CN111141244A - 一种评估管道减薄速率的方法 - Google Patents

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刘忠
孔晨光
孙永亮
张帅
刘向兵
段德洪
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China General Nuclear Power Corp
CGN Power Co Ltd
Lingao Nuclear Power Co Ltd
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China General Nuclear Power Corp
CGN Power Co Ltd
Lingao Nuclear Power Co Ltd
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明涉及一种评估管道减薄速率的方法，用于对作为评估对象的管道或管段的减薄速率进行评估，评估管道减薄速率的方法为：首先将评估对象划分为若干分析单元，再分别计算各分析单元的减薄速率，最后将计算出的各分析单元的减薄速率的最大值作为评估对象的减薄速率。计算分析单元的减薄速率的方法为：检测获得分析单元各处的多个厚度值，取分析单元的名义厚度和检测到的最大厚度中的较大者作为原始厚度，则分析单元的减薄速率为原始厚度和检测到的最小厚度的差值与间隔时间的比值。本发明能够较为准确地计算管道减薄速率，避免了传统计算过程中出现的较大计算误差，为管道寿命预测提供科学的依据和方法。

Description

一种评估管道减薄速率的方法
技术领域
本发明属于管道设备运行技术领域，具体涉及一种评估管道减薄速率的方法。
背景技术
流动加速腐蚀(Flow-Accelerated Corrosion，简称FAC)是指流体在一定的流动速度下与材料发生电化学作用从而加速腐蚀的过程。这种现象在核电厂的管道系统中普遍存在。
核电厂中的二回路管道主要采用碳钢材料，它在单相流或汽/液两相流中会造成表面氧化膜的加速溶解，从而导致管壁减薄进而发生破裂。流动加速腐蚀作为核电厂二回路管道最主要的老化机制，在世界各国核电厂已经引发多起管道穿孔或爆裂的事故，由于管道内为高能流体，一旦发生爆裂，将会对周围的设备和人员造成严重伤害。为此，各核电站均建立了FAC管理大纲，制定管道壁厚检测计划，定期对管道进行壁厚检测，以保证管道不会因FAC而发生穿孔或爆裂。
管道壁厚检测过程中，首先对待测管段进行网格划分，然后在网格上用超声测厚设备对每个网点进行厚度测量。核电厂二回路管道众多，每次大修期间仅能对少量管道进行壁厚测量，检测的管道中有很多管道为第一次检测，检测完毕后需要对检测数据进行分析，计算管道的减薄速率。
管道减薄速率计算过程中，一般分为两种情况，一是有两次及以上检测数据的情况，同一个点的厚度差与时间的比值即为减薄速率；二是只有一次检测数据的情况，目前常规的做法是：针对待测管段，对其进行厚度测量而得到多个厚度值，进而计算其减薄速率的方法为：该待测管段的减薄速率为原始壁厚与本次检测壁厚的差值和时间的比值，而原始壁厚一般采用测量得到的多个厚度值中的最大值或者该待测管段的名义壁厚。针对该只有一次检测数据的情况，如果使用整个检测区域的最大值作为初始值，将导致减薄速率计算不准确。例如由于加工原因，弯头内弧面的壁厚往往大于外弧面的壁厚，而检测过程一般覆盖整个弯头，减薄部位往往位于外弧位置，如果使用内弧的壁厚作为整个管段的原始壁厚，那么计算结果将远大于实际减薄速率。
因此需要建立一种比较准确的管道减薄速率评估方法，来准确计算管道的减薄速率。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够较为准确地计算管道减薄速率的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种评估管道减薄速率的方法，用于对作为评估对象的管道或管段的减薄速率进行评估，所述评估管道减薄速率的方法为：首先将所述评估对象划分为若干分析单元，再分别计算各所述分析单元的减薄速率，最后将计算出的各所述分析单元的减薄速率的最大值作为所述评估对象的减薄速率。
计算所述分析单元的减薄速率的方法为：检测获得所述分析单元各处的多个厚度值，取所述分析单元的名义厚度和检测到的最大厚度中的较大者作为原始厚度，则所述分析单元的减薄速率为所述原始厚度和检测到的最小厚度的差值与间隔时间的比值。
采用以下任意一种划分方法来将所述评估对象划分为若干分析单元：
划分方法1：横向带状法：利用垂直于所述评估对象的轴向的若干个横截面将所述评估对象划分为若干个环状的所述分析单元；
划分方法2：纵向带状法：利用平行于所述评估对象的轴向的若干个纵截面将所述评估对象划分为若干个带状的所述分析单元。
划分方法3：面积法：利用垂直于所述评估对象的轴向的若干个横截面和平行于所述评估对象的轴向的若干个纵截面将所述评估对象划分为若干个带状的所述分析单元。
针对管道壁厚均匀且减薄区域呈周向分布的所述评估对象，采用所述划分方法1；针对管道壁厚均匀且减薄区域呈轴向分布的所述评估对象，采用所述划分方法2；针对管道壁厚不均匀的所述评估对象，采用所述划分方法3。
在所述评估对象上设置网格，并将所述网格中网格线的交点作为检测厚度的测量点。
