Разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного износа трубопроводов реакторов АЭС
На основе анализа результатов лабораторных исследований и данных об эксплуатационном
 контроле гибов паропроводов разработаны программы для прогнозирования эрозионнокоррозионного
 износа материалов оборудования АЭС. Предложенные программные средства
 позволяют учитывать влиян...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Datum: | 2004 |
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2004
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47065 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного
 износа трубопроводов реакторов АЭС / В.И. Бараненко, С.Г. Олейник, В.Н. Меркушев, М.Б. Бакиров, А.В. Кумов // Проблемы прочности. — 2004. — № 1. — С. 84-89. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860116890624458752 |
|---|---|
| author | Бараненко, В.И. Олейник, С.Г. Меркушев, В.Н. Бакиров, М.Б. Кумов, А.В. |
| author_facet | Бараненко, В.И. Олейник, С.Г. Меркушев, В.Н. Бакиров, М.Б. Кумов, А.В. |
| citation_txt | Разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного
 износа трубопроводов реакторов АЭС / В.И. Бараненко, С.Г. Олейник, В.Н. Меркушев, М.Б. Бакиров, А.В. Кумов // Проблемы прочности. — 2004. — № 1. — С. 84-89. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | На основе анализа результатов лабораторных исследований и данных об эксплуатационном
контроле гибов паропроводов разработаны программы для прогнозирования эрозионнокоррозионного
износа материалов оборудования АЭС. Предложенные программные средства
позволяют учитывать влияние различных факторов (структурные особенности и
трассировка трубопроводов, водно-химический режим, химический состав металлов трубопроводов,
режимные параметры) на интенсивность эрозионно-коррозионного износа в процессе
длительной эксплуатации энергоблоков АЭС.
На основі аналізу результатів лабораторних досліджень і даних щодо експлуатаційного
контролю згину паропроводів розроблено програми для прогнозу
ерозійно-корозійного зносу матеріалів обладнання АЕС. Запропоновані
програмні засоби дозволяють враховувати вплив різних факторів (структурні
особливості і трасування трубопроводів, водно-хімічний режим, хімічний
склад металів трубопроводів, режимні параметри) на інтенсивність
ерозійно-корозійного зносу в процесі тривалої експлуатації енергоблоків
АЕС.
Based on the results of laboratory research and operational
control data on NPP steam pipeline elements,
we developed software programs for the
prediction of erosion-corrosion wear of structural
materials of NPP equipment. The proposed programs
enable one to take into account the effect of
various factors, such as pipeline structure and laying,
water chemistry, chemical composition of
structural materials, operational regime parameters,
etc., on erosion-corrosion wear rate in
long-term operation of NPP power units.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:36:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 539.4
Разработка компьютерных программ для расчета эрозионно
коррозионного износа трубопроводов реакторов АЭС
В. И. Б аран ен коа, С. Г. О лейника, В. Н. М еркуш ева, М . Б. Б ак и р о в 6,
А. В. К ум овв
а ЭНИЦ ВНИИАЭС, Электрогорск, Россия
6 ВНИИАЭС, Москва, Россия
в ВНИИАМ, Москва, Россия
На основе анализа результатов лабораторных исследований и данных об эксплуатационном
контроле гибов паропроводов разработаны программы для прогнозирования эрозионно
коррозионного износа материалов оборудования АЭС. Предложенные программные сред
ства позволяют учитывать влияние различных факторов (структурные особенности и
трассировка трубопроводов, водно-химический режим, химический состав металлов трубо
проводов, режимные параметры) на интенсивность эрозионно-коррозионного износа в про
цессе длительной эксплуатации энергоблоков АЭС.
Ключевые слова : эрозионно-коррозионный износ, перлитная сталь, фактор
влияния, программные средства.
Распространенным видом повреждения теплотехнического оборудова
ния и элементов трубопроводных систем АЭС, изготовленных из сталей
перлитного класса, является эрозионно-коррозионный износ (ЭКИ). Круп
ные аварии, связанные с ЭКИ, происходят достаточно редко, в основном в
трубопроводах после ЭКИ образуются сквозные повреждения. Поэтому
снижение или подавление ЭКИ оборудования и элементов трубопроводных
систем второго контура - одна из наиболее актуальных проблем при эксплу
атации АЭС [1-3].
