Главная > Разное > Концепция безопасности «течь перед разрушением» для сосудов и трубопроводов давления АЭС
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

2.12. Оценка достоверности неразрушающего контроля

Результаты, изложенные в разд. 2.1—2.11, иллюстрируют решение задачи «течь перед разрушением» в классической постановке (см. разд. 1.1, 1.2, 1.9, 1.10). В этом случае, несмотря на удовлетворение всех требований концепции ТПР в классической постановке, остается неясным вопрос о возможности внезапного разрыва трубопровода без предварительной течи.

Обеспечить невозможность внезапного разрыва трубопровода, как с предварительной течью, так и без течи удается в рамках системного подхода к реализации концепции ТПР (см. разд. 1.11—1.14). Примером такого решения задачи является совокупность результатов разд. 2.12—2.15 и 2.1—2.11).

Рис. 115. Схема тест-образца Ду 500 из стали 0Х18Н10Т для исследования достоверного контроля ГЦТ реактора ВВЭР-440

Рис. 114. Тест-образец ГЦТ Ду 500 реактора ВВЭР-440

Тест-образец трубопроводов Ду 500 выполнен сваркой по штатной технологии для обечаек труб из стали 08Х18Н9Т сварочными электродами ЭА400/10Т диаметром 4 мм (рис. 114, 115). Технология внесения дефектов заданных типов и размеров в сварные швы описана в работе [67]. Аналогично был изготовлен тест-образец, содержащий композитный сварной шов (перлитная + аустенитная стали) и специально заложенные дефекты в нем (рис. 116).

Результаты контроля, осуществленного разными методиками, наносят на график в единой системе координат: вероятность обнаружения дефекта — размер дефекта. На рис. 117 показаны результаты, полученные пятью различными методиками контроля, причем кривые 1—3 получены с помощью тест-образцов трубопровода диаметром 500 мм из аустенитной стали.

Кривая 1 (см. рис. 117) получена по методике, разработанной НПО НИКИМТ. При этом контроль сварного шва проводили двухчастотным методом дефектоскопом марки АДМТ-21УБ с преобразователем с углом призмы 50° на частотах 1,2—1,8 МГц (рис. 118,а) и с преобразователем с углом 40° на тех же частотах (см. рис. 118,б). Настройку чувствительности для контроля преобразователем с углом призмы 50° проводили по зарубке 3,5; 2,2 мм на однократно отраженном луче (рис. 119,а).

Рис. 116. Тест-образен композитного сварного шва Ду 500 ШТ реактора ВВЭР-440

Рис. 117. Зависимость выявляемости дефектов, обнаруженных при контроле с помощью различных методик, от протяженности дефекта: 1 — методика № 1 в исполнении разработчиков; 2— методика № 2 в исполнении разработчиков; 3 — методика №2 в исполнении АЭС; 4 — контроль 1988 г. на АЭС; 5 — контроль 1991 г. на АЭС

Настройку чувствительности для контроля преобразователем с углом призмы 40° выполняли по зарубке 3,5; 2,0 мм в основном металле на прямом луче (рис. 119,б). Наименьший фиксируемый уровень при контроле преобразователем с углом призмы 50° приведен в табл. 48.

Таблица 48. Наименьший фиксируемый уровень при контроле преобразователем с углом призмы 50°

Рис. 118. Схема контроля преобразователем с углом призмы 50 (а) и 40° (б)

Наименьший фиксируемый уровень при контроле преобразователем с углом 40° соответствовал сигналу от зарубки 8 дБ.

Методика контроля № 2 (см. рис. 117, кривые 2 и 3), разработана одним из институтов, обслуживающих тепловую энергетику.

Рис. 119. Схема настройки чувствительности для контроля преобразователем с углом призмы 50 (а) и 40° (б)

Кривые 2 и 3 получены по методике № 2 разными группами де фектоскопистов: кривая 2 — разработчиками методики, кривая 3 — дефектоскопистами одной из АЭС.

Методика № 2 описана в документе МУ 34-70-023-86. Использованный акустический нестандартный преобразователь имеет слаборасходящийся акустический луч поперечной волны и основные параметры: f = 1,3 МГц; угол ввода ; ширина углового захвата А = 7; амплитуда эхо-сигнала на уровне 6 дБ от цилиндрического бокового отражателя диаметром 6 мм СОП № 2.

Сварное соединение контролировали с помощью серийного дефектоскопа УД 2-12 однократно отраженным от внутренней поверхности образца акустическим лучом с двух сторон шва.

Кривые 4 и 5 (см. рис. 117), полученные расчетным методом по формулам работы [67], интегрально отражают состояние контроля трубопроводов Ду 500 на АЭС, соответственно, в 1988 и 1991 гг.

При оценке выявляемости дефектов различными методиками установлено, что шлаки и трещины более эффективно выявляются по методике № 1 (табл. 49).

В дальнейшем были проведены дополнительные исследования с применением автоматизированной системы УЗК «Сумиад» совместно с рентгеновской дефектоскопией.

