Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время оценка состояния оборудования АЭУ по критерию сплошности (отсутствие недопустимых дефектов) на стадии эксплуатации выполняется по тем же нормам допускаемых дефектов, что и на стадии изготовления при оценке качества выполнения сварных соединений. Прочностные расчеты и практика эксплуатации оборудования АЭУ с дефектами, превышающими допускаемые, показывают, что эти нормы чрезмерно консервативны. С другой стороны, анализ возможностей методов и средств, применяемых для поиска дефектов, показывает, что вероятность пропуска дефектов, близких по размерам к допускаемым, весьма велика. Кроме того, следует учитывать, что задачи, методы и средства контроля, а также возможности по устранению недопустимых дефектов на стадии эксплуатации существенно отличаются от тех, которые имеют место на стадии изготовления. Таким образом, есть достаточно веские основания для разработки и применения на стадии эксплуатации специальных норм допускаемых дефектов.
Эксплуатационный неразрушающий контроль (ЭНК) оборудования отечественных АЭУ выполняется с периодичностью І раз в 4 года. За рубежом этот период в 2-2,5 раза больше. Между тем ни по уровню технологии изготовления заготовок и сварных соединений и технологической дефектности, ни по сопротивлению конструкционных материалов разрушению, ни, наконец, по количеству отказов из-за появления дефектов отечественные АЭУ не уступают зарубежным аналогам. С другой стороны, расчеты показывают, что увеличение числа контролей свыше 5-6 уже не дает существенного повышения надежности результатов ЭНК, а, значит, приводит только к неоправданным расходам, связанным с простоем оборудования для выполнения ЭНК и ремонта дефектов. Таким образом, есть основания для пересмотра принятой сегодня периодичности контроля оборудования АЭУ в процессе эксплуатации.
В последнее время изменился общий подход к ЭНК. Основной упор делается на обеспечение гарантий работоспособности оборудования и безопасности его эксплуатации в межремонтный период. В настоящее время отсутствуют данные, которые позволяют количественно оценить гарантию обнаружения недопустимых дефектов и достоверность заключения о состоянии металла по результатам ЭНК. Получение такой оценки может быть выполнено на базе так называемых функций выявляемое - зависимостей вероятности обнаружения дефекта от его размеров и параметров контроля. Определение и применение таких зависимостей является необходимой составной частью работ по модернизации системы ЭНК.
>0С НАЦИОНАЛЬНА* 1 БИБЛИОТЕКА |
Цель работы Разработка концепции ЭНК сварных элементов АЭУ и её реализация для корпусов реакторов (КР) ВВЭР-1000. Основные задачи работы
-
Разработка концепции ЭНК, методологии назначения допускаемых дефектов и периодичности контроля.
-
Разработка методологии определения типа и параметров расчетного дефекта с позиций прочности и выявляемое с учетом характерных для сварных узлов АЭУ дефектов технологического и эксплуатационного происхождения.
-
Разработка методики расчета остаточных сварочных напряжений (ОСН) в сварных соединениях КР с учетом ползучести, структурных превращений в стали и металле шва, а также перераспределения ОСН при приложении рабочих нагрузок.
-
Определение размеров дефектов, лимитирующих прочность КР, с учетом положения дефекта в КР, деградации свойств стали и металла шва и развития дефектов под действием остаточных напряжений и эксплуатационных нагрузок.
-
Исследование выявляемое дефектов в сварных элементах для системы СК-187, применяемой для УЗК КР ВВЭР-1000.
-
Расчет размеров допускаемых дефектов и периодичности ЭНК КР ВВЭР-1000.
Научная новизна разработана концепция ЭНК, гарантирующая при каждом контроле достоверность заключения об отсутствии или наличии в оборудовании недопустимых дефектов;
разработан подход, позволяющий схематизировать плоскими трещинами объемные и плоскостные, компактные и протяженные дефекты сварочного и эксплуатационного происхождения на основе анализа прочности и выявляемое;
разработаны методики оценки прочности КР с дефектами по характеристикам дефектов, которые можно определить при выполнении ЭНК по существующей технологии;
разработана методология численного расчета ОСН, обусловленных сваркой, наплавкой и отпуском, с учетом структурных превращений и ползучести в корпусной стали и металле сварных швов и особенностей технологии изготовления сварных элементов;
разработана методика аналитического расчета перераспределения ОСН, обусловленных выполнением антикоррозионной наплавки, при приложении рабочих нагрузок;
определены ОСН, действующие в наплавке, зоне термического влияния наплавки и в кольцевых сварных швах КР 'ВВЭР-ЮОО на
стадии эксплуатации с учетом конструкции сварных элементов и
технологии сварки и наплавки;
определены размеры дефектов, лимитирующих прочность КР ВВЭР-
1000, с учетом положения дефекта в корпусе и времени эксплуатации;
разработана процедуру расчета размеров допускаемых дефектов;
получены зависимости- вероятности обнаружения дефектов от их
размеров для сварных швов и для основных элементов КР ВВЭР-
1000;
разработана процедура расчета периодичности ЭНК, обеспечивающей"
заданную вероятность обнаружения недопустимых дефектов для всего
срока службы КР.
Практическая ценность
Применение разработанной концепции ЭНК, базирующейся на определении допускаемых дефектов по критериям прочности, оценке выявляемое этих дефектов применяемыми на АЭС средствами контроля, и учитывающей результаты не только текущего, но и всех предыдущих контролей, позволяет проводить ЭНК в 2 раза реже, чем принято в действующей нормативной документации, и при этом гарантировать достоверность заключения о текущем состоянии КР по результатам ЭНК.
Реализация концепции позволит уменьшить затраты на проведение ЭНК КР и ремонта дефектных участков без снижения безопасности эксплуатации.
По результатам работ Концерном "Росэнергоатом" принято решение о корректировке "Типовой программы эксплуатационного контроля за состоянием основного металла и сварных соединений оборудования и трубопроводов атомных электростанций с ВВЭР-1000" АТПЭ-9-97 в части норм допускаемых несплошностей, периодичности ЭНК, методики выполнения контроля и методики оценки состояния КР ВВЭР-1000 по результатам ЭНК.
Апробация работы Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинаре "Применение механики разрушения для оценки эксплуатационной надежности сварных соединений и конструкций" (СПб, ЛДНТП, 1983), V Всесоюзном симпозиуме "Малоцикловая усталость -критерий разрушения и структура материалов" (Волгоград, 1987), международной конференции "Сварные конструкции" (Киев, ИЭС им. Е.О. Патона, 1990), XI международном коллоквиуме "Механическая усталость металлов" (Киев, 1991), международной научно-практической школе-семинаре "Выявляемость дефектов при контроле оборудования на АЭС и оценка их допустимости при эксплуатации" (СПб, "Прометей", 1993), IAEA Specialists Meeting on Erosion/Corrosion of NPP Components (Vladimir, Russia, 1999), VII международной конференции "Проблемы материаловедения при проектировании, изготовлении и эксплуатации
оборудования АЭС" (СПб, "Прометей", 2002), III научно-технической конференции "Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР" (Подольск, ОКБ "Гидропресс", 2003). Публикации По теме диссертации опубликовано 17 работ.
Структура и объем диссертационной работы Диссертационная работа изложена на 298 страницах компьютерного текста, содержит 85 рисунков, 14 таблиц, список использованной литературы из 166 наименований.