Несмотря на значительные убытки вследствие ЭКИ, этому вопросу в
атомной энергетике серьезного внимания не уделялось вплоть до аварии на
АЭС “Сарри-2” 9 декабря 1986 г. Во время аварии был разрушен трубо
провод питательной воды диаметром 457,2 мм, температура которой состав
ляла 170оС. Компания “Вирджиния Пауэр”, являющаяся владельцем АЭС
“Сарри-2”, признала, что поврежденный трубопровод за время эксплуатации
не подвергался осмотру, поскольку при проектировании был рассчитан на
40 лет эксплуатации. После аварии был остановлен также блок “Сарри-1” с
целью более тщательного осмотра трубопроводов обоих блоков. В резуль
тате выявлена необходимость замены еще около 40 участков трубопроводов.
Ремонт поврежденных участков АЭС “Сарри-1, 2” обошелся компании в два
миллиона долларов. Продолжительность ремонта на “Сарри-1” составила
шесть недель, на “Сарри-2” - два месяца [4].
После этой аварии во многих странах, имеющих в эксплуатации анало
гичные реакторные установки, резко возрос интерес к изучению проблемы
ЭКИ. Были разработаны национальные программы, направленные на повы
шение надежности теплотехнического оборудования и трубопроводов вто
рого контура АЭС.
© В. И. БАРАНЕНКО, С. Г. ОЛЕЙНИК, В. Н. МЕРКУШЕВ, М. Б. БАКИРОВ, А. В. КУМОВ, 2004
84 ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 1
Разработка компьютерных программ для расчета
Институт эксплуатации АЭС США (INPO) совместно с Американским
обществом инженеров-механиков (ASME) при участии Комитета ядерного
регулирования (NRC) и специалистов из электроэнергетического института
(EPRI) начали интенсивную работу, направленную на повышение надеж
ности теплотехнического оборудования и трубопроводов. В задачи научно
исследовательского института EPRI входила разработка программных
средств (ПС) для расчета интенсивности ЭКИ. В ПС СНЕС (Chexal Horowitz
Erosion Corrosion) для расчета интенсивности ЭКИ в однофазной среде
использовалась эмпирическая модель, позволяющая прогнозировать потерю
металла оборудования и трубопроводов. Для расчета интенсивности ЭКИ в
трубопроводах с двухфазной средой разработано ПС СНЕСМАТЕ. Дальней
шее развитие работ позволило специалистам EPRI разработать ПС СНЕС-
NDE, CHEC-T и CHECWORKS [5-8].
В Германии в департаменте производства энергии КВУ (АО “Сименс”)
при поддержке EPRI разработаны ПС WATHEC (Wall Thinning due to Erosion
Corrosion) и DASY, которые позволяют определять на участках трубопрово
дов и оборудовании АЭС места, подверженные ЭКИ, во Франции - ПС
BRT-CICERO. В Германии и Франции разработано комплексное програм
мное средство COMSY, предназначенное для управления сроком эксплуата
ции оборудования и трубопроводов АЭС [9, 10].
В настоящее время решение проблемы по снижению скорости ЭКИ на
АЭС Российской Федерации очень актуально. Так, 26 марта 2003 г. на
первом энергоблоке Калининской АЭС возникла течь на трубопроводе сбро
са конденсата греющего пара ПВД в деаэратор диаметром 630 мм с темпе
ратурой среды 190°С. Причина столь крупной аварии - эрозионно-корро
зионный износ трубопровода, изготовленного из углеродистой стали, на
прямом участке за секторным отводом на расстоянии 25-30 мм от сварного
соединения. Для устранения аварии понадобилось 4 сут.
В России специалистами ВНИИАЭС и ЭНИЦ ВНИИАЭС разработаны
ПС ЭКИ-02 для расчета эрозионно-коррозионного износа элементов трубо
проводных систем с однофазной средой и ПС ЭКИ-03 - для элементов
трубопроводных систем с двухфазной средой, аналогом для которых послу
жил ПС СHECWORKS. Разработанные ПС в настоящее время проходят
стадии аттестации в надзорных органах и адаптации на пилотных АЭС
России.
В ПС ЭКИ-02 и ЭКИ-03 учитывается влияние на скорость ЭКИ следу
ющих факторов: температура среды, °С; скорость потока, м/с; вид применя
емого амина; водно-химический режим (ВХР) среды - содержание кисло
рода в мкг/кг и рН среды; химический состав стали (весовое содержание, %,
в стали элементов Cr, Mo, Cu); геометрия и диаметр трубопровода; время
эксплуатации трубопровода.
