ВНЕДРЕНИЕ на Ростовской АЭС и Балаковской АЭС устройств для снижения напряжениЙ В ЗОНЕ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ № 000 узлА приварки «ГОРЯЧЕГО» коллектора теплоносителя К ПАТРУБКУ ДУ1200 ПГВ-1000М МЕТОДОМ ОБДУВА ВОЗДУХОМ
, ,
«Центрэнерго», Москва, Россия
, ,
«Гидропресс», Подольск, Россия
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время на АЭС с ВВЭР-1000 зафиксировано наличие повреждений в зоне сварного соединения № 000 узла приварки «горячего» коллектора теплоносителя к патрубку Ду 1200 ПГВ-1000М. Повреждения коллекторов обусловлены образованием трещин различной протяженности, вызванным совокупным воздействием напряжений на уровне предела текучести и коррозионно-активной среды на металл коллектора, проявляющего склонность к замедленному деформационному коррозионному растрескиванию в температурном интервале 260-280оС.
Для снижения растягивающих напряжений на галтели «кармана» коллектора и в зоне сварного соединения № 111 был предложен метод охлаждения подаваемым воздухом наружных слоев металла в указанной зоне на (50-120) ОС.
В 2011г. разработано расчетное обоснование внедрения устройства для снижения напряжений в узле приварки коллектора теплоносителя ПГВ-1000М. Расчетный анализ показал, что для ПГ с охлаждением воздухом узла соединения «горячего» коллектора теплоносителя с патрубком корпуса, статическая и циклическая прочность данного узла отвечает требованиям норм расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок ПНАЭ Г и имеет существенно меньшую (до 54%) величину накопленной циклической повреждаемости на галтели «кармана» коллектора по сравнению с конструкцией ПГ без обдува воздухом. В соответствии с расчетным обоснованием при охлаждении наружной поверхности рассматриваемой зоны на (50-120) ОС происходит существенное снижение (до 37%) растягивающих напряжений на галтели «кармана» коллектора, что позволяет повысить надежность эксплуатации узла соединения коллектора теплоносителя с патрубком корпуса ПГ.
В соответствии с отраслевой «Программой мероприятий по обеспечению целостности и обоснованию надежности узла приварки коллектора к корпусу парогенератора ПГВ-1000 АЭС с ВВЭР-1000» на Ростовской и Балаковской АЭС были разработаны технические решения об оснащении ПГ оборудованием для снятия напряжений, НИЦЭ «Центрэнерго» было разработано и согласовано в установленном порядке техническое задание на проектирование системы подвода воздуха к охлаждаемой зоне ПГ, проектно-сметная документация, изготовлено и поставлено на АЭС необходимое оборудование. В соответствии с указанными документами на парогенераторах 1YB10W01 Ростовской АЭС и 1YB20W01 Балаковской АЭС в ППР-2012 произведен монтаж и выполнены ПНР устройства для снижения напряжений в узле приварки коллектора теплоносителя к корпусу ПГ (УСНК) методом обдува воздухом.
ОПИСАНИЕ устройства для снижения напряжений в узле приварки коллектора теплоносителя к корпусу ПГ (УСНК) методом обдува воздухом
УСНК служит для снижения растягивающих напряжений на галтели «кармана» «горячего» коллектора и в зоне сварного соединения № 000 методом охлаждения наружных слоев металла воздухом на парогенераторах 1YB10W01 Ростовской АЭС и 1YB20W01 Балаковской АЭС. Для этого смонтированная система обеспечивает подачу воздуха кожуха, установленного на узел соединения «горячего» коллектора теплоносителя с патрубком Ду 1200 и отвод нагретого воздуха в бокс ПГ.
Принципиальная схема системы подвода воздуха представлена на рисунке 1.
Рис. 1 – Принципиальная схема системы подвода воздуха.
