TCNEA-核電廠常規(guī)島沖蝕敏感管線篩選管理要求

ICS27.120FORMTEXTCCSFORMTEXTF49??FORMTEXTT/CNEAT/FORMTEXTCNEAFORMTEXT××××—FORMTEXT××××FORMTEXT?????FORMTEXT核電廠常規(guī)島沖蝕敏感管線篩選管理要求FORMTEXTGuidelineforScreeningandManagementErosionSensitivePipeofConventionalIslandinNuclearPowerPlantsFORMTEXT點(diǎn)擊此處添加與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一致性程度的標(biāo)識(shí)FORMDROPDOWNFORMTEXT?????FORMTEXT××××-FORMTEXT××-FORMTEXT××發(fā)布FORMTEXT××××-FORMTEXT××-FORMTEXT××實(shí)施FORMTEXT標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布單位發(fā)布T/CNEA×XXX×前言 III1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14一般要求 25篩選原則 35.1前提條件 35.2管線分類(lèi) 36敏感管件篩選 36.1管線管件信息梳理 36.2管件篩選 37檢查計(jì)劃 47.1檢查計(jì)劃的制定 47.2檢查計(jì)劃的優(yōu)化 48檢查和監(jiān)督 48.1檢查方法 48.2檢查內(nèi)容和要求 49檢查數(shù)據(jù)評(píng)估與壽命預(yù)測(cè) 59.1評(píng)估流程 59.2最小設(shè)計(jì)壁厚 59.3初始壁厚的確定 69.4剩余壽命預(yù)測(cè) 7附錄A 8附錄B 9附錄C 10附錄D 11前??言本文件按照GB/T1.1—2020的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：福建寧德核電有限公司、蘇州熱工研究院有限公司、上海核工程研究設(shè)計(jì)院有限公司。本文件主要起草人：蒲晶菁、高超、劉忠、劉海濤、楊璋、張玉忠、蔣林中、龍磊軍、廖雪波、許裕乾。核電廠常規(guī)島沖蝕敏感管線篩選管理要求范圍本文件規(guī)定了核電廠常規(guī)島沖蝕敏感管線的篩選、檢查的管理要求。本文件適用于核電廠常規(guī)島由于發(fā)生汽蝕、液滴沖擊和閃蒸而造成的管線壁厚減薄管理，流體加速腐蝕（FAC）的管理不包括在內(nèi)。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T11344無(wú)損檢測(cè)接觸式超聲脈沖回波法測(cè)厚方法GB/T35388無(wú)損檢測(cè)X射線數(shù)字成像檢測(cè)檢測(cè)方法NB/T47013.7承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第7部分：目視檢測(cè)術(shù)語(yǔ)和定義下列定義和術(shù)語(yǔ)適用于本標(biāo)準(zhǔn)。沖蝕erosion固體表面受到小而松散的流動(dòng)粒子或汽泡潰滅沖擊，造成表層材料逐漸流失或表面損傷的一種特殊的磨損形式。對(duì)于核電廠常規(guī)島系統(tǒng)管線而言，主要包括汽蝕、閃蒸和液滴沖擊三種類(lèi)型。汽蝕cavitation當(dāng)流動(dòng)中的水流局部壓力下降至臨界壓力時(shí)，水中氣核成長(zhǎng)為汽泡，汽泡隨著水流流動(dòng)發(fā)生聚集和潰滅，固體表面受氣泡潰滅的反復(fù)作用造成表面材料逐漸流失的現(xiàn)象叫做汽蝕，又稱(chēng)空蝕。液滴沖擊liquiddropletimpingement（LDI）高速流動(dòng)的汽液兩相流沖擊材料表面，使得表面材料受沖擊作用而發(fā)生損傷的現(xiàn)象。