В таблице представлено сравнение результатов расчетов с данными
эксплуатационного контроля ЭКИ гибов паропроводов.
С использованием ПС ЭКИ-02 и ЭКИ-03 проведены расчеты скорости
ЭКИ элементов трубопроводных систем, которые находились в условиях
длительной эксплуатации на блоках № 3 и 4 НВАЭС. Расчетные величины
максимальных утонений элементов трубопроводных систем совпадают с дан
ными эксплуатационного контроля. При этом погрешность составляет ±50%.
ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2004, № 1 85
/££№
0556-171Х. Проблемы
прочност
и, 2004, №
1
Сопоставление результатов расчета с данными эксплуатационного контроля ЭКИ гибов паропроводов
№
заключения
эксплуата
ционного
контроля
№ стыка Дата
замера
Срок
эксплу
атации,
годы
Макси
мальные
утоне
ния,
мм
Макси
мальная
скорость
ЭКИ
Состав стали, % Расчет
скорости,
мм/год
Расчет
утоне
ния,
мм
Погреш
ность
расчета,
%
на
входе
на
выходе
Сг Мо Си
2003 73 74 06.07.93 22 2,9 0,13 0,03 0,05 0,03 2,9 0,13 0
2003 74 75 06.07.93 22 3,2 0,15 0,03 0,03 0,03 3,3 0,15 3
2003 78 79 06.07.93 22 2,3 0,11 0,03 0,15 0,03 2,4 0,11 4
2003 79 80 06.07.93 22 1,1 0,05 0,10 0,10 0,03 1,1 0,05 0
2003 80 81 06.07.93 22 1,7 0,08 0,05 0,10 0,03 1,8 0,08 6
468/96 73 74 27.09.96 25 2,8 0,11 0,03 0,10 0,03 2,8 0,11 0
468/96 78 79 27.09.96 25 2,7 0,11 0,03 0,10 0,03 2,8 0,11 4
468/96 79 80 27.09.96 25 1,0 0,04 0,15 0,03 0,03 1,0 0,04 0
468/96 80 81 27.09.96 25 1,6 0,06 0,09 0,03 0,03 1,6 0,06 0
2003 81 82 06.07.93 22 4,6 0,21 0,03 0,08 0,03 4,7 0,21 2
347/96 81 82 04.10.96 25 5,0 0,20 0,03 0,08 0,03 5,0 0,20 0
В. И. Бараненко,
С. Г.
О
лейник, В. Н. М
еркуш
ев
и
др.
Разработка компьютерных программ для расчета
На рис. 1 приведен участок трубопровода подвода питательной воды к
парогенераторам ПГ-4, ПГ-5, ПГ-6 блока 3 НВАЭС, где кружочками выде
лены гибы, подверженные ЭКИ. На рис. 2 представлено сопоставление
результатов эксплуатационного контроля с расчетными данными, получен
ными с помощью ПС ЭКИ-02.
Рис. 1. Подвод питательной воды к парогенераторам ПГ-4, ПГ-5, ПГ-6.
Графин кореллящии
Расчет
Рис. 2. Сопоставление результатов расчета (сплошная линия) с данными эксплуатационного
контроля ЭКИ (точки).
При проведении расчетов с помощью программных средств необходимо
располагать достаточно большим объемом информации по режимным пара
метрам, по конструктивным особенностям и трассировке трубопроводов,
значениям показателей ВХР, химическому составу применяемых конструк
ционных материалов, а также данными эксплуатационного контроля для
каждого из рассчитываемых элементов в различные годы эксплуатации и т.д.
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 1 87
В. И. Бараненко, С. Г. Олейник, В. Н. Меркушев и др.
Несмотря на большой объем работ, связанных с внедрением на АЭС
программных средств, количество энергоблоков, использующих ПС, про
должает увеличиваться. Это объясняется тем, что внедрение ПС для расчета
интенсивности ЭКИ приносит значительный экономический эффект за счет
сокращения количества мест контроля металла во время остановов энерго
блоков, уменьшения вероятности повреждения трубопроводов в межремонт
ный период, своевременной замены или ремонта подверженных ЭКИ участ
ков трубопроводов. Приблизительная стоимость приобретения и внедрения
ПС по расчету ЭКИ на зарубежных АЭС составляет 100-150 тыс. долларов.
