Опыт применения систем Авгур 5.2 для контроля аустенитных сварных соединений оборудования реакторной установки ВВЭР-440
Обнаружение и локализация технологических и эксплуатационных несплошностей. Обеспечение выявления трещин различной ориентации. Методика АУЗК кольцевых сварных соединений аустенитных трубопроводов ДУ200. Наблюдение за плоскостным отражателем при контроле.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.01.2019 |
| Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Опыт применения систем Авгур 5.2 для контроля аустенитных сварных соединений оборудования реакторной установки ВВЭР-440
А.Х. Вопилкин, П.Ф. Самарин, Д.С. Тихонов
ООО «НПЦ «ЭХО+», Москва, Россия
Введение
Важнейшей задачей при постоянном возрастании количества промышленно опасных объектов, у которых приблизился срок физического износа оборудования, но экономические обстоятельства вынуждают продолжать их эксплуатацию, является совершенствование методов максимально точного определения остаточного ресурса элементов и конструкций этих объектов. Это имеет непосредственное отношение к эксплуатирующимся атомным электростанциям (АЭС) России.
Благодаря развитию быстрых и эффективных алгоритмов когерентной обработки данных ультразвукового контроля, предназначенных для получения изображений внутреннего объема металла, разработке систем автоматизированного ультразвукового контроля (АУЗК) серии АВГУР была решена задача по определению реальных геометрических размеров несплошностей. Разработанные системы серии АВГУР предопределили использование комплексной технологии УЗ контроля сварных соединений [1], которая объединяет дефектоскопию, дефектометрию и определение остаточного ресурса объекта. Первые два этапа включают в себя выполнение АУЗК элементов конструкций с использованием систем АВГУР последовательно: в поисковом и измерительном режимах контроля.
Целью АУЗК с применением систем серии АВГУР является (приведенные ниже параметры несплошностей изменяются в зависимости от используемой методики):
· обнаружение и локализация технологических и эксплуатационных несплошностей, эквивалентная площадь которых равна или превышает 3,5 мм2;
· обеспечение выявления трещин различной ориентации - продольной, поперечной и диагональной - протяженностью более 10 мм и высотой более 2 мм;
· измерение геометрических размеров несплошностей длиной более 10 мм с абсолютной погрешностью измерения длины 5 мм (протяженность вдоль оси шва) и высоты 2 мм.
В НПЦ «ЭХО+» были разработаны и утверждены в «Концерне Энергоатом» 19 методик АУЗК ответственных сварных соединений на АЭС с реакторными установками (РУ) РБМК и ВВЭР. По 15 методикам выполняется контроль сварных соединений ВВЭР-440 и ВВЭР-1000.
Эффективность использования комплексной технологии неразрушающего контроля была продемонстрирована как при эксплуатационном контроле трубопроводов действующих АЭС, так и при предэксплуатационном контроле - на Волгодонской и Калининской АЭС.
Ниже рассмотрены особенности применения методик АУЗК при контроле аустенитных сварных соединений трубопроводов первого контура реакторов ВВЭР-440 на примере контроля трубопроводов Ду500 и Ду200, приведены основные этапы аттестации средств контроля для этих методик.
Методика АУЗК кольцевых сварных соединений аустенитных трубопроводов Ду200
несплошность трещина трубопровод отражатель
Наибольший объем контроля на АЭС за все годы проведения АУЗК с системами серии АВГУР пришелся на сварные соединения (далее - СС) трубопроводов Ду300 на АЭС с РУ РБМК. Эти трубопроводы изготовлены из труб стали О8Х18Н10Т с номинальными значениями наружного диаметра - 325 мм и толщины стенки _ 12-18 мм. Общий объем контроля этих СС составил несколько тысяч швов, были проведены сотни ремонтов и несколько десятков разрезок сварных швов с металлографическими исследованиями. Сопоставления данных металлографии с результатами АУЗК подтверждают приведенную выше погрешность определения высоты дефектов ( 2 мм в 95% доверительном интервале).