閃蒸flashing 液體介質(zhì)在流動(dòng)過(guò)程中，壓力突然降低至飽和蒸汽壓以下，導(dǎo)致部分介質(zhì)汽化，體積快速膨脹，形成高速汽液兩相流，沖擊材料表面而引起的損傷現(xiàn)象。當(dāng)液體介質(zhì)通過(guò)調(diào)節(jié)閥或孔板等區(qū)域時(shí)，會(huì)發(fā)生劇烈的壓降現(xiàn)象，易產(chǎn)生閃蒸現(xiàn)象。管線piping由管道組成件構(gòu)成，用以輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量或控制流體流動(dòng)的裝置。管件pipefitting管道組成件的一個(gè)類(lèi)別，包括彎頭或彎頭、三通、異徑管和封頭等。一般要求核電廠常規(guī)島沖蝕預(yù)防性維修管理的工作流程，主要包括如下步驟，見(jiàn)圖1：結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件，收集整理相關(guān)基礎(chǔ)信息；對(duì)常規(guī)島相關(guān)系統(tǒng)管線的沖蝕敏感性進(jìn)行分類(lèi)；根據(jù)電廠停機(jī)檢修計(jì)劃等實(shí)際情況制定相應(yīng)檢查計(jì)劃；在執(zhí)行檢查后及時(shí)對(duì)檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估，優(yōu)化檢查計(jì)劃。圖1核電廠常規(guī)島沖蝕預(yù)防性維修管理流程圖篩選原則前提條件篩選前對(duì)常規(guī)島管線信息進(jìn)行收集和整理，基本信息應(yīng)包括：管線信息：系統(tǒng)編號(hào)、系統(tǒng)名稱(chēng)、管線編號(hào)等；管件信息：管件編號(hào)、管件類(lèi)別、管件壁厚、公稱(chēng)直徑等；材料信息：材料牌號(hào)、材料標(biāo)準(zhǔn)等；工況信息：介質(zhì)類(lèi)型、設(shè)計(jì)壓力、運(yùn)行壓力、設(shè)計(jì)溫度、運(yùn)行溫度、流量、流速等。管線分類(lèi)一類(lèi)管線，滿(mǎn)足以下條件的常開(kāi)管線。汽蝕一類(lèi)，針對(duì)含有節(jié)流孔板類(lèi)或流量調(diào)節(jié)閥類(lèi)管件的管線，依據(jù)以下原則進(jìn)行分類(lèi)：汽蝕指數(shù)σ≤5（σ計(jì)算方法見(jiàn)附錄1）；發(fā)生過(guò)汽蝕失效經(jīng)驗(yàn)反饋的管線；σ無(wú)法進(jìn)行計(jì)算的管線。閃蒸一類(lèi)，針對(duì)含有節(jié)流孔板類(lèi)或者流量調(diào)節(jié)閥類(lèi)管件，并且入口壓力高于介質(zhì)飽和蒸汽壓而出口壓力低于飽和蒸汽壓的管線，依據(jù)以下原則進(jìn)行分類(lèi)：下游汽液兩相流流速≥60m/s；發(fā)生過(guò)閃蒸失效經(jīng)驗(yàn)反饋的管線；下游兩相流流速無(wú)法確定的管線。液滴沖擊（LDI）一類(lèi)，針對(duì)介質(zhì)為汽液兩相流的管線，依據(jù)以下原則進(jìn)行分類(lèi)：不銹鋼材料，介質(zhì)流速≥110m/s的管線；碳鋼或低合金鋼材料，介質(zhì)流速≥100m/s的管線；鋁或鋁合金材料，介質(zhì)流速≥80m/s的管線；發(fā)生過(guò)液滴沖擊失效經(jīng)驗(yàn)反饋的管線；兩相流經(jīng)過(guò)流量控制閥、孔板、限流板等產(chǎn)生壓降的管件，其流速未知或無(wú)法測(cè)量的管線。二類(lèi)管線，滿(mǎn)足5.2.1.1～5.2.1.3的非常開(kāi)管線，或滿(mǎn)足以下條件的常開(kāi)管線。