Затраты, связанные с их внедрением на АЭС США, окупаются примерно
через полгода [9-11].
В ы в о д ы
1. Эрозионно-коррозионный износ является наиболее распространен
ным механизмом деградации оборудования и элементов трубопроводных
систем АЭС, изготовленных из сталей перлитного класса.
2. Для диагностики и прогнозирования длительности безопасной эксплу
атации элементов трубопроводных систем, подверженных ЭКИ, разработа
ны и находят широкое применение на АЭС программные средства.
3. Программные средства, используемые для расчета интенсивности
ЭКИ, позволяют учитывать режимные параметры, показатели ВХР, концент
рацию в металле хрома, меди, геометрические характеристики, длитель
ность эксплуатации.
4. Для расчета интенсивности ЭКИ на АЭС России разработаны ПС
ЭКИ-02 и ЭКИ-03, которые в настоящее время находятся в стадии аттеста
ции и верификации.
5. Внедрение ПС по расчету интенсивности ЭКИ на АЭС приносит
значительный экономический эффект.
6. Приблизительная стоимость внедрения ПС по расчету ЭКИ на АЭС
составляет примерно 100-150 тыс. долларов.
Р е з ю м е
На основі аналізу результатів лабораторних досліджень і даних щодо експлу
атаційного контролю згину паропроводів розроблено програми для прогно
зу ерозійно-корозійного зносу матеріалів обладнання АЕС. Запропоновані
програмні засоби дозволяють враховувати вплив різних факторів (струк
турні особливості і трасування трубопроводів, водно-хімічний режим, хіміч
ний склад металів трубопроводів, режимні параметри) на інтенсивність
ерозійно-корозійного зносу в процесі тривалої експлуатації енергоблоків
АЕС.
1. Бараненко В. И., Нигматулин Б. И., Щедеркина Т. Е. и др. Эрозионно
коррозионный износ оборудования атомных электростанций // Атом.
техника за рубежом. - 1995. - № 8. - С. 9 - 15.
88 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 1
Разработка компьютерных программ для расчета
2. Бараненко В. И., Малахов И. В., Судаков А. В. и др. О характере
эрозионно-коррозионного износа трубопроводов на 1-м энергоблоке
ЮУАЭС // Теплоэнергетика. - 1996. - № 12. - С. 55 - 60.
3. Степанов И. А. Мониторинг остаточного ресурса оборудования АЭС
по показателям коррозионно-механической прочности конструкцион
ных материалов // Там же. - 1994. - № 9. - С. 36 - 39.
4. Авария на АЭС “Сарри-2” // Атом. техника за рубежом. - 1987. - № 10.
- 43 с.
5. Chexal B., Mahini R., and Munson D. CHECWORKS™ an integrated
computer program for controlling flow accelerated corrosion // The forth Int.
Top. Meeting on Nuclear Thermal Hydraulias Operations and Safety. -
Taipei (Taiwan). - 1994. - 9. - 6 p.
6. Bridgeman J. and Ker R. S. Erosion/corrosion data handling for reliable
NDE // Nuclear Eng. Design. - 1991. - 5, No. 131. - P. 285 - 297.
7. Chexal B , et al. Predicting corrosion damage the CHECWORKS software
package // Nucl. Eng. Int. - 1992. - P. 22 - 25.
8. Chexal V. K. (Bind) and Horowitz J. S. Chexal-Horowitz flow-accelerated
corrosion model-parameter and influences // Current perspect. of Int. Pressure
Vessels and Piping: Codes and Standard Book. - 1995. - No. 409768. - P. 231
- 243.
9. Monitoring of Erosion-Corrosion on Pipeline System at Dukovany NPP. -
WANO-MC and VGB Workshop, Kozloduy NPP (Recreation Center),
Bulgaria, 8-10 February. - 2002. - 18 p.
10. Unanticipated Feedwater Pipe Wall Thinning from Flow-Accelerated
Corrosion Subject: MER ATL 01-027, Posted 27 September. - 2001. - 6 p.
11. Проблемы повышения конкурентоспособности АЭС в США // Мировая
электроэнергетика. - 1997. - № 2. - С. 37 - 42.
