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大亚湾核电站抽汽疏水管道断裂失效原因和改造

作　者: 余文东
导　师: 匡波；陈建文
学　校: 上海交通大学
专　业: 核能与核科学技术
关键词: 冲蚀疲劳曲率半径断裂失效弯曲应力
分类号: TM623.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 20次
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内容摘要

自2001年12月第8次大修开始大亚湾核电站两台机组GSS110/210DI、AHP107/205DI所属疏水管线频繁出现开裂泄漏,开裂位置主要发生在疏水器到闪蒸箱之间的阀门、弯头、三通、节流孔板前后的焊缝附近。GSS & AHP系统抽汽管道的疏水管路系统的功能是将抽汽管道内的凝结水排往冷凝器的FLASHBOX,避免蒸汽夹带水珠高速流动对管道造成水击或大量积水时产生水锤对管道造成严重损坏。疏水管路系统设计有电动调节阀旁路,用于机组刚启动至30%负荷这段时间内通过电动调节阀控制凝结水的排放。机组功率大于30%以后改由疏水器管路进行自动疏水。疏水器及上游管道内介质为对应抽汽管道工作压力下的饱和水,疏水器开启后上游管道和疏水器内的凝结水受压差的驱动开始迅速流动,凝结水在通过疏水器出口时被节流降压,部分饱和水吸收汽化潜热迅速转变成蒸汽,在下游管道内变成了两相流。高速流动的水汽两相流对管道产生严重的冲蚀。通过对发生泄漏和断裂的GSS和AHP管线进行综合检查、取样试验和主要原因分析认为:该案例是复杂工况条件下由多因素导致的早期失效。汽水介质的冲蚀作用导致了裂纹源的产生,裂纹源在振动疲劳作用下不断扩展,造成管线频繁泄漏和断裂,主要原因是冲蚀和振动疲劳的交互作用。为此,我们按照主要原因提出改造方案:1、改变管道、节流孔板本身的尺寸结构,如增大管道的内径、改变节流孔板的结构、尺寸等,以降低冲蚀作用。2、使焊缝远离变截面部件下游的冲蚀区域,可减轻冲蚀的影响。但要注意,对于目前运行工况和结构形式的节流孔板来说,即使焊缝远离冲蚀区域,由于严重减薄和冲蚀坑,节流孔板下游附近区域仍将是高应力区。冲蚀坑在疲劳交变应力的作用下终将诱发裂纹、导致该部位管壁提前断裂。3、对于三通、弯头这两种部件,还需要考虑减小管系应力、减小弯头的椭圆度和曲率半径以减小附加弯曲应力。大亚湾核电站对运行中发生断裂的GSS和AHP疏水管线按上述分析结果和方案设计实施改造后,至今这些管道未再发生断裂事件。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-15
  1.1 背景  12-14
  1.2 本文的工作  14-15
第二章 GSS 与AHP 疏水管断裂失效原因分析  15-39
  2.1 引言  15
  2.2 疏水管断裂失效宏观形貌描述及特点分析  15-23
    2.2.1 断裂失效部位  15-22
    2.2.2 断裂失效特点  22
    2.2.3 失效特点分析  22-23
  2.3 失效疏水管力学性能及理化特性分析  23-30
    2.3.1 力学性能测试结果  23-24
    2.3.2 能谱分析  24-25
    2.3.3 口蚀坑和断口表面观察  25-29
    2.3.4 失效分析  29-30
  2.4 失效疏水管的应力分析  30-37
    2.4.1 管系应力  30-32
    2.4.2 残余应力  32-33
    2.4.3 振动弯曲应力  33-34
    2.4.4 振动源  34
    2.4.5 振动的吸收  34-35
    2.4.6 应力集中  35-37
  2.5 大亚湾核电站 GSS 与 AHP 疏水管断裂失效综合分析  37-38
  2.6 本章小结  38-39
第三章大亚湾核电站 GSS 与 AHP 疏水管的改造分析  39-71
  3.1 引言  39
  3.2 改造方案设计  39-41
    3.2.1 疏水流速选择  39-41
    3.2.2 疏水器选型  41
  3.3 疏水器与孔板的流量压差特性  41-45
    3.3.1 疏水器的流量压差特性  41-44
    3.3.2 孔板的流量压差特性  44-45
  3.4 GSS与AHP疏水管道强度计算  45-54
    3.4.1 管道强度计算  45-47
    3.4.2 GSS110DI/210DI 疏水管道的强度计算  47-48
    3.4.3 AHP107DI、AHP205DI、AHP105DI 疏水管道的强度计算  48-54
    3.4.4 管道选材汇总  54
  3.5 GSS 与AHP 疏水管道水力计算  54-69
    3.5.1 水力计算简化条件  54-55
    3.5.2 原设计各疏水器下游管道介质流速计算与分析  55-61
    3.5.3 改造设计后疏水器下游管道介质流速计算  61-69
  3.6 本章小结  69-71
第四章 GSS 与 AHP 疏水管道改造的应力校核计算  71-78
  4.1 引言  71
  4.2 材料特性参数  71-72
  4.3 疏水管道应力校核计算  72-77
    4.3.1 一号机疏水管道改造方案应力校核计算  72-75
    4.3.2 二号机疏水管道改造方案应力校核计算  75-77
  4.4 本章小节  77-78
第五章全文总结  78-80
  5.1 总结  78-79
  5.2 不足  79-80
参考资料  80-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  82

大亚湾核电站抽汽疏水管道断裂失效原因和改造

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