Методологія оцінки допустимих товщин елементів трубопроводів АЕС із вуглецевих сталей в умовах ерозійно-корозійного зносу

Ключові слова

АЕС, трубопровід, ерозійно-корозійний знос, міцність, експрес-оцінка, уточнена аналітична процедура

Як цитувати

Ageiev, S. (2021). Методологія оцінки допустимих товщин елементів трубопроводів АЕС із вуглецевих сталей в умовах ерозійно-корозійного зносу. Ядерна та радіаційна безпека, (3(91), 32-42. https://doi.org/10.32918/nrs.2021.3(91).04

Анотація

У статті описано підхід до оцінки ступеня небезпеки ерозійно-корозійного зносу елементів трубопроводів АЕС із вуглецевих сталей. З метою апробації запропонованого підходу проведено комплекс розрахунково-аналітичних робіт, зокрема: а) проаналізовано існуючий підхід до оцінки ступеня небезпеки ерозійно-корозійного зносу на АЕС України; встановлено його недоліки; б) розроблено алгоритм оцінки ступеня небезпеки ерозійно-корозійного зносу з використанням експрес-оцінки та уточненої процедури; в) верифіковано розрахункові моделі співставленням з іншими існуючими розрахунковими моделями та експериментальними даними з метою демонстрації їх коректності; г) за розробленим підходом виконано оцінку ступеня небезпеки ерозійно-корозійного зносу систем трубопроводів енергоблоків №№ 1 та 4 Відокремленого підрозділу «Запорізька атомна електростанція», виявлених у період експлуатації з 2012 року по 2016 рік.

Розроблений підхід дозволяє: 1) оцінювати ступінь небезпеки ерозійно-корозійного зносу не тільки в окружному напрямку поперечного перерізу труби внаслідок дії внутрішнього тиску (підхід, що базується на вимогах ПНАЭ Г-7-002-86, щодо визначення допустимої товщини стінки бездефектного трубопроводу), але й уздовж осі трубопроводу від одночасної дії внутрішнього тиску, осьового зусилля та моментів згину. Такий підхід особливо актуальний для трубопровідних систем, які, переважно, мають складну просторову конфігурацію, що призводить до виникнення в них осьових зусиль та моментів згину внаслідок дії масових характеристик трубопроводів та арматури, температурних, сейсмічних впливів тощо; 2) оцінювати ступінь небезпеки ерозійно-корозійного зносу не тільки за його глибиною (підхід ИН-Т.0.03.190-14), а й з урахуванням довжини та ширини ерозійно-корозійного зносу. На відміну від існуючого підходу, це дозволяє коректніше оцінювати ступінь небезпеки ерозійно-корозійного зносу.

https://doi.org/10.32918/nrs.2021.3(91).04

Посилання

Baranenko, V., Alioshyn, G., Vasiliev V., Kravchenko V., Trubkina N. (1996). Influence of erosion-corrosion wear of equipment, pipelines and valves on the reliability and safety of VVER NPP units. World Electricity, 2, 25–27.

Tomarov, G., Povarov, V., Shypkov, A., Gromov, A., Kisieliov, A., Shepelev, S., Galanin, A. (2015). Development and application of an information and analytical complex on the issue of erosion-corrosion of secondary piping components of the Novovoronezh NPP with WWR-440. Heat Power Engineering, 2, 63–68.

Scott, P., Vaillant, F. (2010). History of corrosion and mechanical degradation in operating plants – plant affected areas and actions. Proceedings, Second International conference on Flow Accelerated Corrosion (FAC 2010). Lyon, France.

Surry NPP accident. (1987). Atomic Engineering Abroad, 10, 43.

Kastner, W., Nopper, H., Rössner, R. (1993). Prevention of piping degradation due to erosion corrosion. Atomic Energy, 75 (4), 286–294.

Secondary Piping Rupture Accident at Mihama Power Station Unit 3 of Kansai Electric Power Co. Inc. Final Report. (2005). Japan, The Nuclear Industrial Safety Agency, 116.

Kain, V., Roychowdhury, S., Mathew, T., Bhandakkar, A. (2008). Flow accelerated corrosion and its control measures for the secondary circuit pipelines in Indian nuclear power plants. Journal of Nuclear Materials, 383(1–2). 86–91. doi: 10.1016/j.jnucmat.2008.08.024.

Hwang, K., M., Jin, T., E., Lee, S., H., Jeon, S., C. (2003). Wall thinning trend analyses for secondary side piping of Korean NPPs (O022). Transactions, 17th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology. SMiRT-17, Prague, Czech Rep., No.O02-5. URI: http://www.lib.ncsu.edu/resolver/1840.20/27398.

Baranenko, V., Piontkovskiy, А. et al. (1996). On the nature of erosion-corrosion wear of pipelines at South-Ukraine NPP Unit 1. Heat Power Engineering, 12, 55–60.

Shreir, L., L., Jarman, R., A., Burstein, G., T. (Eds.) (2000). Corrosion. Metal/Environment Reactions, 1(3). Butterworth-Heinemann, 1432.

Baranenko, V., Gulina, O., Naftal, М., Arefiev, А., Yurmanov, V. (2013). Software usage for calculating erosion-corrosion wear. Proceedings, 8th International Scientific and Technical Conference: Safety Assurance of WWER NPP. EDO Gidropress. Podolsk, Russian Federation.

SOU NAEK 040:2017. Engineering, scientific and technical support. Aging management of NPP equipment and piping prone to flow accelerated corrosion. General requirements. Approved by Energoatom Order No. 153 of 14 February 2017.

PNAE G-7-002-86. (1989). Standards for strength calculation of NPP equipment and piping. Moscow, Energoatomizdat, 524.

IN-T.0.03.190-14. Unified instructions for measuring wall thickness of pipeline elements subject to erosion-corrosion wear using ultrasound.

API RP 579. (2000). Recommended practice for fitness for service. American Petroleum Institute, 448.

RD EO 0571-2006. (2006). Standards of allowable wall thicknesses for NPP pipeline elements made of carbon steel. Moscow, JSC Rosenergoatom, 44.

МТ-Т.0.03.208-10. Methodology for calculating NPP pipelines within the leak-before-break concept.

Orynyak, I., Ageiev, S., Radchenko, S., Zarazovskii, M. (2015). Local limit load analytical model for thick-walled pipe with axial surface defect. Journal of Pressure Vessel Technology, 137(5). doi: 10.1115/1.4029523.

Orynyak, I., Ageiev, S. (2013). The limit load analytical model for pipe branch with axial surface defect. Transactions, 22nd International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology. SMiRT-22, San Francisco, USA, No. 364. URI: http://www.lib.ncsu.edu/resolver/1840.20/32739.

Orynyak, I., Ageiev, S., Radchenko, S. (2015). Local and global reference stress for circumferential irregular-shaped defects in pipes. Journal of Pressure Vessel Technology, 137(4). doi: 10.1115/1.4028680.

Orynyak, I., Vlasenko, N., Kozlov, V., Andrieshin, Ya., Chechin, É., Buiskikh, K., Ageev, S., Yanko, O. (2012). Test results for edge-notched pipe specimens within framework of experimental substantiation of the leak-before-break phenomenon. Strength of materials, 44(5). 562−573. doi: 10.1007/s11223-012-9409-y.

МТ-Т.0.03.224-18. Methodology for determining the allowable wall thicknesses of NPP piping components of carbon steels under erosion-corrosion wear.

Letter of the SNRCU No. 15-46/10145-9637 of 19 August 2019.