所述评估管道减薄速率的方法应用于核电设备中。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明能够较为准确地计算管道减薄速率，避免了传统计算过程中出现的较大计算误差，为管道寿命预测提供科学的依据和方法。
附图说明
附图1为管道壁厚网格划分示意图。
附图2为横向带状法划分得到的分析单元的示意图。
附图3为纵向带状法划分得到的分析单元的示意图。
附图4为面积法得到的分析单元的示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：对于核电设备中的管道系统，FAC通常发生在管道的局部部位，例如流量控制阀后管道、弯头、三通管道等的局部范围以内。因此，需要将管道或管段作为评估对象来对其减薄速率进行评估。
进行上述评估采用的一种评估管道减薄速率的方法，包括以下三个步骤：
步骤1：将评估对象划分为n个分析单元，n一般为大于2的正整数。
在评估对象上设置网格，并将网格中网格线的交点作为检测厚度的测量点，如附图1所示。
该步骤中采用以下任意一种划分方法来进行划分：
划分方法1：横向带状法
利用垂直于评估对象的轴向的若干个横截面将评估对象划分为若干个环状的分析单元，划分得到的分析单元的截面如附图2所示，则每个分析单元均垂直于管道中的流体方向。
该横向带状法适用于管道壁厚均匀且减薄区域呈轴向分布的评估对象，例如偏心孔板后管道、流量控制阀后管道等。
划分方法2：纵向带状法
利用平行于评估对象的轴向的若干个纵截面将评估对象划分为若干个带状的分析单元，划分得到的分析单元的截面如附图3所示，则每个分析单元均平行于管道中的流体方向。
纵向带状法适用于管道壁厚均匀且减薄区域呈轴向分布的评估对象，例如对称节流孔板后管道等。
划分方法3：面积法
利用垂直于评估对象的轴向的若干个横截面和平行于评估对象的轴向的若干个纵截面将评估对象划分为若干个带状的分析单元，划分后的分析单元的截面如附图4所示。面积法是横向带状法和纵向带状法的结合，其可以直接利用壁厚测量过程中划分的网格。
面积法适用于管道壁厚不均匀的评估对象，对减薄区域不作要求，例如管道弯头等。
步骤2：分别计算各分析单元的减薄速率.
对于每个分析单元，计算其减薄速率的方法为：
①在测量点进行检测而获得分析单元各处的多个厚度值，其中至少包括检测到的最大厚度tmax和最小厚度tmin。
②取分析单元的名义厚度tnom(“名义厚度”也称为“公称壁厚”，是管道或管段的设计的壁厚，一般比管道的原始壁厚略小)和检测到的最大厚度tmax中的较大者作为原始厚度tinit，即
tinit＝max(tnom，tmax)
③计算该分析单元的减薄速率，减薄速率为原始厚度tinit和检测到的最小厚度tmin的差值与间隔时间T的比值，即
Vm＝(tinit-tmin)/T，m∈{1，2，…，n}
则通过步骤2，可以分别计算得到n个分析单元各自的减薄速率V1、V2、…、Vn。
步骤3：将计算出的各分析单元的减薄速率的最大值作为评估对象的减薄速率，即评估对象的减薄速率V为：
V＝max(V1，V2……)
上述方案建立的一套评估管道减薄速率评估方法，可以比较准确的计算管道减薄速率。运用该管道减薄速率评估方法，可对核电厂二回路汽水高能管道的减薄速率进行较为准确的计算，避免了传统计算过程中出现的较大计算误差，为核电厂二回路管道寿命预测提供科学依据和精确的计算方法。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种评估管道减薄速率的方法，用于对作为评估对象的管道或管段的减薄速率进行评估，其特征在于：所述评估管道减薄速率的方法为：首先将所述评估对象划分为若干分析单元，再分别计算各所述分析单元的减薄速率，最后将计算出的各所述分析单元的减薄速率的最大值作为所述评估对象的减薄速率。
2.根据权利要求1所述的一种评估管道减薄速率的方法，其特征在于：计算所述分析单元的减薄速率的方法为：检测获得所述分析单元各处的多个厚度值，取所述分析单元的名义厚度和检测到的最大厚度中的较大者作为原始厚度，则所述分析单元的减薄速率为所述原始厚度和检测到的最小厚度的差值与间隔时间的比值。
3.根据权利要求2所述的一种评估管道减薄速率的方法，其特征在于：采用以下任意一种划分方法来将所述评估对象划分为若干分析单元：
划分方法1：横向带状法：利用垂直于所述评估对象的轴向的若干个横截面将所述评估对象划分为若干个环状的所述分析单元；
划分方法2：纵向带状法：利用平行于所述评估对象的轴向的若干个纵截面将所述评估对象划分为若干个带状的所述分析单元；
划分方法3：面积法：利用垂直于所述评估对象的轴向的若干个横截面和平行于所述评估对象的轴向的若干个纵截面将所述评估对象划分为若干个带状的所述分析单元。
4.根据权利要求3所述的一种评估管道减薄速率的方法，其特征在于：针对管道壁厚均匀且减薄区域呈周向分布的所述评估对象，采用所述划分方法1；针对管道壁厚均匀且减薄区域呈轴向分布的所述评估对象，采用所述划分方法2；针对管道壁厚不均匀的所述评估对象，采用所述划分方法3。
5.根据权利要求2所述的一种评估管道减薄速率的方法，其特征在于：在所述评估对象上设置网格，并将所述网格中网格线的交点作为检测厚度的测量点。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种评估管道减薄速率的方法，其特征在于：所述评估管道减薄速率的方法应用于核电设备中。
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