汽蝕二類(lèi)，針對(duì)含有節(jié)流孔板類(lèi)或流量調(diào)節(jié)閥類(lèi)液體介質(zhì)管線，依據(jù)以下原則進(jìn)行分類(lèi)：汽蝕指數(shù)5＜σ≤8。閃蒸二類(lèi)，針對(duì)含有節(jié)流孔板類(lèi)或者流量調(diào)節(jié)閥類(lèi)管件，并且入口壓力高于介質(zhì)飽和蒸汽壓而出口壓力低于飽和蒸汽壓的管線，依據(jù)以下原則進(jìn)行分類(lèi)：40m/s≤下游汽液兩相流流速＜60m/s。液滴沖擊（LDI）二類(lèi)，針對(duì)介質(zhì)為汽液兩相流的管線，依據(jù)以下原則進(jìn)行分析：不銹鋼材料，40m/s≤介質(zhì)流速＜110m/s的管線；碳鋼或低合金鋼材料，40m/s≤介質(zhì)流速＜100m/s的管線；鋁或鋁合金材料，40m/s≤介質(zhì)流速＜80m/s的管線。三類(lèi)管線，一類(lèi)和二類(lèi)之外的管線為三類(lèi)管線，受沖蝕影響可能性低。敏感管件篩選管線管件信息梳理分別根據(jù)附錄B、附錄C和附錄D梳理管線和管件信息。管件篩選按照第5章的分類(lèi)要求，對(duì)管線和管件進(jìn)行篩選分類(lèi)。針對(duì)液滴沖擊，在敏感管線篩選分級(jí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程判斷、內(nèi)外部經(jīng)驗(yàn)反饋篩選敏感管件，這些管件主要包括：流量控制閥、節(jié)流孔板、泵及其連接管；彎頭（含彎管）及其連接管；大小頭、變徑管及其連接管；三通管及其連接管；檢查計(jì)劃?rùn)z查計(jì)劃的制定一類(lèi)管線檢查周期不大于6年（電廠可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整），在一個(gè)檢查周期內(nèi)，應(yīng)對(duì)敏感管件進(jìn)行100%檢查；如系統(tǒng)中有運(yùn)行參數(shù)相同的并列管線，則選取一條管線的敏感管件進(jìn)行100%檢查，其余管線的敏感管件進(jìn)行20%抽查；二類(lèi)管線檢查周期不大于10年（電廠可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整），在一個(gè)檢查周期內(nèi)，應(yīng)對(duì)敏感管件進(jìn)行100%檢查；如系統(tǒng)中有運(yùn)行參數(shù)相同的并列管線，則選取一條管線的敏感管件進(jìn)行100%檢查，其余管線的敏感管件進(jìn)行20%抽查；三類(lèi)管線可不納入定期檢查計(jì)劃，只根據(jù)經(jīng)驗(yàn)反饋進(jìn)行針對(duì)性檢查。檢查計(jì)劃的優(yōu)化根據(jù)管件壁厚檢查數(shù)據(jù)及分析評(píng)價(jià)結(jié)果及時(shí)調(diào)整檢查周期、抽檢管件；根據(jù)內(nèi)外部經(jīng)驗(yàn)反饋，及時(shí)調(diào)整檢查周期、抽查比例。檢查和監(jiān)督檢查方法可通過(guò)無(wú)損檢測(cè)的方法對(duì)敏感管件局部減薄情況進(jìn)行檢查和監(jiān)督。無(wú)損檢測(cè)方法主要有超聲檢查（UT）、射線檢查（RT）、目視檢查（VT）等。超聲檢查（UT）應(yīng)按照GB/T35388中的規(guī)定進(jìn)行，射線檢查（RT）應(yīng)按照GB/T35388的規(guī)定進(jìn)行，目視檢查（VT）應(yīng)按照NB/T47013.7的規(guī)定進(jìn)行。通常情況下，宜采用超聲檢查（UT）方法進(jìn)行檢查。檢查內(nèi)容和要求超聲檢查：應(yīng)按照測(cè)厚程序在管線上繪制網(wǎng)格并實(shí)時(shí)測(cè)量，小于50mm的管徑無(wú)須繪制網(wǎng)格，應(yīng)按測(cè)線全線掃查，測(cè)最小值，網(wǎng)格繪制要求參照NB/T25033-2014附錄C進(jìn)行，繪制時(shí)，網(wǎng)格應(yīng)加密一倍，即d值減半。