Необходимое избыточное давление в воздушном тракте реализовано за счет установки двух вентиляторов радиально-осевого типа (основного и резервного) с частотным регулированием оборотов. Данные вентиляторы не имеют аналогов в России, были изготовлены по специальному заказу с использованием электродвигателей зарубежного производства с целью выполнения заложенных в проекте нестандартных аэродинамических параметров (высокого избыточного давления 2324 Па±4% на напоре при малом расходе 6200 м3/ч±10%). Ввиду ограниченного количества свободного места в гермообъеме вентиляторы в боксе парогенераторов размещены вертикально с последовательным их подключением в линию подвода воздуха к кожуху. При отказе основного вентилятора, подача воздуха для охлаждения узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора обеспечивается от резервного вентилятора. В процессе ПНР зафиксировано, что при различных вариантах работы системы аэродинамические характеристики двух вентиляторов практически одинаковы. Подвод и отвод воздуха осуществляется из и в объем бокса ПГ.
В обстройке РО на Ростовской и Балаковской АЭС установлены шкафы управления электродвигателями вентиляторов вместе с частотным преобразователем, предназначенным для регулировки частоты оборотов и автоматического поддержания расхода в зависимости от температуры подаваемого воздуха.
В процессе выполнения работы на кожухи (рис. 2) коллектора ПГ была разработана проектно-конструкторская документация, в соответствии с которой были изготовлены 2 изделия - для ПГ Ростовской и Балаковской АЭС. Специалистами НИЦЭ «Центрэнерго» и «Гидропресс» была произведена примерка изделия на заводе-изготовителе. Кожухи имеют разборную конструкцию, что облегчает их транспортировку в гермообъеме РО и позволяет быстро осуществить демонтаж и монтаж в процессе ППР. Материал кожуха, входящего и отводящего патрубков – коррозионно-стойкая сталь марки 08Х18Н10Т. Для обеспечения надежного и разъемного соединения кожуха с воздуховодом на входном и выходном патрубках установлен фланец посредством приварки без изменения конфигурации кожуха.
Сброс отводимого воздуха от кожуха производится в бокс ПГ. Визуальное обследование смонтированной системы после монтажа показало, что отводимый от кожуха поток воздуха не попадает на импульсные линии уровнемеров, на датчики системы контроля концентрации водорода (СККВ) и элементы РУ.
С целью недопустимости повреждений воздуховодов на подводящем и отводящем воздуховодах установлены устройства – гибкие вставки, компенсирующие тепловые перемещения ПГ при разогреве – расхолаживании РУ. Изготовленные гибкие вставки предусматривают работу в условиях гермообъема на действующих АЭС.
Помимо технологической части в УСНК предусмотрена и смонтирована система экспериментального контроля с выводом показаний на фрагмент ИВС/УВС и архивированием данных.
Измерение температуры металла наружной поверхности зоны сварного соединения № 000 осуществляется в пяти точках, в том числе в зоне напротив входа и выхода охлаждающего воздуха в кожух и из кожуха. В качестве измерителей применены термопреобразователи сопротивления (ТС) типа СП-02. Каждый ТС был установлен в поверхностную термоконтактную гильзу. Крепление всех пяти гильз на поверхности металла коллектора осуществлялось с помощью хомутов. С целью снижения влияния холодного воздуха на показания ТС, на гильзу с ТС была последовательно установлены чехол из фольги и прокладка из асбестовой ткани.
Для измерения температуры охлаждающего воздуха на входе и выходе из кожуха на примыкающем участке воздуховода смонтированы врезки и установлены ТС.
С целью автоматического поддержания расхода подаваемого воздуха посредством частотного регулирования оборотов двигателей в системе на подводящем воздуховоде установлен погружной датчик температуры, предназначенный для измерения температуры подаваемого воздуха и передачи сигнала в шкаф управления вентиляторами.
В системе предусмотрено измерение перепада давления воздуха на кожухе, для чего на примыкающем и отводящем участках воздуховода к кожуху были врезаны импульсные трубки.
