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

3.3. О возможности применения концепции ТПР для сосудов и трубопроводов давления, имеющих плакировку

Большинство сосудов и трубопроводов давления АЭС изготовлены из перлитной стали, плакированной с внутренней стороны наплавкой. Наплавка (плакировка) изготавливается, как правило, из аустенитной хром-никелевой стали.

Коэффициенты линейного расширения перлитной стали и аустенитной различны. Различие в значениях велико и достигает -50%, если за основу брать коэффициент расширения основного металла (т. е. перлитной стали).

При выходе реакторной установки на мощность температура и давление в циркуляционном контуре повышаются. Причем разница температур стояночном режиме и в режиме НУЭ в зависимости от типа реактора и элемента конструкции может достигать 250—300 °С. В этом случае напряжения в наплавке могут быть большими. Эти напряжения можно оценить по формуле

где ; Е — модуль упругости; — коэффициент поперечного сжатия. Подставляя в уравнение численные значения, определяем

Знак (-) означает, что при нагревании напряжения являются сжимающими. Указанные напряжения в действительности меньше за счет влияния внутреннего давления и конечной жесткости конструкции из основного металла. В действительности эти напряжения имеют значения в области от 150 до 300 МПа.

Прямые измерения напряжений в наплавке, выполненные методом натурной тензометрии корпуса реактора ВВЭР на I блоке НВАЭС [104 ] показал, что напряжения в наплавке на цилиндрической части корпуса реактора и режиме НУЭ составляют — 180 МПа.

Таким образом, при работе РУ на мощности все наплавки, выполненные из аустенитной стали и нанесенные на перлитную сталь, находятся под действием значительных (достигающих значений предела текучести) сжимающих напряжений, что имеет следующие следствия:

1. Продвижение трещины из основного металла в наплавку затрудняется сжимающими напряжениями наплавки. Трещина, достигая наплавки, останавливается и начинает расти в продольном направлении. А это означает, что создаются условия для внезапного разрыва трубопровода без течи (см. разд. 1.1).

2. Если даже трещине и удастся прорваться из основного металла в наплавку, и образуется единая сквозная трещина через всю стенку трубопровода, включая наплавку, то и в этом случае сжимающие напряжения наплавки будут сдавливать края трещины, препятствуя истечению теплоносителя.

Указанные следствия делают весьма проблематичным применение концепции ТПР для трубопроводов и сосудов давления, выполненных из перлитной стали с аустенитной наплавкой.

Практика эксплуатации АЭС дает примеры, свидетельствующие о правильности сделанного выше вывода. Так на Южно-Украинской АЭС в 1986 г. на коллекторе парогенератора была обнаружена трещина общей протяженностью 1300 мм. Трещина по глубине полностью прошла основной металл коллектора (перлитная сталь 10ТН2МФА) и остановилась на границе сплавления основного металла с наплавкой. Даже такая большая трещина не смогла «пробить» наплавку!

Трещина была обнаружена по факту протечки в сварном шве приварки теплообменпой трубки к наплавке.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление