК, BWR). Общим для случаев коррозионного растрескивания трубопроводов, является преимущественно межкристаллитный характер трещин, которые развиваются в металле околошовных зон сварных соединений.
Меры по снижению повреждаемости сварных соединений трубопроводов от межкристаллитного коррозионного растрескивания можно разделить на две основные группы:
воздействующие на внешние факторы коррозионного растрескивания за счет корректировки водно-химического режима;
изменяющие структурное и напряженное состояние конструкционного материала.
Среди мер второй группы, изменяющих структурное и напряженное состояние материала, применение высокотемпературной термической обработки (ВТТО) сварных соединений наиболее эффективно, поскольку это приводит к одновременному устранению сенсибилизации металла и снижению уровня остаточных напряжений в околошовных зонах сварного соединения - в зоне МКРПН.
Влияние ВТТО при 900 С на уровень сенсибилизации и остаточных напряжений в металле околошовных зон сварных соединений не изучено. Поэтому количественное определение сенсибилизации сварных соединений, подвергшихся МКРПН в процессе эксплуатации, количественная оценка влияния сварки на сенсибилизацию металла околошовных зон и эффективности ВТТО при 900 С является актуальной задачей.
Целью работы является исследование сенсибилизации металла многопроходных сварных соединений трубопроводов 0325x16 мм из стали 08Х18Н10Т и изучение влияния высокотемпературной термической обработки на снижение уровня сенсибилизации металла околошовных зон, а также разработка оборудования для проведения количественных измерений сенсибилизации металла трубопроводов и сварных соединений в лабораторных и производственных условиях.
В соответствии с поставленной целью решались следующие ЗАДАЧИ:
-
Разработка методики количественной оценки уровня сенсибилизации металла околошовных зон сварных соединений;
-
Количественное исследование сенсибилизации металла околошовных зон сварных соединений трубопроводов 0325x16 мм, подвергшихся МКРПН в процессе эксплуатации и в состоянии после сварки;
-
Разработка портативной электрохимической ячейки для проведения измерений уровня сенсибилизации в лабораторных и производственных условиях;
4. Оценка эффективности ВТТО при 900 С сварных соединений
трубопроводов 0325x16 мм из стали 08Х18Н10Т.
Научная новизна:
1. Впервые электрохимическим методом потенциодинамической
реактивации (методом ПДР) получены количественные характеристики
сенсибилизации металла сварных соединений трубопроводов контуров
циркуляции теплоносителя энергоблоков АЭС с реакторами РБМК-1000;
2. В широком диапазоне уровней сенсибилизации количественно
определена зависимость коэффициента реактивации стали марки 12Х18Н10Т от
длительности провоцирующей термической обработки при температуре 650 С;
3. Определена зависимость коэффициента реактивации металла
околошовных зон от внутренней до наружной поверхностей сварных
соединений трубопроводов из стали марки от 08Х18Н10Т, подвергшихся
МКРПН в процессе эксплуатации. Установлено, что максимальный уровень
сенсибилизации реализуется на расстоянии 2-4 мм от внутренней поверхности
сварного соединения. Сенсибилизация не распространяется на всю толщину
сварного соединения. Близи внешней поверхности сварного соединения
сенсибилизация металла не выявлена;
-
Установлено, что отжиг сенсибилизированных сварных соединений трубопроводов 0325x16 мм из стали 08Х18Н10Т при температуре 885±15 С в течение 1 ч обеспечивает снижение коэффициента реактивации с -10 % (по методу ПДР) до уровня менее 1 %;
-
Разработана методика определения границы металла околошовной зоны, подвергающейся сенсибилизации и портативная электрохимическая ячейка для измерения локальной сенсибилизации металла в этой зоне.
Результаты работы нашли следующее практическое применение:
- при отработке технологии аргонодуговой сварки трубопроводов
0325x16 мм из стали 08Х18Н10Т;
- при разработке технологической инструкции по выполнению ручной
аргонодуговой сварки трубопроводов 0325x16 мм из стали 08Х18Н10Т;
при оценке уровней сенсибилизации металла трубопроводов 0325x16 мм действующих энергоблоков АЭС с реакторами РБМК-1000;
при разработке руководящего документа «Методика оценки склонности к МКРПН сварных соединений КМПЦ реакторов РБМК на основе метода ПДР» ОАО «Концерна «Росэнергоатом»;
при разработке режима термической обработки сварных соединений трубопроводов 0325x16 мм из стали 08Х18Н10Т, приводящей к устранению сенсибилизации металла околошовных зон сварных соединений.
Основные положения и отдельные разделы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях, в том числе: «10th International Conference on Fusion Reactor Material» г.Баден-Баден, 2001 г.; 5-й Международной конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», ОКБ «Гидропресс», г.Подольск, 2007 г.; 10-й Международной конференции «Проблемы материаловедения при проектировании, изготовлении и эксплуатации оборудования АЭС, ЦНИИ КМ «Прометей», г.Санкт-Петербург, 2008 г.
Публикации. По результатам исследований опубликовано восемь печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ:
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка, содержащего 107 источников, содержит 121 страницу машинописного текста, 89 рисунков, 9 таблиц, 2 приложения.