В связи с тем, что выше обозначенные СС Ду300 однотипны СС аустенитных трубопроводов Ду200 реакторов ВВЭР-440 и имеют одинаковые акустические свойства, «Методика АУЗК кольцевых СС аустенитных трубопроводов Ду300 реакторов РБМК с применением системы Авгур 5.2» была распространена на СС аустенитных трубопроводов Ду200 реакторов ВВЭР-440.
Контроль по методике проводится для обнаружения в поисковом режиме продольно и поперечно ориентированных несплошностей. АУЗК обеспечивает (при соблюдении необходимых условии) выявление несплошностей, равных и более несплошности в виде пропила длиной 10 мм и высотой 1,5 мм. Помимо совмещенной схемы контроля эхо-методом используются зеркально-теневой (для поиска попречно ориентированных несплошностей), теневой и дифракционно-временной методы УЗК. Совмещение этих методов с использованием сдвиговых, продольных и головных волн в широком частотном диапазоне (2 ? 6 МГц) обеспечивает надежное обнаружение несплошностей. На рис. 1 показан сканер СК.219/426.А5.2, использующийся при контроле трубопроводов Ду300 и Ду200.
Для получения информации о геометрических размерах, месте расположения и типе обнаруженных несплошностей необходимо проведение контроля в измерительном режиме. При этом, проводится регистрация эхо-сигналов на пространственной апертуре с шагом, не превышающим половины самой короткой принимаемой волны. Затем происходит когерентная обработка всех эхо-сигналов с учетом их временных задержек (фазы) и истинной формы импульсов. При обработке используется метод вычислительной многочастотной акустической голографии. Основные параметры используемых в методике пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) приведены в таблице 1.
Полученные на продольных (L) и сдвиговых (T)волнах голографические изображения объединяются (двухмодовые изображения). Далее проводится анализ полученных изображений.
Таблица 1
|
ПЭП |
Обозначение пластины ПЭП |
Центральная частота, МГц |
Полоса частот, МГц (по уровню -20 дБ) |
Угол ввода, град. |
Угол раскрытия диаграммы направленности, град (по уровню -20 дБ) |
|
|
LS5D70TF |
S |
40,4 |
3,90,585 |
702 |
202 |
|
|
L |
50,5 |
5,00,75 |
702 |
152 |
По полученным изображениям определяются координаты Z верхней и нижней границ несплошностей. Если в рассматриваемом изображении B-типа наблюдается несколько зафиксированных контуров несплошности, то координатой верхней границы несплошности по оси Z в данном слое (Zверхн) считается положение верхнего контура локализации. Координатой нижней границы несплошности по оси Z в данном слое (Zнижн) считается положение нижнего контура.
По полученным изображениям определяются координаты Z верхней и нижней границ несплошностей. Если в рассматриваемом изображении B-типа наблюдается несколько зафиксированных контуров несплошности, то координатой верхней границы несплошности по оси Z в данном слое (Zверхн) считается положение верхнего контура локализации. Координатой нижней границы несплошности по оси Z в данном слое (Zнижн) считается положение нижнего контура.
На рис. 2 приведены изображения дефектов, полученных в результате обработки данных измерительного контроля аустенитных СС трубопроводов Ду200 первого контура реакторов ВВЭР-440. Изображение является суммарным, сформированным по результатам АУЗК на прямом и отражённом от дна пучках ультразвуковых волн. На изображении нанесена маска СС: сплошными зелёными линиями обозначены наружная и внутренняя поверхности трубопровода, а штрихпунктирными _ профиль сварного шва. Анализ данных позволил сделать вывод, что обнаруженный дефект _ плоскостного типа _ расположен по границе сплавления сварного шва. Кроме сигналов от дефекта, область которого выделенная пунктиром на рисунке, наблюдаются структурные шумы аустенита.
Рис. 1. Результаты АУЗК в измерительном режиме. Изображение реального дефекта в сварном соединении Ду200. На виде D-типа видны структурные шумы СС.
