CN112685948B - 一种蒸汽发生器完整性评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了蒸汽发生器完整性评估方法，包括选择评估对象、根据实际情况选择检测方式、根据在役检查数据计算各个部件的完整性指标、根据各部件的完整性指标加权平均计算蒸汽发生器的完整性指标、根据蒸汽发生器的完整性指标评价蒸汽发生器的完整性并给出行动建议。本发明的蒸汽发生器完整性评估方法能够系统、量化地评估蒸汽发生器的完整性，可以反映出重要部件的完整性对蒸汽发生器整体完整性的影响，还能够给出行动建议供工作人员参考。

Description

一种蒸汽发生器完整性评估方法

技术领域

本发明涉及核电站安全评估技术领域，尤其涉及核电站蒸汽发生器完整性评估方法。

背景技术

蒸汽发生器是核电站一回路的主设备之一，主要功能是作为热交换器设备将一回路冷却剂中的热量传递给二回路给水，产生饱和蒸汽供给二回路动力装置。蒸汽发生器是一回路压力边界的重要组成部分，是防止放射性泄漏的重要安全屏障，保障蒸汽发生器完整性是保障核安全的重要内容。

随着服役时间的进行，蒸汽发生器的各个部件会不可避免地出现各类失效机理，如国内某电厂的蒸汽发生器传热管已经出现微动磨损、凹陷、泥渣沉积等，二次侧出现异物磨损、撞击传热管等，给水环(碳钢)出现流动加速腐蚀减薄等，对蒸汽发生器完整性造成挑战。

目前，业界主要通过执行在役检查对蒸汽发生器的各类失效现象进行跟踪检查，缺乏系统的蒸汽发生器完整性评估方法。

发明内容

鉴于以上内容，本发明提供了蒸汽发生器完整性评估方法，为蒸汽发生器完整性评估提供技术手段，保障核安全。技术方案如下：

本发明提供了蒸汽发生器完整性评估方法，所述评估方法包括以下步骤：

S1.根据预设的蒸汽发生器在役检查计划和预先记录的经验反馈事件，选择蒸汽发生器的n个部件作为评估对象，其中n≥1；

S2.根据各个部件的实际情况，选择相应的检测方式，以对各个部件进行检测获得在役检查数据；

S3.根据在役检查数据，计算各个部件的完整性指标；

S4.根据步骤S3中得到的完整性指标，计算蒸汽发生器的完整性指标

其中，IAI为蒸汽发生器完整性指标，CI₁为第一个部件的完整性指标，CI₂为第二个部件的完整性指标，CI_n为第n个部件的完整性指标，n₁为第一个部件的重要度权重，n₂为第二个部件的重要度权重，n_n为第n个部件的重要度权重。

进一步地，在步骤S3中各个部件的完整性指标小于等于1；在步骤S4中，每个部件的重要度权重均为1，蒸汽发生器的完整性指标为

其中，蒸汽发生器完整性指标IAI小于等于1。

进一步地，所述评估方法还包括以下步骤：

S5.若蒸汽发生器完整性指标IAI大于或等于第一预设值，则评价蒸汽发生器的完整性状态为优异；若蒸汽发生器完整性指标IAI小于第一预设值且大于或等于第二预设值，则评价蒸汽发生器的完整性状态为良好；若蒸汽发生器完整性指标IAI小于第二预设值，则评价蒸汽发生器的完整性状态为较差。

进一步地，步骤S5中，所述第一预设值为1，所述第二预设值为0.95。

进一步地，所述检测方式为形貌完整度检测和/或应力分布评估。

进一步地，在所述应力分布评估中，对目标部件进行三维建模和有限元力学分析计算，获得目标部件各处的多个应力值，并与第三预设值比较。

进一步地，获得的应力值的数量为M，在所述的M个应力值中，若存在m个大于或等于第三预设值的应力值，则目标部件的完整性指标为m/M。

进一步地，所述形貌完整度检测包括涡流检测和/或二次侧视频检测。

进一步地，在所述有限元力学分析计算中，将目标部件的缺陷形貌的不确定度和力学性能的不确定度按照蒙特卡洛方法进行处理。

进一步地，步骤S5还包括根据蒸汽发生器的完整性状态提出行动建议：

若蒸汽发生器的完整性状态为优异，则提示蒸汽发生器可安全服役；

若蒸汽发生器的完整性状态为良好，则提示可以对完整性指标小于0.95的部件进行维修；

若蒸汽发生器的完整性状态为较差，则提示必须对完整性指标小于0.95的部件进行维修，且提示在维修完成后对蒸汽发生器的完整性指标进行重新评估。

本发明具有下列优点：

a.系统、量化地对蒸汽发生器完整性进行评价，能够更准确的掌握蒸汽发生器的服役状态，有利于保障核安全；

b.根据蒸汽发生器的完整性给出建议，利于工作人员参考；

c.可根据实际情况调整选择检测方式，灵活便捷。

附图说明

图1是本发明实施例提供的蒸汽发生器完整性评估方法的流程图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的一个实施例中，提供了蒸汽发生器完整性评估方法，如图1所示，所述评估方法包括以下步骤：

