Отправить статью по E-mail 
Исследование закономерностей напряженно-деформированного состояния при локальном утонении в прямолинейных участках трубопроводов
- Авторы: Кузьмин Д.А.1, Андреенкова А.В.1
-
Учреждения:
- АО «Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций»
- Выпуск: Том 15, № 5 (2019)
- Страницы: 384-391
- Раздел: Динамика конструкций и сооружений
- URL: https://journal-vniispk.ru/1815-5235/article/view/346293
- DOI: https://doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-5-384-391
- ID: 346293
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Актуальность. На АЭС содержится большое количество оборудования и трубопроводов, подверженных эрозионно-коррозионному износу. В результате сочетания различных параметров - типоразмеров (диаметры, толщина стенок), эксплуатационных параметров (внутреннее давление, температура), марок сталей и типов элементов - количество расчетных случаев составляет десятки тысяч, не считая возможных форм утонений. В процессе технического обслуживания и ремонта на станциях проводят оценку соответствия фактических и допускаемых значений толщины стенок. Для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов введены поправочные функции к нормативным зависимостям, учитывающие форму утонения, для определения допустимых утонений. Цель. Поставлена задача определить влияние форм локальных утонений на напряженно-деформированное состояние и критическое утонение для прямолинейных участков трубопроводов, подверженных механизму эрозионнокоррозионного износа с учетом аварийных режимов. Методы. Для определения допускаемых значений коэффициентов концентрации напряжений трубопроводов, подверженных эрозионно-коррозионному износу, были использованы требования федеральных норм и правил с учетом аварийных режимов эксплуатации. Для исследования коэффициентов концентрации напряжений использовался метод конечных элементов и аналитические методы для различных форм, размеров и глубин утонений. Результаты. Разработан метод, который позволяет получить допускаемые значения коэффициентов концентрации напряжений для аварийных режимов эксплуатации, что позволяет определить допускаемую глубину утонения в аварийных режимах - критерий сверху. Проведены исследования по определению коэффициентов концентрации напряжений при локальном утонении для различных форм этих утонений. Определены зависимости коэффициентов концентрации от геометрических параметров локального утонения при заданной толщине стенки для прямолинейного участка трубопровода. В результате исследований построены зависимости глубины утонений от коэффициентов концентраций для прямолинейных участков трубопроводов, получена мастер-кривая. Проведенные исследования учитывают нагрузку от внутреннего давления и изгибающего момента.
Об авторах
Дмитрий Александрович Кузьмин
АО «Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций»
Автор, ответственный за переписку.
Email: Andreenkova26@list.ru
кандидат технических наук, начальник отдела надежности
Российская Федерация, 109507, Москва, ул. Ферганская, 25Анастасия Валерьевна Андреенкова
АО «Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций»
Email: Andreenkova26@list.ru
магистр, инженер 1 категории
Российская Федерация, 109507, Москва, ул. Ферганская, 25Список литературы
- Povarov O.A., Tomarov G.V., Zharov V.N. (1990). Eroziya-korroziya elementov turbinnyh ustanovok nasyshchennogo para [Erosion-corrosion of elements of turbine units of saturated steam]. Teploenergetika [Thermal Engineering], (12), 21–32. (In Russ.)
- Stepanov I.A. (1994). Monitoring ostatochnogo resursa oborudovaniya AES po pokazatelyam korrozionnomekhanicheskogo iznosa konstrukcionnyh materialov [Monitoring the residual life of NPP equipment by indicators of corrosion-mechanical wear of structural materials]. Teploenergetika [Thermal Engineering], (5), 36–39. (In Russ.)
- Fillips M. (1969). Vliyanie himicheskoj obrabotki vody i osobennostej konstrukcii na korroziyu trubchatyh podogrevatelej pitatel'noj vody iz uglerodistoj stali [The effect of chemical water treatment and structural features on the corrosion of tubular carbon steel feed water heaters]. Energeticheskie mashiny i ustanovki [Power machines and installations], (2), 42–50. (In Russ.)
- Tokohash S., Horinuti T. (1974). Gidrodinamicheskie sily, vyzyvayushchie udarnuyu korroziyu vhodnyh koncov trubok iz uglerodistoj stali v podogrevatelyah vysokogo davleniya [Hydrodynamic forces causing shock corrosion of carbon steel inlet ends in high pressure heaters]. Novosti zarubezhnoj tekhniki [News of foreign technology], (95), 5–25. (In Russ.)
- Wu P.C.S. (1990). Pipe wall thinning in US light water reactors. IAEA Vienna: Proceedings of Specialists Meeting Organized by the Inter. Atom. Energy Agency (Vienna, 12–14 September 1988) (pp. 41–42).