В качестве примера изменений размеров несплошности в реальном СС на рис. 3 приведены данные по аустенитному СС трубопровода Ду300 АЭС с РУ РБМК [2] (для ВВЭР-440 нет необходимых данных наблюдений). За четыре года произошло увеличение высоты несплошности на 2 мм при практически неизменной длине - скорость роста составила 0,5 мм/год.
Рис. 2 Наблюдение за плоскостным отражателем при периодическом контроле в 2000 - 2004 гг. на трубопроводе реального сварного соединения Ду300.
Приведенные на рис. 3 результаты явились необходимой базой для разработки нормативов допускаемых размеров несплошностей в сварных соединениях трубопроводов Ду-300. Схематично нормативный подход к допускаемым размерам несплошностей в СС отражен в диаграмме рис. 4, где приведены безопасные области эксплуатации сварных соединений (кривые 1, 2, 3), которые определяются длиной и высотой трещин [3]. Кривые соответствуют длительности межконтрольного срока эксплуатации с учетом подрастания трещины за этот период времени в длину и глубину.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 3. Диаграмма допускаемых размеров дефектов: 1 - диаграмма предельных допускаемых дефектов; 2 - область безопасная для эксплуатации на конец срока оценки; 3 - область безопасная для эксплуатации на 1 год; 4 - область безопасная для эксплуатации на 2 года; 5 - область безопасная для эксплуатации 4 года
Методика АУЗК кольцевых сварных соединений аустенитных трубопроводов Ду500
АУЗК по методике проводится с целью обнаружения продольно и поперечно ориентированных несплошностей, он обеспечивает выявление несплошностей, эквивалентная площадь которых равна или превышает 15 мм2, а условная протяженность превышает 30 мм вдоль оси СС. Контроль проводится в поисковом и измерительном режимах с использованием сдвиговых и продольных волны с основными углами ввода 45°, 60° и 0°.
Благодаря двухмодовому АУЗК каждая контролируемая область СС прозвучивается двумя типами (модами) волн _ продольными и сдвиговыми. Голографические изображения, полученные на двух типах волн, подвергаются совместному анализу или объединяются в одно изображение.
Качество СС считается удовлетворительным при одновременном соблюдении следующих требований: отсутствуют несплошности, амплитуда сигнала от которых превышает браковочный уровень (30 мм2, отсутствуют протяжённые несплошности, максимальное количество точечных (непротяжённых) несплошностей не превышает 5 штук на 100 мм протяженности СС. Если в одной области СС наблюдается несплошность в нескольких акустических каналах, то за её протяженность принимается значение соответствующее наибольшему по результатам измерений во всех каналах, Оценка несплошностей по амплитудному признаку производится по максимальным значениям эхо-сигналов, полученным для этой несплошности в различных каналах регистрации.
По результатам поискового АУЗК проводится измерительный контроль, служащий для определения геометрических размеров несплошностей.
На рис. показаны схемы прозвучивания и расположения ПЭП на сканере при двустороннем контроле кольцевых СС Ду500.
Рис. 4. Схемы прозвучивания при двустороннем контроле кольцевых СС Ду500
Рис. 5. Схемы расположения ПЭП на сканере при двустороннем контроле кольцевых СС Ду500. Слева _ схема размещения ПЭП в случае контроля СС с не удаленным валиком усиления. Справа _ схема размещения ПЭП в случае контроля СС с удаленным валиком усиления
Методика АУЗК продольных сварных соединений аустенитных трубопроводов Ду500
Методика устанавливает порядок проведения АУЗК продольных СС колен главных циркуляционных трубопроводов (ГЦТ) Ду500 реакторов типа ВВЭР-440. Основные характеристики СС: внешний диаметр 590 мм, толщина стенки 60 мм, радиус колена 620 мм, X-образная разделка.
В процессе поискового АУЗК определяются места локализации несплошностей и их протяженность, амплитуда эхо-сигналов которых превышает браковочный уровень 30 мм2, фиксируются все несплошности, амплитуда эхо-сигналов которых превышает контрольный уровень 15 мм2, а условная протяженность вдоль оси СС равна или превышает 15 мм.