射線檢查：超聲測(cè)厚時(shí)發(fā)現(xiàn)有向網(wǎng)格起始/結(jié)束部位減薄的趨勢(shì)或測(cè)量點(diǎn)無(wú)法解釋的情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行射線檢測(cè)；對(duì)于小管徑的管子，由于無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量壁厚，可利用射線檢查來(lái)判定管壁的減薄情況；管線在投運(yùn)時(shí)，在不拆保溫的情況下，可利用射線檢測(cè)壁厚。目視檢查：在人可進(jìn)入管道內(nèi)部的情況下，可安排人進(jìn)入管道進(jìn)行目視檢查，如發(fā)現(xiàn)異常，再進(jìn)行超聲檢查；對(duì)于新更換的管件或已經(jīng)更換下來(lái)的管件進(jìn)行目視檢查，觀察偏心度、粗糙度等，為以后的管道跟蹤檢查提供數(shù)據(jù)。檢查數(shù)據(jù)評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)評(píng)估流程評(píng)估分析流程如圖2所示，圖中tmeas為最小測(cè)量壁厚（mm），tnom為名義壁厚（mm），tmin為最小設(shè)計(jì)壁厚（mm），Tp為檢測(cè)周期，Tlife為剩余壽命，Td為大修周期。圖2評(píng)估分析流程最小設(shè)計(jì)壁厚對(duì)于直管、彎頭和彎管，按式（1）計(jì)算tmin=P×D式中：tmin——最小設(shè)計(jì)壁厚，單位為毫米（mm）；P——管線設(shè)計(jì)壓力，單位為兆帕（MPa）；D0——管線外徑，單位為毫米（mm）；SE——材料在一定溫度下的許用應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；y——設(shè)計(jì)系數(shù)，如D0/tnom＜6，y=d/(d+D0)，d為管線內(nèi)徑（mm）；否則y=0.4。對(duì)于同軸或非同軸大小頭，兩端的tmin應(yīng)同與其相匹配的直管的tmin相等，大頭過(guò)渡區(qū)與圓錐區(qū)的tmin應(yīng)與大頭的tmin相等，小頭過(guò)渡區(qū)的tmin應(yīng)由圓錐區(qū)的tmin平滑過(guò)渡到小頭區(qū)的tmin。對(duì)于三通和支管連接處，除了按照相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)要求的管件外，其它管件的tmin應(yīng)同與其相匹配的直管的tmin相等。初始壁厚的確定對(duì)于投入運(yùn)行前已有原始壁厚數(shù)據(jù)的管件，取原始測(cè)量值作為其初始壁厚（tinit）。對(duì)于投入運(yùn)行前未積累原始壁厚數(shù)據(jù)的管件，需依據(jù)投運(yùn)后的首次壁厚測(cè)量值、同類(lèi)管備件的壁厚測(cè)量值等數(shù)據(jù)按照下述方法對(duì)tinit進(jìn)行估算。管徑大于DN50管件tinit估算直管——將直管段上所有大于tnom的測(cè)量值的平均值作為tinit。如果測(cè)量值均小于tnom，則取tnom作為該管段的tinit。三通——將三通主管和直管分別按照直管進(jìn)行評(píng)估，將評(píng)估的結(jié)果分別作為各自的初始壁厚。彎頭——首先應(yīng)計(jì)算彎頭內(nèi)彎、外彎上的tinit；在內(nèi)彎或外彎處將沿軸線方向上的一列測(cè)量值中大于tnom的測(cè)量值的平均值作為內(nèi)彎或外彎的tinit，如果測(cè)量值均小于tnom，那么取tnom作為初始壁厚。根據(jù)彎頭成形條件，彎頭壁厚應(yīng)由外彎向內(nèi)彎由小到大逐漸過(guò)渡，將內(nèi)彎和外彎的tinit線性分配到這些區(qū)域。