РЕЗУЛЬТАТЫ ПУСКОНАЛАДОЧНЫХ РАБОТ
После завершения монтажных работ на энергоблоке №1 Ростовской АЭС сотрудниками НИЦЭ «Центрэнерго» проведены индивидуальные испытания УСНК в состоянии энергоблока «Останов для ремонта» в соответствии с разработанной рабочей программой. Согласно результатам пуско-наладочных испытаний фактические характеристики оборудования данной системы соответствуют проектным требованиям и требованиям программы пусконаладочных испытаний, что свидетельствует о верности заложенных в проект технических решений.
После завершения разогрева реакторной установки энергоблока и стабилизации значений температур системы подвода воздуха и корпуса ПГ были проведены комплексные испытания вышеуказанной системы с целью определения диапазона частотного регулирования оборотами электродвигателей вентиляторов для снижения температуры металла наружной поверхности зоны сварного соединения № 000 в необходимом диапазоне значений (50¸120)°C. Контроль изменения указанной температуры производился по показаниям термопреобразователей сопротивления, установленным на металле коллектора.
В процессе испытаний было зафиксировано нехарактерное снижение показаний термопреобразователей сопротивления, находящихся на металле коллектора напротив входного патрубка кожуха. По нашему мнению, данное снижение температуры металла связано с турбулизацией потока воздуха в зоне напротив входа охлаждающего воздуха в кожух, с конструктивной особенностью крепления термопреобразователей к металлу, приводящих к захолаживанию ТС и искажению показаний. Учитывая вышесказанное, а также необходимость демонтажа системы температурного контроля в ППР-2014 было принято решение использовать в ходе дальнейших комплексных испытаний критерий завершения ПНР по температуре подводящего и отводящего воздуха.
В результате комплексных испытаний УСНК парогенератора №1 энергоблока №1 Ростовской АЭС (рис.3,4):
- выполнен контроль за изменением температуры воздуха на входе в кожух, температуры воздуха на выходе из кожуха, температур металла наружной поверхности зоны сварного соединения № 000, температуры металла нижней части ПГ 1YB10W01, температуры в помещении центрального зала ГА-701 при работе вентиляторов на частотах (10, 20, 30, 35, 40, 45, 50) Гц;
- выполнена проверка работоспособности системы подвода воздуха при работе основного вентилятора на значении частоты регулирования оборотами электродвигателей 20 Гц в течение 24 часов;
- подтверждена возможность поддержания разницы значений температур между входящим в кожух и выходящим из него потоками воздуха не менее 18оС.
- для каждого вентилятора определен диапазон частотного регулирования оборотов электродвигателя;
- определено оптимальное значение частоты регулирования оборотами электродвигателей и выполнена проверка работы системы в автоматическом режиме.
 |
Рис.3 Комплексные испытания УСНК. Парогенератор №1. Энергоблок №1. Ростовская АЭС. Изменения показаний 1TL20T01B1(т-ра на входе в кожух); 1TL20T02B1(т-ра на выходе из кожуха); 1TL20T03B1, 1TL20T04B1, 1TL20T05B1, 1TL20T06B1, 1TL20T07B1 (т-ра металла коллектора ПГ); 1YB10Т04 (т-ра корпуса ПГ, низ), 1TQ00Т05 (т-ра в ЗКД); 1TL20P01B1(перепад давления на кожухе). Gm – макс. расход воздуха.
В соответствии с требованиями рабочей программы выполнена проверка работоспособности системы подвода воздуха при работе вентилятора в автоматическом режиме работы на значении частоты регулирования оборотами электродвигателей 20 Гц в течение 24 часов (рис. 4).
