14 декабря 2009

Неразрушающие методы диагностики и контроля металла

Создание новых методов диагностики и контроля основного металла и сварных соединений корпусов реакторов, оборудования, трубопроводов и внедрение их на энергоблоках имеет большое значение для безопасности атомных электростанций Украины.

Специалисты Национального научного центра «Харьковский физико-технический институт» с 1999 года ведут контроль механических свойств и структуры металла главных циркуляционных трубопроводов украинских энергоблоков с реакторами ВВЭР-1000 и ВВЭР-440 после длительной эксплуатации (100 и 150 тыс. часов соответственно). Впервые в мировой практике эти работы были осуществлены с помощью технологии отбора темплетов для микрообразцов без нарушения конструкционной целостности и прочности трубопроводов. На главных циркуляционных трубопроводах десяти энергоблоков Южно-Украинской, Запорожской и Ровенской АЭС определены прямыми методами механические свойства металла на растяжение после длительной эксплуатации: предел прочности, предел текучести, относительное и равномерное удлинение, ударная вязкость, характер разрушения образцов после испытаний, микроструктурные и структурно-фазовые изменения в процессе эксплуатации, твердость и микротвердость, состояние границ зерен, определяющих процессы охрупчивания. Анализ полученных данных показал, что после длительной эксплуатации наблюдается тенденция к охрупчиванию металла главного циркуляционного трубопровода. Разработано оборудование, которое после модернизации будет использовано для вырезки темплетов с корпуса реактора.

Выполнен комплекс работ по созданию атласа эксплуатационных дефектов в теплообменных трубках парогенераторов с реакторами ВВЭР-1000. С этой целью из демонтированного парогенератора были вырезаны фрагменты 150 дефектных трубок, проведен их вихретоковый контроль на системах, использующихся на Южно-Украинской и Запорожской АЭС, и проведено сравнение полученных результатов с результатами металлографического контроля. На основании сопоставления результатов вихретокового и металлографического контроля разработаны научно-обоснованные критерии глушения дефектных труб. Создан атлас эксплуатационных дефектов в теплообменных трубах, который используется персоналом служб контроля металла для определения по результатам вихретокового контроля типа дефектов и степени их опасности при дальнейшей эксплуатации парогенераторов.


Вырезка темплета с ГЦТ (энергоблок №3 ЮУ АЭС, ППР-2005)

Сотрудники ХФТИ также осуществили ряд комплексных мероприятий по определению механизма образования и развития трещин в зоне приварки «горячего» коллектора к корпусу парогенератора (сварные соединения № 111). Показано, что этот механизм представляет собой коррозию под напряжением. Предложены магнитные методы (коэрцитиметрия и магнитная память) для диагностического контроля напряженно-деформированного состояния сварных швов № 111. На шести энергоблоках (всего 24 парогенератора, 48 сварных швов) в течение последних шести лет регулярно проводятся магнитные измерения на сварных швах и околошовной зоне сварных соединений № 111. На основании проведенного диагностического контроля вырабатываются научно-обоснованные рекомендации по дальнейшей эксплуатации сварных швов № 111.

Магнитные методы могут быть эффективны и для диагностического контроля напряженно-деформированного состояния корпуса реактора ВВЭР-1000. Для их внедрения на АЭС Украины в ННЦ ХФТИ выполнен комплекс научно-исследовательских работ и опытно-конструкторских разработок. Проведен диагностический контроль напряженно-деформированного состояния шести корпусов реакторов Запорожской и Южно-Украинской АЭС. Определены наиболее «критические» точки, требующие постоянного контроля, в которых во время эксплуатации реактора могут зарождаться и развиваться процессы образования несплошностей.

Анализ достоинств и недостатков различных методов контроля и диагностики, используемых в атомной энергетике, показывает, что только на основании комплексного подхода, используя различные способы и методы, можно получить точную информацию о реальном состоянии металла оборудования и трубопроводов, дать научно-обоснованные рекомендации по безопасной эксплуатации энергоблоков и продлению проектного срока эксплуатации.


Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»
Украина, 61108, г. Харьков, ул. Академическая, д. 1 Тел.: 8-10-380-57-335-65-53, E-mail: ozhigov@kipt.kharkov.ua