Поступила 15. 05. 2003
ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2004, № 1 89
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-47065 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:36:41Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бараненко, В.И. Олейник, С.Г. Меркушев, В.Н. Бакиров, М.Б. Кумов, А.В. 2013-07-09T15:53:37Z 2013-07-09T15:53:37Z 2004 Разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного
 износа трубопроводов реакторов АЭС / В.И. Бараненко, С.Г. Олейник, В.Н. Меркушев, М.Б. Бакиров, А.В. Кумов // Проблемы прочности. — 2004. — № 1. — С. 84-89. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47065 539.4 На основе анализа результатов лабораторных исследований и данных об эксплуатационном
 контроле гибов паропроводов разработаны программы для прогнозирования эрозионнокоррозионного
 износа материалов оборудования АЭС. Предложенные программные средства
 позволяют учитывать влияние различных факторов (структурные особенности и
 трассировка трубопроводов, водно-химический режим, химический состав металлов трубопроводов,
 режимные параметры) на интенсивность эрозионно-коррозионного износа в процессе
 длительной эксплуатации энергоблоков АЭС. На основі аналізу результатів лабораторних досліджень і даних щодо експлуатаційного
 контролю згину паропроводів розроблено програми для прогнозу
 ерозійно-корозійного зносу матеріалів обладнання АЕС. Запропоновані
 програмні засоби дозволяють враховувати вплив різних факторів (структурні
 особливості і трасування трубопроводів, водно-хімічний режим, хімічний
 склад металів трубопроводів, режимні параметри) на інтенсивність
 ерозійно-корозійного зносу в процесі тривалої експлуатації енергоблоків
 АЕС. Based on the results of laboratory research and operational
 control data on NPP steam pipeline elements,
 we developed software programs for the
 prediction of erosion-corrosion wear of structural
 materials of NPP equipment. The proposed programs
 enable one to take into account the effect of
 various factors, such as pipeline structure and laying,
 water chemistry, chemical composition of
 structural materials, operational regime parameters,
 etc., on erosion-corrosion wear rate in
 long-term operation of NPP power units. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного износа трубопроводов реакторов АЭС Development of Software Programs for Calculation of Erosion-Corrosion Wear for NPP Reactor Pipelines Article published earlier |
| spellingShingle | Разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного износа трубопроводов реакторов АЭС Бараненко, В.И. Олейник, С.Г. Меркушев, В.Н. Бакиров, М.Б. Кумов, А.В. |
| title | Разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного износа трубопроводов реакторов АЭС |
| title_alt | Development of Software Programs for Calculation of Erosion-Corrosion Wear for NPP Reactor Pipelines |
| title_full | Разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного износа трубопроводов реакторов АЭС |
| title_fullStr | Разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного износа трубопроводов реакторов АЭС |
| title_full_unstemmed | Разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного износа трубопроводов реакторов АЭС |
| title_short | Разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного износа трубопроводов реакторов АЭС |
| title_sort | разработка компьютерных программ для расчета эрозионнокоррозионного износа трубопроводов реакторов аэс |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47065 |
| work_keys_str_mv | AT baranenkovi razrabotkakompʹûternyhprogrammdlârasčetaérozionnokorrozionnogoiznosatruboprovodovreaktorovaés AT oleiniksg razrabotkakompʹûternyhprogrammdlârasčetaérozionnokorrozionnogoiznosatruboprovodovreaktorovaés AT merkuševvn razrabotkakompʹûternyhprogrammdlârasčetaérozionnokorrozionnogoiznosatruboprovodovreaktorovaés AT bakirovmb razrabotkakompʹûternyhprogrammdlârasčetaérozionnokorrozionnogoiznosatruboprovodovreaktorovaés AT kumovav razrabotkakompʹûternyhprogrammdlârasčetaérozionnokorrozionnogoiznosatruboprovodovreaktorovaés AT baranenkovi developmentofsoftwareprogramsforcalculationoferosioncorrosionwearfornppreactorpipelines AT oleiniksg developmentofsoftwareprogramsforcalculationoferosioncorrosionwearfornppreactorpipelines AT merkuševvn developmentofsoftwareprogramsforcalculationoferosioncorrosionwearfornppreactorpipelines AT bakirovmb developmentofsoftwareprogramsforcalculationoferosioncorrosionwearfornppreactorpipelines AT kumovav developmentofsoftwareprogramsforcalculationoferosioncorrosionwearfornppreactorpipelines |