外来物对蒸汽发生器传热管损坏的评估.pdf

核电站2003年第4期 专论与译文 19 外来物对蒸汽发生器传热管损坏的评估 要蒸汽发生器二次侧传热管经常受到磨损损坏这可以通过除去外来物来防止但有时候使用现有的维修技术还不能除去这些外来物在这些情况下就要评估这些蒸汽发生器传热管的完整性 1引言 在蒸汽发生器估算在各种工况下发生的磨损量是非常困难的因为要预测行试验是评估汽发生器里外来物引起传热管磨损的分析是由计算机程序进行的它能预测由于外来物的损坏而导致的传热管剩余寿命 2传热管破损的例子 外来物定义为根据蒸汽发生器的设计运行或维修不应该在蒸汽发生器内存在的物质这些物质是松动的或固定的下面是外来物引起a. 工具式零件如由制造或维修工作时留下 的钻头螺母螺栓等 a. 普雷里岛(#(1979) 来物 故详情传热管破裂破损管子相邻的壁厚减少20%和65% 1982) 来物81/23/8)及其它松动另件; 故详情传热管泄漏 E 1982) 来物折断的管子长4宽3/4和一些松动另件 故详情传热管破裂并完全断开 1982) 来物总共有20个松动的物件(长8的焊条等) 故详情传热管泄漏 1988) 来物小钢块(11/223)钢渣(1/43/88)接头螺栓(长23直径21/4) 故详情传热管壁厚减少50%和77% 论与译文 核电站2003年第4期 20 磨损机理 在外来物与接触部件之间以相对低的振幅运动就会发生微振磨损这种运动而引起的微振磨损不同于一般的滑动磨损如图1所示滑动磨损的运动幅度与接触区域相比是较大的因而磨损微粒容易从两个物体之间除去在两个接触的部件以正常负载或紧密贴合在一起时就会产生标准的微振磨损两个接触表面之间磨损具有足够大的接触负荷与滑动磨损相似在这种情况下因为相对运动较小磨损微粒就会夹在两个表面之间而参与磨损过程 在蒸汽发生器里由于流动引起的扰动力和接触表面之间的间隔配合面发生振动产生的磨损就会是标准的微振磨损和冲击的滑动磨损相结合而产生的这种类型的磨损称为冲击微振磨损不同于标准的微振磨损像标准的微振磨损一样冲击微振磨损是以小振幅为特征的然而静态的垂直负荷是非常小的这样就会把两个接触的表面分离开来这种周期性的分离影响了二个重要的磨损性能 磨损粒子能从磨损表面除去 在接触表面之间存在冲击力 图1 磨损类型 4传热管的磨损 研究人员调研了评估传热管磨损相对于管子运动关系的各种方法有一篇学术论文(of 预测传热管磨损及按其数量级的分类提出了指导该论文表明粘附磨损的=K 式中 V=产生磨损的体积(K=磨损系数 面之间的垂直力(L=总的滑动距离(磨损在理论上不好明确定义件在运动的流体里会受到牵引力并按照与流体相对接近的速度运动它作为在蒸汽发生器二次侧传热管上施加的垂直力该牵引力可以按照下式计算 d A P 中 引力(引系数见表1 A=垂直于速度方向投影平面面积(P=密度(V=流体速度(ft/力常数 牵引系数决定于雷诺数但是因为蒸汽发生器二次侧结构很复杂雷诺数很难预测为了评估03的最大牵引系数表1列出了03时每种物件形状的牵引系数 动距离可以用流动引起的管子振幅和频率来计算每个周期的滑动距离是管子振幅和频率乘积的四倍图2显示了典型的均方根 专论与译文 21 按韩国标准核电厂蒸汽发生器传热管从80%种运行工况的情况这种*)()(22+ 式中 C*=系数 *是与均方根弯曲有关的系数是从=4C*)()(22+ 式中 D=每秒钟滑动距离 汽发生器传热管第1 牵引系数 . 评估程序 假设了一个外来物在泥渣堆4深处同一根传热管接触它受到二次侧流体流动的影响该外来物虽然没有移动但由于流动在垂直方向对该外来物有一个接触力引起传热管微振磨损 8. 受到磨损传热管的寿期预测 图3表示了蒸汽发生器二次侧由外来物引起传热管磨损的模式图4表示了与蒸汽发生器传热管接触的典型外来物 经发现只要在蒸汽发生器二次侧有外来物存在那么无论是静止在某一位置或移动到另一个极限位置由于外来物与传热管之间会存在相对运动那么就有可能发展成为管子磨损 图4 外来物的位置和形态 审查了在蒸汽发生器二次侧存在外来物时对传热管的影响评估引系数 球形 平圆板 板 柱体 论与译文 核电站2003年第4期 22 和预测受外来物影响管子剩余寿期的计算机程序都进行研究和开发以估算在壁厚减少到原有壁厚40%时还可以继续磨损的时间假设外来物位于传热管上某个位置这表示能限止振幅和横向流动速度该评估也假设外来物在泥渣堆深4处另一个保守的假设是一旦磨损开始外来物还保持在同样位置仅管子遭到磨损 虽然计算机程序是根据韩国标准核电厂蒸汽发生器设计而开发的但是评估程序可以应用于其它型式的蒸汽发生器对由于外来物影响传热管的寿期评估非常有用另外用本项目开发的计算机程序评估传热管寿期对于在一个运行循环里是很有效的