核电厂小支管振动治理和评价

核电厂存在大量的润滑油、仪表管、排气管等2英寸以下的小支管,其机械振动导致的疲劳断裂是运营核电厂经常出现的问题,进而造成系统停运或更加严重的停机停堆。针对核电厂汽轮机润滑、顶轴和盘车系统(GGR)相关小支管出现的振动超标现象,探究了管道振动的根本原因、建立了合理的评价方法,并提出了合理的改造方案。首先,采用现场振动测量和模态试验相结合的方法明确了小支管振动超标的根本原因是结构共振,据此制定了相应的减振改造方案,以避开结构的共振区。然后,从振动幅值的角度评估了改造方案的有效性,结果表明提出的改造方案减振效果明显,改造后的小支管满足相关振动标准和振动疲劳要求,可保证系统和机组的长期安全稳定运行。

一种基于固有频率的小支管裂纹损伤评价方法

核电站管系中约三分之一的管道为小支管,在服役期间其振动现象十分普遍,往往导致振动疲劳失效。为了有效识别含裂纹小支管结构损伤扩展情况,及时诊断其安全状态,利用有限元软件ANSYS分析含裂纹小支管固有频率随裂纹扩展的变化规律。研究结果表明管道直径越小,裂纹损伤对其固有频率的影响越明显;对于同一小支管,裂纹越深,固有频率变化越明显;由此建立小支管裂纹损伤与固有频率变化的对应关系。搭建实验台开展试验,验证悬臂小支管在产生裂纹前后以及裂纹扩展过程中固有频率的变化规律,试验结果与数值模拟结果很好吻合,证明了基于固有频率的小支管裂纹损伤识别方法的可靠性。该研究可为小支管裂纹监测提供必要的理论参考。

核电站小支管焊接接头的老化监测和检测技术

介绍了压水堆核电厂典型的小支管焊接接头结构、典型老化机理和老化影响因素、役致缺陷分布、特征和失效影响,及其老化管理工作中存在的老化监测检测技术难点和需求。重点介绍了核电厂小支管及其插套焊焊接结构的完整性先进监测和检测技术的研究和应用情况,主要包括:相控阵超声技术在小径管及其插套焊焊接接头检测中的研究和应用;微焦点X射线CT成像技术在能力验证试块标准答案制作中的应用;小径管振动的非接触激光多普勒测量技术及其在小径管老化管理中的应用;基于瑞利散射原理的光纤在线监测应变-温度的研究和应用等。此外,分析讨论了上述监测检测技术的优缺点和进一步的研究和应用方向。

核电厂小支管监督管理方法研究

针对国内外核电厂小支管运行过程中发生减薄、泄漏、疲劳断裂等多种形式的失效,严重影响核电站安全、经济运行的问题,在分析小支管主要缺陷及目前监督管理过程中存在弱项的基础上,提出了应用新检测技术优化小支管的检测,并系统地阐述了小支管监督管理的方法。

两种用于小支管振动疲劳评估计数法的差异性

对小支管进行振动疲劳寿命评估,有助于核电工程师合理制定减振改造计划,节省资源。基于最大最小循环计数法和三维雨流计数法分别对实验案例(正弦振动)和工程案例(随机振动)小支管进行振动疲劳循环统计与寿命评估。发现两种方法得到的最大交变应力幅基本相等,疲劳寿命评估值与实际寿命相比均具有较大保守裕度。对于正弦振动,两种方法疲劳寿命评估结果相当;而对于随机振动,三维雨流计数法的统计原理更符合材料实际疲劳机理,寿命评估结果更接近实际值,更适于工程应用。

站场工艺管道小口径支管角焊缝相控阵超声检测工艺

小口径支管是站场工艺管道重要组成部分,受其管径小、结构复杂等因素的影响,目前的无损检测技术有效性不高,大量小口径支管角焊缝的安全状况不明,是站场工艺管道的安全隐患。采用CIVA仿真软件对典型规格的小口径接管角焊缝模型进行仿真,分析不同工艺参数下焊缝内部声场的特点及变化规律,优化了相控阵无损检测工艺,并在模拟试件上开展5种典型缺陷的试验验证,验证结果表明,提出的相控阵检测工艺可以有效检测出模拟试件中的典型缺陷,缺陷实测尺寸误差在10%以内。