S1.根据预设的蒸汽发生器在役检查计划和预先记录的经验反馈事件，选择蒸汽发生器的n个部件作为评估对象，其中n≥1；

S2.根据各个部件的实际情况，选择相应的检测方式，以对各个部件进行检测获得在役检查数据；

S3.根据在役检查数据，计算各个部件的完整性指标；

S4.根据步骤S3中得到的完整性指标，计算蒸汽发生器的完整性指标

其中，IAI为蒸汽发生器完整性指标，CI₁为第一个部件的完整性指标，CI₂为第二个部件的完整性指标，CI_n为第n个部件的完整性指标，n₁为第一个部件的重要度权重，n₂为第二个部件的重要度权重，n_n为第n个部件的重要度权重。

根据此方法，能够对蒸汽发生器完整度进行系统的评估，特别是计算中对加权平均思想的应用，可以提升关键部件对蒸汽发生器完整性指标的影响，弱化一些相对不重要的部件的完整性对蒸汽发生器完整性指标的影响，更准确地反映蒸汽发生器的完整性。重要度权重可以预设，也可以在应用中根据实际需求而修正。

所述检测方式可以为形貌完整度检测和/或应力分布评估，也可以为其它现有的检测方式，比如检测目标部件的电磁性能等。

在本发明的一个具体实施例中，采用所述应力分布评估，对目标部件进行三维建模和有限元力学分析计算，获得目标部件各处的多个应力值，并与第三预设值比较，第三预设值是一个达到要求的最低应力值。比如，获得的应力值的数量为M；在所述的M个应力值中，若存在m个大于或等于第三预设值的应力值，则目标部件的完整性指标为m/M，显然，此完整性指标的值落入区间[0，1]中。此方法量化地评估部件的完整性，利于后续量化评估蒸汽发生器整体的完整性。

在本发明的一个具体实施例中，所述形貌完整度检测包括涡流检测和/或二次侧视频检测，可以按需综合反映部件形貌的完整度。

在本发明的一个具体实施例中，在所述有限元力学分析计算中，将目标部件的缺陷形貌的不确定度和力学性能的不确定度按照蒙特卡洛方法进行处理，使得结果更符合统计规律，也更加准确。

对在本发明的一个具体实施例中，步骤S3中各个部件的完整性指标小于等于1。

在一些具体情况中，蒸汽发生器的参与评估的各个部件在重要性上没有明显差异，那么在步骤S4中，可以设置每个部件的重要度权重均为1，相应地，蒸汽发生器的完整性指标为

其中，蒸汽发生器完整性指标IAI小于等于1。

在本发明的一个实施例中，所述评估方法还包括以下步骤：

S5.若蒸汽发生器完整性指标IAI大于或等于第一预设值，则评价蒸汽发生器的完整性状态为优异；若蒸汽发生器完整性指标IAI小于第一预设值且大于或等于第二预设值，则评价蒸汽发生器的完整性状态为良好；若蒸汽发生器完整性指标IAI小于第二预设值，则评价蒸汽发生器的完整性状态为较差。此评价方式量化性强，准确度高。

在本发明的一个具体实施例中，步骤S5中，所述第一预设值为1，所述第二预设值为0.95，较高的预设值可以使得本方法对于蒸汽发生器的缺陷有较高的敏感性。

在本发明的一个具体实施例中，步骤S5还包括根据蒸汽发生器的完整性状态提出行动建议，以便于工作人员参考执行：

若蒸汽发生器的完整性状态为优异，则提示蒸汽发生器可安全服役；

若蒸汽发生器的完整性状态为良好，则提示可以对完整性指标小于0.95的部件进行维修；

若蒸汽发生器的完整性状态为较差，则提示必须对完整性指标小于0.95的部件进行维修，且提示在维修完成后对蒸汽发生器的完整性指标进行重新评估。

以下以一个具体情况为例，说明在实际生产中本发明的技术方案如何运用，需要主要的是，此仅为具体情况之一，既不代表所有的情况，也不限制本发明的保护范围：

Step 1.根据蒸汽发生器在役检查计划和内外部经验反馈事件，确定参与评估的蒸汽发生器部件；

Step 2.选择蒸汽发生器部件的完整性评估方法，根据在役检查数据，计算各部件的完整性指标。

Step 3.将各个部件的完整性指标进行按照公式(1)进行处理，计算得到蒸汽发生器的完整性指标。完整性指标为0＜IAI≤1.0的一个无量纲数，完整性指标越接近1，代表蒸汽发生器完整性状态越好，当所有部件的完整性指标都满足服役要求时，蒸汽发生器的完整性指标为1.0。当某部件的完整性指标满足服役要求时，其完整性指标达到最大值1，当某部件的完整性指标不满足服役性能要求时，其完整性指标为0-1之间的一个无量纲数，由此避免出现因某些部件的完整性指标优异而掩盖其他部件完整性指标较低的情况。