На рис. 7 приведены схемы прозвучивания продольных СС колен главных циркуляционных трубопроводов Ду500.
Рис. 6. Схемы прозвучивания при контроле продольных СС колен гибов главных циркуля-ционных трубо-проводов Ду500 (наружный шов)
В соответствии с действующими руководящими документами перед утверждением выше рассмотренных методик АУЗК проводились приемочные испытания средств контроля и проектов методик. Испытания проводились на специально изготовленных образцах, имитирующих объект контроля и содержащих реальные или реалистичные эксплуатационные дефекты.
При испытаниях методики АУЗК продольных сварных соединений аустенитных трубопроводов Ду500 были использованы два испытательных тест-образца представляющие собой участок колена ГЦТ Ду500 с продольными сварными соединениями (внутренним и наружным). Образцы содержали 10 и 14 искусственных реалистичных дефектов, выявленных во время испытаний. На рис. 8 приведены изображения дефектов, полученных в результате обработки данных измерительного контроля образца аустенитного продольного СС трубопровода Ду500.
Рис. 7. Результаты измерительного АУЗК на испытательном образце Выявляется дефект - цилиндрическое отверстие бокового сверления
Координаты и размеры отражателей, выявленных при ультразвуковом контроле аустенитных сварных соединений образцов, сопоставляются с реальными координатами и размерами дефектов, содержащихся в их паспортах. Абсолютная погрешность измерения длины несплошностей не превышала 7 мм, погрешность измерения высоты несплошностей не превышала 1,5 мм. В измерениях этих образцов традиционными ручными методами УЗК были определены только условные протяженности, не были выявлены несколько отражателей и не были определены геометрические размеры дефектов по глубине.
Обязательным этапом приемочных испытаний средств контроля и проектов методик АУЗК являлись испытания на действующих блоках АЭС. После устранения замечаний методики были введены для обязательного периодического проведения контроля на АЭС с РУ ВВЭР.
Аналогичным образом были аттестована методики АУЗК сварных швов приварки коллекторов теплоносителя к патрубкам парогенераторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 [4].
...Подобные документы
Особенности разработки судовой реакторной установки ВБЭР-300 мощностью 300 МВт (эл.) с использованием технологий судовых блочных реакторов. Направления оптимизации структуры и масштаба строительства АС с РУ ВБЭР-300 атомной паропроизводящей установки.
дипломная работа [1023,0 K], добавлен 26.03.2015Строение и конструкция реакторной установки РБМК-1000. Запорно-регулирующий клапан. Перегрузка топлива в реакторах РБМК. Механизмы для подъема и опускания ТВС. Тепловыделяющая кассета РБМК-1000. Конструкция защиты от ионизирующего излучения ректора.
курсовая работа [1023,3 K], добавлен 11.08.2012Назначение и область применения реакторной установки, ее техническая характеристика и анализ свойств. Модернизированная гидравлическая схема, ее отличительные черты и структура. Нейтронно-физический расчет установки, его проведение различными методами.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 11.02.2016Оценка влияния течей второго контура на эксплуатационные режимы работы реакторной установки. Определение дополнительных признаков и их использование для составления процедуры управления и диагностики течей контура. Управление запроектными авариями.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 19.03.2013Составление альбома главных принципиальных технологических схем АЭС и ее вспомогательных систем. Устройство, состав оборудования и элементы двух типов атомных реакторов: ВВЭР-1000 и РБМК-1000. Характеристика технологического режима работы системы.
методичка [2,3 M], добавлен 10.09.2013Формирование структурной схемы электростанции. Технико-экономическое обоснование принципиальной схемы электрических соединений. Выбор структурной схемы станции, основного оборудования. Выбор схемы электрических соединений всех РУ. Расчет жестких шин.