核电厂小支管振动初始筛选原则与应用举例

根据国内外核电厂运行经验,在高振动条件下小支管(管径小于2英寸的连接支管)与母管连接处的焊缝容易疲劳失效,增大管内的放射性液体泄漏风险。岭澳核电厂十年定期安全审查(PSR)项目对反应堆冷却剂系统的一些辅助系统和专设安全系统的小支管振动疲劳情况进行普查,对振动过高的小支管进行了安全评估,对未通过评估的小支管采取相应的减振措施,以确保核电厂的安全运行。本文在调研分析主要核电国家初始筛选标准的基础上,确定了PSR项目的初始筛选原则,并举例介绍其应用。

竖直向下大、小支管气相夹带起始可视化研究

已有气相夹带起始模型均是基于竖直向下的小支管夹带所得到的,用于分析大支管气相夹带时并不适用。本文基于可视化实验,对竖直向下的大、小尺寸T型管的气相夹带起始点进行对比研究。选择与主管道直径比为0.625和0.1的大、小支管,并采用有机玻璃作为实验管道材料,空气和水为实验工质。其实验现象表明:大、小支管夹带起始均有漩涡,且漩涡现象大致相同,但在大支管条件下会出现气室,夹带气体进入支管后也会在气室下翻腾,且在相同液相折算速度下,大支管夹带起始液位会高于小支管。

安全截除盗油支管的方法研究与应用

为解决国内某成品油管道上的多条盗油支管不能在管道不停输的情况下安全截除的问题展开研究,开发专用的加强套管和用于阻断管道的专用管件四通,并应用开孔封堵技术,形成新的安全截除盗油支管工艺。在充分试验的基础上开展了现场应用,实现了目标成品油主管不停输情况下对盗油支管的截断处置,消除了安全隐患。

用于核电机组复杂管线小支管的动力吸振器设计与试验研究

核电机组复杂管线小支管长期无规律地振动会导致管道疲劳断裂、破损而引发泄漏,甚至发生核电安全事故。目前常采用加固或减振的方式,但效果不佳,某些频率下的振动峰值难以降低。针对上述问题,本论文设计了一种结构简单、安装方便且质量可调的动力吸振器。通过模拟实际振动工况参数,然后对有无动力吸振器的小支管进行动力学建模分析,并以加速度传递率为参考对动力吸振器相关参数进行设计,获得动力吸振器的最优质量、刚度以及阻尼。最后实物制作并进行试验验证,结果表明,本论文所设计的动力吸振器将小支管在共振频率下的三向振动降低了60%以上(大于工程要求的5 dB);通过微调质量块个数扩大了吸振频段的可调节范围,能够满足不同工况的需求;增加金属橡胶材料进一步增强了动力吸振器的吸振效果,相比无阻尼结构可以将减振性能提高10%以上。本研究为核电机组复杂管线小支管的减振提供了有效方法。

核电厂小支管裂纹泄漏原因分析和改造

采取试验与理论分析相结合的方法,分析诊断了核电厂安全壳喷淋系统小支管裂纹泄漏的根本原因,确定根本原因是主管道上的节流孔板设计不合理导致了小支管振动疲劳失效。设计多级节流孔板代替单级节流孔板,改造方案实施后,小支管振动大幅度降低,消除了影响核电机组安全运行的缺陷。

核电厂反应堆冷却剂小支管泄漏的分析与改进

核电厂压力边界的泄漏事件属于重要的安全运行事件,如何应对和处理是核电厂安全管理控制的重点。本文针对秦山核电厂300 MW核电机组压力边界的延伸支管上一个泄漏点的处理,结合机组工艺参数的演变,分析了查找泄漏点的思路和原则,以及对核电厂类似泄漏发生后的应对和处理;同时,根据根本原因分析的方法,结合美国机械工程师协会(ASME)规范的要求,分析了处理该问题的方案、依据和要点,并从设计方面和电厂日常在役检查方面提出了后续的改进建议,特别是在保证核电厂安全性的基础上,如何有效地管理小支管,提出了具体的方法,这对于现有国内外核电厂在压力边界小支管方面的管理,具有良好的借鉴应用价值。