大小頭——首先分別估算大頭、小頭的tinit。將大頭或小頭測(cè)量環(huán)上所有大于tnom的測(cè)量值的平均值作為大頭或小頭的tinit。從大頭到小頭壁厚均勻過(guò)渡，根據(jù)大頭、小頭tinit線性分配到這些區(qū)域的測(cè)量環(huán)上即得到這些測(cè)量環(huán)區(qū)域的tinit。如果該測(cè)量環(huán)上所有測(cè)量值均小于tnom，則取tnom作為管段的tinit。管徑小于DN50管件tinit估算。直管、三通、彎頭——取名義壁厚作為tinit。大小頭——大頭或小頭的名義壁厚作為大頭或小頭的tinit，在除大頭和小頭以外的區(qū)域，將大頭、小頭tinit線性分配到這些區(qū)域的測(cè)量環(huán)上即得到這些測(cè)量環(huán)區(qū)域的tinit。如果管件有同批次備件，則測(cè)量備件管件tinit作為在役管件tinit的參考值。剩余壽命預(yù)測(cè)如缺陷評(píng)估結(jié)果表明管件需立即進(jìn)行修復(fù)或更換，則無(wú)需進(jìn)行剩余壽命預(yù)測(cè)；如結(jié)果表明tmeas大于tmin，則需對(duì)管件剩余壽命進(jìn)行計(jì)算，以此判斷管件在下個(gè)檢測(cè)周期內(nèi)能否繼續(xù)使用。對(duì)于僅有一次檢測(cè)數(shù)據(jù)情況，首先需確定每個(gè)減薄區(qū)域的tinit，tinit與tmeas的差值即為此減薄區(qū)域的腐蝕量，腐蝕量和服役時(shí)間的比值即此減薄區(qū)域的腐蝕速率，所有減薄區(qū)域（1，2，……，i）腐蝕速率的最大值即管件的腐蝕速率，按式（2）、式（3）計(jì)算：Wi=tinit-t式中：Wi——減薄區(qū)域i的腐蝕速率，單位為毫米每年（mm/y）；T——管件服役時(shí)間，單位為年（y）。W=max?(W1，W式中：W——管件腐蝕速率，單位為毫米每年（mm/y）。對(duì)于有兩次及以上檢測(cè)數(shù)據(jù)情況，則采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方法進(jìn)行計(jì)算。每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的腐蝕速率是指兩次檢測(cè)數(shù)據(jù)的差值與檢測(cè)周期的比值。管件的腐蝕速率是指所有網(wǎng)格點(diǎn)腐蝕速率的最大值，按式（4）、式（5）計(jì)算。Wn=(tn式中：Wn——第n個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的腐蝕速率，單位為毫米每年（mm/y）；tn——第n個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)第一次測(cè)量壁厚，單位為毫米（mm）；tn′——第n個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)第二次測(cè)量壁厚，單位為毫米（mm）；Tn——第n個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)兩次測(cè)量間隔時(shí)間，單位為年（y）。W=max?(W1，W式中：W——管件腐蝕速率，單位為毫米每年（mm/y）。管件剩余壽命等于測(cè)量最小壁厚和設(shè)計(jì)最小壁厚之差與管件腐蝕速率及安全因子乘積之比，即：Tlife=(tmeas式中：Tlife——管件剩余壽命，單位為年（y）；W——管件磨損速率，單位為毫米每年（mm/y）；SF——安全系數(shù)，一般取1.1。對(duì)如下特殊情況則需做進(jìn)一步考慮：檢查計(jì)劃之外的管線、不確定運(yùn)行工況的管線、孔板和調(diào)節(jié)閥下游管線、核安全相關(guān)管線、高能且位于安全相關(guān)設(shè)備附近管線及發(fā)生過(guò)經(jīng)驗(yàn)反饋