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大亚湾核电站抽汽疏水管道断裂失效原因和改造

余文东  
【摘要】:自2001年12月第8次大修开始大亚湾核电站两台机组GSS110/210DI、AHP107/205DI所属疏水管线频繁出现开裂泄漏,开裂位置主要发生在疏水器到闪蒸箱之间的阀门、弯头、三通、节流孔板前后的焊缝附近。 GSS AHP系统抽汽管道的疏水管路系统的功能是将抽汽管道内的凝结水排往冷凝器的FLASHBOX,避免蒸汽夹带水珠高速流动对管道造成水击或大量积水时产生水锤对管道造成严重损坏。疏水管路系统设计有电动调节阀旁路,用于机组刚启动至30%负荷这段时间内通过电动调节阀控制凝结水的排放。机组功率大于30%以后改由疏水器管路进行自动疏水。疏水器及上游管道内介质为对应抽汽管道工作压力下的饱和水,疏水器开启后上游管道和疏水器内的凝结水受压差的驱动开始迅速流动,凝结水在通过疏水器出口时被节流降压,部分饱和水吸收汽化潜热迅速转变成蒸汽,在下游管道内变成了两相流。高速流动的水汽两相流对管道产生严重的冲蚀。 通过对发生泄漏和断裂的GSS和AHP管线进行综合检查、取样试验和主要原因分析认为:该案例是复杂工况条件下由多因素导致的早期失效。汽水介质的冲蚀作用导致了裂纹源的产生,裂纹源在振动疲劳作用下不断扩展,造成管线频繁泄漏和断裂,主要原因是冲蚀和振动疲劳的交互作用。 为此,我们按照主要原因提出改造方案: 1、改变管道、节流孔板本身的尺寸结构,如增大管道的内径、改变节流孔板的结构、尺寸等,以降低冲蚀作用。 2、使焊缝远离变截面部件下游的冲蚀区域,可减轻冲蚀的影响。但要注意,对于目前运行工况和结构形式的节流孔板来说,即使焊缝远离冲蚀区域,由于严重减薄和冲蚀坑,节流孔板下游附近区域仍将是高应力区。冲蚀坑在疲劳交变应力的作用下终将诱发裂纹、导致该部位管壁提前断裂。 3、对于三通、弯头这两种部件,还需要考虑减小管系应力、减小弯头的椭圆度和曲率半径以减小附加弯曲应力。 大亚湾核电站对运行中发生断裂的GSS和AHP疏水管线按上述分析结果和方案设计实施改造后,至今这些管道未再发生断裂事件。


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