壓力容器硼酸腐蝕評估范文
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在RPV服役過程中發(fā)生硼酸泄漏,須評估腐蝕部位是否違反該部件的最小設(shè)計裕度。如超過了最小設(shè)計厚度,則需要對進行更換或補焊。如果在探測到硼酸腐蝕后,部件的設(shè)計厚度仍在裕度內(nèi),則需要對部件是否可繼續(xù)運行進行狀態(tài)評估,以保證RPV在到達(dá)下次換料停堆期間的使用安全性。對部件運行進行狀態(tài)評估包括腐蝕現(xiàn)狀分析、可繼續(xù)運行狀態(tài)評估、評估部件降質(zhì)程度是否滿足法規(guī)要求和建立補充性檢查或運行要求。
1.1現(xiàn)狀分析現(xiàn)狀分析是指對已發(fā)生的硼酸泄漏/腐蝕及材料降質(zhì)情況進行分析,以確定部件的受損情況,主要包括信息收集和質(zhì)量損失評估兩項工作內(nèi)容。信息收集是對RPV已發(fā)生泄漏事件的基本信息進行收集、整理,以確定硼酸泄漏程度和部件受腐蝕程度,收集內(nèi)容包括硼酸泄漏漏點、硼酸液體流動速率及泄漏軌跡、發(fā)生硼酸泄漏部件及受硼酸泄漏影響的部件和區(qū)域等。美國EPRI針對水介質(zhì)泄漏程度進行了量化分級,具體分為0級至5級。具體泄露程度分析見表1[5]。受損部件分析包括可拆卸部件和不可拆卸部件分析。若受腐蝕部件是可拆卸的,可按照清理部件表面的硼酸沉淀物,目視檢查,定量材料損失的過程進行評估。若受損部件是不可拆卸的,在清理硼酸沉淀物前需要對部件的受損情況進行初步判定。試驗表明,部件質(zhì)量損失程度與發(fā)生硼酸泄漏環(huán)境和泄漏量有一定的關(guān)系,影響因素包括硼酸晶粒體積、部件材質(zhì)、環(huán)境(溫度、壓力、硼酸濃度、連接接頭類型等)。通常少量硼酸沉淀物反映了硼酸泄漏程度較低,材料質(zhì)量損失較少。
1.2可繼續(xù)運行狀態(tài)評估可繼續(xù)運行狀態(tài)評估考慮的因素有:腐蝕環(huán)境類型、最大腐蝕速率、下一計劃檢查時材料的腐蝕性能。RPV涉及到的環(huán)境有除氣水環(huán)境、環(huán)形縫隙的環(huán)境(如控制棒驅(qū)動管嘴焊縫周圍)和高溫且有硼酸滲出的環(huán)境,EPRI給出了碳鋼和低合金鋼最大腐蝕速率的規(guī)律和范圍(見表2),若同時存在多種環(huán)境類型,需進行綜合分析。綜合分析以上因素,結(jié)合電站經(jīng)驗和試驗數(shù)據(jù)得到最大腐蝕速率,計算材料在下一計劃檢查時的可能的最大腐蝕程度;這一計算應(yīng)包含目前材料降質(zhì)程度不確定性和繼續(xù)運行時材料可能出現(xiàn)的最大腐蝕速率。
1.3評估部件降質(zhì)程度是否滿足法規(guī)要求完成受損部件可繼續(xù)使用的降質(zhì)評價后,需進一步判定部件是否滿足法規(guī)規(guī)定的降質(zhì)要求。這種評判方法適用于部件不再發(fā)生泄漏,且材料不會繼續(xù)受到腐蝕,評判對象包括腐蝕RPV螺栓、螺紋、法蘭、頂蓋或其他部件。對于RPV殼體材料,ASMEIII中NB-3332.1規(guī)定對于容器殼體發(fā)生局部腐蝕,若腐蝕坑小于(R:頂蓋半徑;t:頂蓋厚度),且腐蝕后殼體厚度滿足壓力載荷,則不需要進行強度分析。對法蘭的腐蝕評價不能用此方法,需先對受腐蝕部位進行應(yīng)力分析,然后評估其是否滿足原設(shè)計要求。
2RPV硼酸腐蝕評估與控制方法建議
RPV硼酸腐蝕控制工作不僅要進行技術(shù)分析評估,還需要利用其它管理方法加強對硼酸腐蝕控制,開展縱深防御工作,開展諸如概率安全分析評估,引入檢測裝置,提高對泄漏量敏度的檢測以降低泄漏量等工作。具體核電站應(yīng)進行依據(jù)具體電站RPV的材料、結(jié)構(gòu)、設(shè)計及相關(guān)運行經(jīng)驗等,重點需要關(guān)注頂蓋外表面、主螺栓及螺紋孔等部位的硼酸腐蝕。根據(jù)對RPV硼酸腐蝕評估分析研究,認(rèn)為RPV硼酸腐蝕檢查、分析、評估和控制工作主要內(nèi)容如下:(1)查找泄漏源頭及泄漏軌跡、判定硼酸泄漏程度。(2)評估受硼酸腐蝕部件的質(zhì)量損失,清理硼酸腐蝕產(chǎn)物。(3)根據(jù)目前硼酸泄漏狀態(tài)、部件質(zhì)量損失程度來判定受損部件是否可繼續(xù)使用,包括受損部件繼續(xù)使用時可能發(fā)生的降質(zhì)情況、其降質(zhì)程度是否滿足相關(guān)法規(guī)要求,若不滿足要求,則進行部件的更換、修補、維修等措施。(4)從管理上加強已發(fā)生硼酸腐蝕及可能發(fā)生硼酸腐蝕部件的檢查,增加關(guān)注點的檢查次數(shù),并采取其他措施加強運行管理,如在監(jiān)測部位加裝檢測硼酸泄漏裝置等。（5）此外,還需要關(guān)注國內(nèi)外同類型核電站RPV發(fā)生硼酸腐蝕的信息,收集相關(guān)資料,通過分析、對比、總結(jié)來評估該電站相同部位發(fā)生硼酸腐蝕的可能性,并加強檢查。
作者：趙繼松 單位：中核國電漳州能源有限公司