В результате выполнения мониторинга за работой системы были сделаны следующие выводы:
- система работоспособна;
- замечаний, нарушений и отклонений от проектных параметров не зафиксировано;
- подтверждена возможность работы системы в автоматическом режиме;
- подтверждена возможность автоматического поддержания разницы значений температур между входящим в кожух и выходящим из него потоками воздуха не менее 18оС;
- разница значений температур между входящим и выходящим из кожуха потоками воздуха составила 38,4оС при работе системы в автоматическом режиме, что удовлетворяет требованиям приемочного критерия рабочей программы;
- температура в помещении центрального зала при работе системы не изменилась.
На 25.03.2013г. на Балаковской АЭС ведутся завершающие работы по испытаниям УСНК. Результаты ПНР подтвердили работоспособность системы в соответствии с проектными требованиями.
В соответствии с полученными в ходе мониторинга данными и их анализом на Ростовской и Балаковской АЭС выполняются работы по переводу системы в опытно-промышленную эксплуатацию (ОПЭ). В процессе ее проведения должно быть установлено соответствие технических характеристик УСНК техническому заданию и возможность применения УСНК на АЭС с РУ ВВЭР по назначению в полном объеме.
Подтверждение работоспособности УСНК в проектных режимах работы энергоблока будет осуществляться посредством мониторинга технологических параметров, количества, величины и динамики развития дефектов (индикаций) в металле узла приварки коллектора теплоносителя к патрубку Ду1200 с дальнейшим принятием отраслевого решения о внедрении УСНК в промышленную эксплуатацию на АЭС с ВВЭР-1000.
ВЫВОДЫ
1. Система подвода воздуха к устройству снижения напряжений в металле сварного соединения № 000 приварки «горячего»коллектора первого контура к ПГ спроектирована и смонтирована в точном соответствии с проектными требованиями.
2. Система подвода воздуха к устройству снижения напряжений работоспособна во всех режимах эксплуатации и поддерживает необходимую разницу значений температур между входящим и выходящим из кожуха воздухом, что обеспечивает необходимое снижение температуры металла наружной поверхности зоны сварного соединения № 000.
3. Замечаний, нарушений, отклонений в работе системы на всем протяжении пусконаладочных испытаний не зафиксировано.
4. Полученные при проведении комплексных испытаний и мониторинга системы данные свидетельствуют об отсутствии влияния работы УСНК на температуру в ЗКД.
5. По результатам проведения опытно-промышленной эксплуатации будет разработано и принято отраслевое решение о внедрении УСНК в промышленную эксплуатацию на АЭС с ВВЭР-1000.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. «Внедрение устройства для снижения напряжений в узле приварки «горячего» коллектора теплоносителя ПГВ-1000М». Расчетное обоснование №РО.0.YB. ЦЭ.12.11. – М., НИЦЭ «Центрэнерго», 2011г.
2. Техническое задание на проектирование внешней системы подвода воздуха для охлаждения сварного соединения № 000 узла приварки «горячего» коллектора теплоносителя к патрубку Ду1200 парогенератора №2 энергоблока №1 Балаковской АЭС и парогенератора №1 энергоблока №1 Ростовской АЭС. №ТЗ. YB. ЦЭ.01.12. – М., НИЦЭ «Центрэнерго», 2012г.
3. Акт «О проведении испытаний по программе № РП. YB. ЦЭ.08.12» №24-31/201 от 01.01.2001г. – Волгодонск, Ростовская АЭС, 2012г.
4. Акт «О проведении комплексных испытаний по программе № РП.1.YB. ОИТПЭ/372» № ОИТПЭ-2-02/52 от 01.01.2001г. – Балаково, Балаковская АЭС, 2013г.
5. Программа опытно - промышленной эксплуатации устройства для снижения напряжения в узле приварки коллектора теплоносителя ПГВ-1000М на энергоблоках №1 Ростовской АЭС (1YB10W01) и Балаковской АЭС (1YB20W01). №ПР. ОПЭ. YB. ЦЭ.02.13. – М., НИЦЭ «Центрэнерго», 2013г.