- Vivekanand Kain. (2014). Flow Accelerated Corrosion: Forms, Mechanisms and Case Studies. Procedia Engineering, (86), 576–588. doi: 10.1016/j.proeng.2014. 11.083
- Kuz'min D.A. (2016). Investigation of the conditions of safety ensure of the main circulating pipeline on the basis of the LBB concept. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings, (5), 16–23. (In Russ.)
- Xiaohui Chen, Shuang Fang, Haofeng Chen. (2019). Stress concentration factor and fatigue analysis of a lateral nozzle with local wall thinning. Engineering Failure Analysis, 105. doi: 10.1016/j.engfailanal.2019.07.004
- Fratila Marcu. (2012). Considerations on the stresses concentration factor. Journal of Engineering Studies and Research, 18(4). doi: 10.29081/jesr.v18i4.148
- Shim D.J., Choi J.B., Kim Y.J., Kim J.W., Park C.Y. (2012). Assessment of Local Wall Thinned Pipeline Under Combined Bending and Pressure. International Journal of Modern Physics B, 17(8–9), 1870–1876. DOI: 10.1142/ S0217979203019800
- Pástor M., Frankovský P., Hagara M., Lengvarský P. (2018). The use of optical methods in the analysis of the areas with stress concentration. Journal of Mechanical Engineering, 68(2), 61–76.
- Velikoivanenko E.A., Rozynka G.F., Milenin A.S., Pivtorak N.I. (2015). Ocenka rabotosposobnosti magistral'nogo truboprovoda s lokal'nym utoneniem stenki pri remonte dugovoj naplavkoj [Performance assessment of the main pipeline with local thinning of the wall during repair by arc surfacing]. Avtomaticheskaya svarka, (1), 22–27. (In Russ.)
- Yurmanov E.V., Yurmanov V.A., Gushchin V.N., Arhipov O.P., Shut'ko K.I., Aleshin A.V. (2018). Ocenka korrozionnogo utoneniya oborudovaniya i truboprovodov SVB energobloka No. 3 Smolenskoj AES v usloviyah ekspluatacii do 45 let [Assessment of corrosion thinning of equipment and pipelines of important systems for the safety of Unit 3 of Smolensk NPP under operating conditions up to 45 years]. Godovoj otchet NIKIET-2018. (In Russ.)
- Tomarov G.V., Sрipkov A.A., Komissarova T.N. (2019). Lokal'naya eroziya-korroziya svarnyh soedinenij truboprovodov energoblokov AES: osobennosti mekhanizma i preduprezhdenie povrezhdenij [Local erosion-corrosion of welded joints of pipelines of NPP power units: mechanism features and damage prevention]. Teploenergetika, (2), 76–86. (In Russ.)
- Byvsheva O.I., Faskhutdinov A.A., Haziahmetov M.F., Yunusova F.T. (2015). Sposoby ocenki ostatochnogo resursa tekhnologicheskih truboprovodov [Methods of estimation of residual resource of technological pipelines]. Ekspertiza promyshlennoj bezopasnosti i diagnostika opasnyh proizvodstvennyh ob"ektov [Examination of industrial safety and diagnostics of hazardous production facilities], (5), 137–139. (In Russ.)
- Nikulina M.M., Abakarov A.M. (2019). Vliyanie korrozii na napryazhennoe sostoyanie izognutoj truby [Influence of corrosion on the stress state of a bent pipe]. Processy upravleniya i ustojchivost', (1), 107–111. (In Russ.)
- Birger I.A., Shorr B.F., Iosilevich G.B. (1979). Raschet na prochnost' detalej mashin: spravochnik. 3-e izd., pererab. i dop. [Calculation of the strength of machine parts: reference book. 3rd ed.]. Moscow, Mashinostroenie Publ. (In Russ.)
- Timoshenko S.P., Gud'er Dzh. (1979). Teoriya uprugosti. 2-e izd. [Theory of elasticity. 2nd ed.]. Moscow, Nauka Publ. (In Russ.)
- PNAE G-7-002-86. Normy rascheta na prochnost' oborudovaniya i truboprovodov atomnyh energeticheskih ustanovok [Norms of calculation for strength of equipment and pipelines of nuclear power plants]. (1989). Gosatomnadzor SSSR. Moscow, Energoatomizdat Publ. (In Russ.)
- Arkadov G.V., Getman A.F., Rodionov A.N. (2010). Nadezhnost' oborudovaniya i truboprovodov AES i optimizatsiya ikh zhiznennogo tsikla (veroyatnostnye metody) [The reliability of the equipment and pipelines of nuclear power plants and optimisation of their life cycle (probabilistic methods)]. Moscow: Energoizdat Publ. (In Russ.)
Дополнительные файлы