公式(1)：

式中：IAI—蒸汽发生器完整性指标；

CI₁—第1个部件的完整性指标

CI₂—第2个部件的完整性指标；

CI_n—第n个部件的完整性指标；

n—参与评估的蒸汽发生器部件数量；

Step 4.根据计算得到的蒸汽发生器完整性指标，评价蒸汽发生器的完整性状态，提出行动建议，如表1所示。

表1：

特别说明，选择蒸汽发生器部件的完整性评估方法时，需根据部件的实际情况选择，例如，对于整齐发生器的传热管：

当蒸汽发生器二次侧出现异物时，如果异物造成了传热管磨损/撞击，需要对被磨损/撞击的传热管进行完整性评估，具体如下：

大多数异物可以在大修期间通过异物抓取工具从蒸汽发生器二次侧取出，不会对传热管造成持续性磨损/撞击，即异物造成的缺陷不会继续扩展。只需评估异物当前造成的缺陷对传热管完整性的影响。完整性评估方法如下：①通过传热管涡流检测，并配合二次侧视频检查，分析传热管缺陷的形貌，应量化缺陷长度、深度、环向包角等尺寸信息；②根据传热管缺陷形貌表征结果，按照1:1比例进行缺陷三维建模；③从蒸汽发生器完工报告中查询传热管的力学性能信息，包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量和延伸率等；④进行有限元力学分析计算，将传热管缺陷形貌的不确定度和传热管力学性能的不确定度按照蒙特卡洛思想进行处理，获得各种设计工况下传热管缺陷处应力状态的分布，并与机组设计规范要求传热管应满足的最小应力值进行对比；⑤机组设计规范要求传热管应满足的最小应力值在传热管缺陷处应力状态的分布中的位置排序，即为传热管的完整性指标，例如：如果传热管缺陷处的应力分布整体大于机组设计规范要求的最小应力值，则该部件的完整性指标CI＝1，如果传热管缺陷处的应力状态的分布有95％的数据大于机组设计规范要求的最小应力值，则该部件的完整性指标CI＝0.95，以此类推。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种蒸汽发生器完整性评估方法，其特征在于，所述评估方法包括以下步骤：

S1.根据预设的蒸汽发生器在役检查计划和预先记录的经验反馈事件，选择蒸汽发生器的n个部件作为评估对象，其中n≥1；

S2.根据各个部件的实际情况，选择相应的检测方式，以对各个部件进行检测获得在役检查数据；

S3.根据在役检查数据，计算各个部件的完整性指标；

S4.根据步骤S3中得到的完整性指标，计算蒸汽发生器的完整性指标

其中，IAI为蒸汽发生器完整性指标，CI₁为第一个部件的完整性指标，CI₂为第二个部件的完整性指标，CI_n为第n个部件的完整性指标，n₁为第一个部件的重要度权重，n₂为第二个部件的重要度权重，n_n为第n个部件的重要度权重；

S5.若蒸汽发生器完整性指标IAI大于或等于第一预设值，则评价蒸汽发生器的完整性状态为优异；若蒸汽发生器完整性指标IAI小于第一预设值且大于或等于第二预设值，则评价蒸汽发生器的完整性状态为良好；若蒸汽发生器完整性指标IAI小于第二预设值，则评价蒸汽发生器的完整性状态为较差。

2.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，在步骤S3中各个部件的完整性指标小于等于1；在步骤S4中，每个部件的重要度权重均为1，蒸汽发生器的完整性指标为

其中，蒸汽发生器完整性指标IAI小于等于1。

3.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，步骤S5中，所述第一预设值为1，所述第二预设值为0.95。

4.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，步骤S2中，所述检测方式为形貌完整度检测和/或应力分布评估。

5.如权利要求4所述的评估方法，其特征在于，在所述应力分布评估中，对目标部件进行三维建模和有限元力学分析计算，获得目标部件各处的多个应力值，并与第三预设值比较。

6.如权利要求5所述的评估方法，其特征在于，获得的应力值的数量为M，在所述的M个应力值中，若存在m个大于或等于第三预设值的应力值，则目标部件的完整性指标为m/M。

7.如权利要求4所述的评估方法，其特征在于，所述形貌完整度检测包括涡流检测和/或二次侧视频检测。

8.如权利要求5所述的评估方法，其特征在于，在所述有限元力学分析计算中，将目标部件的缺陷形貌的不确定度和力学性能的不确定度按照蒙特卡洛方法进行处理。

9.如权利要求1或3所述的评估方法，其特征在于，步骤S5还包括根据蒸汽发生器的完整性状态提出行动建议：

若蒸汽发生器的完整性状态为优异，则提示蒸汽发生器可安全服役；

若蒸汽发生器的完整性状态为良好，则提示建议对完整性指标小于0.95的部件进行维修；

若蒸汽发生器的完整性状态为较差，则提示必须对完整性指标小于0.95的部件进行维修，且提示在维修完成后对蒸汽发生器的完整性指标进行重新评估。

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