курсовая работа [5,7 M], добавлен 20.03.2011Описание нейтронно-физических характеристик реактора ВВЭР-440. Определение коэффициента размножения тепловых нейтронов. Нахождение капиталовложений и ежегодных эксплуатационных издержек системы "ВВЭР СВШД". Мероприятия по защите от радиоактивных выбросов.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 23.01.2014Тепловая схема и основные принципы работы контура многократной принудительной циркуляции реакторной установки АЭС. Гидродинамические процессы в барабан-сепараторе реактора РБМК. Совершенствование контроля энерговыделения по высоте активной зоны реактора.
курсовая работа [446,4 K], добавлен 21.12.2014Общие характеристики и конструкция тепловой части реактора ВВЭР-1000. Технологическая схема энергоблоков с реакторами, особенности системы управления и контроля. Назначение, состав и устройство тепловыделяющей сборки. Конструктивный расчет ТВЕЛ.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 25.01.2013Структурная схема тяговой подстанции. Определение трансформаторной мощности. Разработка схемы главных электрических соединений подстанции. Методика и принципы вычисления токов короткого замыкания, токоведущих частей и выбор необходимого оборудования.
курсовая работа [467,9 K], добавлен 24.09.2014Назначение вентиляционных установок и воздуховодов атомных электростанций. Основы проектирования и примерная схема специальной технологической вентиляции реакторного отделения. Обеспечение допустимых температур воздуха в производственных помещениях.
курсовая работа [939,0 K], добавлен 25.01.2013Тепловая схема проектируемой теплофикационной установки. Выбор основного оборудования: подогревателей сетевой воды, насосов, трубопроводов, компоновочных решений. Тепловой, проверочный, гидравлический и прочностной расчет сетевых подогревателей.
курсовая работа [815,6 K], добавлен 15.04.2015Метод прогнозирования глушения теплообменных трубок на основе анализа химического состава воды. Особенности применения современных средств автоматизации. Оценка технико-экономических показателей АЭС общей мощностью 4000 МВт (4 энергоблока с ВВЭР-1000).
дипломная работа [3,0 M], добавлен 29.05.2010Органические и неорганические полимеры. Физика и химия высокомолекулярных соединений. Молекулярный вес полимеров, определение их основных свойств и особенностей химических реакций. Дробное поведение макромолекул полимера, анализ их геометрической формы.
курсовая работа [780,3 K], добавлен 14.06.2014Характеристика ядерных энергетических установок, преимущества их использования на морских судах. Первое гражданское атомное судно, схема энергетической установки ледокола. Разработка новой реакторной установки в связи с модернизацией транспортного флота.
контрольная работа [54,7 K], добавлен 04.03.2014Расчет сварного соединения встык и внахлест. Проверка соблюдения условий прочности при действии продольной силы. Определение расчетной длины лобового шва. Вычисление и сравнение металлоёмкости и экономичности сварного и заклепочного соединений внахлест.
контрольная работа [176,3 K], добавлен 13.11.2015Строение простых и сложных трубопроводов, порядок их расчета. Расчет короткого трубопровода, скорости потоков. Виды гидравлических потерь. Определение уровня воды в напорном баке. Расчет всасывающего трубопровода насосной установки, высота ее установки.
реферат [1,7 M], добавлен 08.06.2015Основные технико-экономические показатели Кольской АЭС. Описание технологической схемы, состав энергоблока. Назначение парогенератора (ПГ), система первого контура. Вспомогательное оборудование систем ПГ. Принцип построения цепей технологических защит.
курсовая работа [379,3 K], добавлен 05.08.2011Изучение принципа работы солнечных элементов и их характеристик. Рассмотрение принципиальных схем соединения СЭ в батареи. Исследование проблем возникающих при использовании соединений и их решение. Технология изготовления кремниевого фотоэлемента.
реферат [282,1 K], добавлен 03.11.2014Выбор вариантов схем соединений распределительной сети 220/110 кВ. Выбор номинальных напряжений сети и сечений проводов. Составление полных схем электрических соединений. Точный электрический расчет режимов и минимальных нагрузок выбранного варианта.
курсовая работа [952,5 K], добавлен 22.01.2015
