Влияние эрозии-коррозии на развитие трещин в сварных соединениях оборудования или трубопроводов АЭС

Тепломеханическое оборудование и трубопроводы второго контура АЭС типа ВВЭР подвержены в основном двум механизмам деградации, которые снижают прочность элементов конструкций: эрозии-коррозии и усталостному повреждению. Как правило, указанные механизмы деградации не сочетаются и не приводят к ускоренному развитию повреждений изделия, так как влияют на его различные зоны. Однако обоим механизмам подвержены сварные соединения — в них преимущественно развиваются и зарождаются трещины, а эрозия-коррозия может приводить к локальным их утонениям из-за низкого содержания легирующих элементов или из-за гидродинамических особенностей потоков, возникающих после отводов, дросселирующих устройств, конусных переходов и подобных предвключенных участков. Цель работы — определение влияния эрозии-коррозии на развитие трещин усталости в сварных соединениях. При проведении исследований использовали формулы механики разрушения для описания подроста трещин от времени, а также эмпирические зависимости для описания механизма эрозии-коррозии от времени эксплуатации, а также описания постулируемой остаточной дефектности. Предложенный подход позволил оценить влияние эрозии-коррозии на скорость роста трещин в оборудовании или трубопроводе. Показано, что эрозия-коррозия может как снижать скорость роста трещин, так и существенно ее увеличивать. Получено распределение дефектов от времени эксплуатации, учитывающее всю совокупность возможных пропущенных дефектов. Данное распределение позволит более корректно оценить надежность и безопасность сварных соединений оборудования и трубопроводов.

1. Dejoux L., Trevin S., Tigeras A., Alos-Ramos O., Lemettre P.-Y. Flamanville 3 EPR: FAC-Free by Design / Proc. FAC-2013. Avignon, France, 21 – 24 May 2013.

2. NSAC-202L-R2. Recommendations for an effective flow-acceleration corrosion program. EPRI, Palo Alto, CA, April 1999.

3. Томаров Г. В., Шипков А. А., Комиссарова Т. Н. Эрозионно-коррозионный износ энергетического оборудования: исследования, прогнозирование и предупреждение. Ч. 2. Прогнозирование и предупреждение общей и локальной эрозии-коррозии / Теплоэнергетика. 2018. № 8. С. 17 – 28.

4. Гетман А. Ф. Ресурс эксплуатации сосудов и трубопроводов АЭС. — М.: Энергоатомиздат, 2000. — 427 с.

5. Данилов А. В., Камышев А. В. и др. Применение метода акустоупругости для определения остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях / В мире неразрушающего контроля. 2020. Т. 23. № 3. С. 10 – 17.

6. Кузьмин Д. А., Кузьмичевский А. Ю., Верташенок М. В. Остаточная дефектность и вероятность существования дефектов с размером, превышающим допускаемое значение / Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. Т. 16. № 5. С. 414 – 423.

7. Руководство по расчету на прочность оборудования и трубопроводов реакторных установок РБМК, ВВЭР и ЭГП на стадии эксплуатации, включая эксплуатацию за пределами проектного срока службы (РД ЭО 1.1.2.05.0330–2012). — М.: Росэнергоатом, 2012. — 174 с.

8. Махутов Н. А., Гаденин М. М. Структура основных расчетов для определения исходного и остаточного ресурса безопасной эксплуатации / Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2018. № 2. С. 21 – 33.

9. Махутов Н. А., Резников Д. О. и др. Методические особенности анализа накопления повреждений и достижения предельных состояний объектов при комбинированных многопараметрических воздействиях силовых факторов и среды / Безопасность в техносфере. 2015. № 4. С. 24 – 31.

10. Махутов Н. А., Гаденин М. М. Комплексная оценка прочности, ресурса, живучести и безопасности машин в сложных условиях нагружения / Проблемы машиностроения и надежности машин. 2020. № 4. С. 24 – 34.

11. Антонов А. В., Острейковский В. А. Ресурс и срок службы оборудования энергоблоков атомных станций (на примере энергоблоков Смоленской АЭС) — М.: Инновационное машиностроение, 2017. — 535 с.

12. Кузьмин Д. А., Бараненко В. И. Влияние отложений на характер коррозионных процессов и ультразвуковой контроль толщин стенок трубопроводов / Тяжелое машиностроение. 2020. № 4. С. 16 – 21.

13. Томаров Г. В., Шипков А. А. Применение программных средств прогнозирования скорости эрозии-коррозии для обеспечения целостности оборудования и трубопроводов энергоблоков АЭС / Теплоэнергетика. 2020. № 8. С. 101 – 112.

14. Poulson B. Predicting and preventing flow accelerated corrosion in nuclear power plant / Int. J. Nuclear Energy. 2014. Article ID 423295. P. 23.

15. Аркадов Г. В., Гетман А. Ф., Родионов А. Н. Надежность оборудования и трубопроводов АЭС и оптимизация их жизненного цикла (вероятностные методы) — М.: Энергоатомиздат, 2010. — 424 с.