Рис. 120. Контроль тест-образца Ду 500 автоматизированный установкой УЗК «Сумиад» (Испания)

Рис. 121. Стандартный образец предприятия

Таблица 49. Выявляемость суммарного числа дефектов при контроле по различным методикам

Примечание: — число обнаруженных дефектов, совпадающих по координате с паспортом на образец; К, — коэффициент выявления дефектов, представляющий отношение числа обнаруженных дефектов, совпадающих с паспортом на образец, к числу заложенных в образце дефектов; — коэффициент перебраковки при контроле.

Автоматизированный ультразвуковой контроль проводили по штатной технологии автоматизированного контроля системой «Сумиад», разработанной фирмой «Технатом» (Испания) с выдачей распечаток результатов контроля. Общий вид установки, укрепленной на тест-образце, показан на рис. 120. Настройку чувствительности проводили в соответствии с методикой ПНАЭГ-7-032-91 по сигналу от цилиндрических отражателей 1, 2 и 3 в СОП (стандартный образец предприятия) диаметром 3 мм (рис. 121). Контроль проводили преобразователями продольной волны марок SEW-45-F2 и SEW-60-F2 производства «Южтех-энерго» с углами ввода УЗ луча 45 и 60°.

Ручной контроль осуществляли специалисты ВНИИАЭС с использованием преобразователей двух типов:

SEW-45-F2, SEW-60-F2 (преобразователи продольной волны на частоту 2 МГц с углами ввода 45 и 60°, соответственно, изготовитель — «Южтехэнерго» (Львов); ПЭП60-2,5, ПЭП45-2,5 (преобразователи продольной волны на частоту 2,5 МГц с углами ввода 45 и 60° соответственно, изготовитель МВТУ им. Н.Э. Баумана).

Для проведения контроля использовался серийный дефектоскоп УД-2-12. Фиксировали те несплошности, амплитуда эхо-сигнала от которых превышала уровень фиксации.

Радиографирование данного теcт-образца осуществляли специалисты экспертного центра технической диагностики металлов (НИКИМТ) под тремя углами к нормали к окружности шва: 0, +20 и -20° (чувствительность 0,3 мм.

По результатам всех экспериментов были составлены картограммы обнаружения дефектов в данном сварном шве тест-образца. При анализе результатов учитывали:

1) погрешности координат расположения дефектов, внесенные при изготовлении образца;

2) погрешности измерения при радиографическом контроле; например, если снимки радиографии выполняли с перекрытием размеров секторов, в координаты дефектов на общей картограмме также закладывали неточность в интервале +17 мм;

3) погрешности измерения координат обнаруженных несплошностей при ручном и автоматическом УЗК, например, влияние толщины стенки образца.

С учетом перечисленных выше погрешностей интервал, в котором дефект может считаться обнаруженным, в данной работе принимали меньшим или равным ±17 мм (протяженность дефекта + толщина стенки трубы), т. е. для точечных дефектов этот интервал примерно равен 34 мм.

Кроме дефектов, указанных в паспорте изготовителя, в сварной шов тест-образца могли быть привнесены дополнительные несплошности. Положительное заключение о присутствии несплошностей делали, если индикации от несплошностей на близких координатах фиксировались, по крайней мере, двумя различными методиками УЗК и/или радиографией.

Выявляемость несплошностей оценивали с использованием коэффициента общей выявляемости несплошностей ( т. е. отношения числа обнаруженных несплошностей из числа принимаемых к рассмотрениию к числу всех учитываемых несплошностей).

В табл. 50 и на рис. 122 представлены результаты обнаружения различных типов дефектов. В табл. 51 и на рис. 123 — обобщенные результаты контроля. Наибольшая суммарная выявляемость трещин, пор и шлаковых включений наблюдается при контроле установкой «Сумиад», коэффициент общей выявляемости для которой Приведенные в табл. 49 коэффициенты перебраковки являются ориентировочными и требуют дополнительной проверки. Следует отметить также, что согласно радиографическому контролю все обнаруженные несплошности, на место которых закладывались трещины, определены как шлак, что может сыграть отрицательную роль при оценке опасности дефекта.

Зависимость выявляемости несплошностей от протяженности дефекта оценивали следующим образом.

Таблица 50. Обнаружение заложенных несплошностей с помощью различных методик (шов № 1)

Примечание: + — обнаружен; — - не обнаружен; ТУ — усталостные трещины; ТГ — трещины горячего развития; размеры даны в мм.

Рис. 122. Выявляемость несплошностей различного типа с помощью различных методик

Данными по протяженности дефектов служили данные паспорта тест-образца, а к рассмотрению принимали несплошности, соответствующие заложенным при изготовлении тест-образца и подтвержденные, по крайней мере, двумя различными методиками УЗК и/или радиографией. Полученные зависимости изображены на рис. 123.

Аналогичные исследования были проведены также и для композитного сварного шва.

Рис. 123. Зависимость выявляемости несплошностей от их протяженности при контроле различными методиками: 1 - радиография; 2 - ВНИИАЭС (ЮТЭ); 3 — ВНИИАЭС (МВТУ); 4 - «Сумиад» (ЮТЭ)

Таблица 51. Интегральная оценка выявляемости несплошностей

Результаты оценки достоверности неразрушающего дефектоскопического контроля были использованы в следующем разделе для расчетов надежности трубопроводов.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление