核电站二回路管道系统的FAC教学内容.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,击此处单编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,核电站二回路管道系统的FAC,一、,FAC,背景,1.1,典型,FAC,事件,-1,1986,年,12,月,9,日，美国,Surry,核电厂,2,号机组凝结水管线上的一个,18,英寸弯头运行时突然破裂，造成,4,死,4,伤的严重后果。最后,190,个部件被更换。,Surry,核电厂的,FAC,事故唤起了世界核电对,FAC,的重视。,一、,FAC,背景,1.1,典型,FAC,事件,-2,2004,年,8,月,9,日，日本美滨核电厂,3,号机组低压加热器到除氧器之间的凝结水管道破裂，,11,名工人被严重烫伤，其中五人死亡。事后检查发现，由于,FAC,作用使得原来约,10mm,厚度的管道减薄后最薄处只有,1.4mm,。,破裂位置,5,人死亡，,6,人受伤！,日本,Mihama FAC,失效位置示意图,1.1,典型,FAC,事件,-2,一、,FAC,背景,Mihama FAC,失效,28,年从未,检测,开裂时最薄处壁厚,1.4 mm,（原厚度,10 mm,）,FAC,速率,=0.34 mm year,-1,材料：碳钢,温度,:140,o,C,流速,:2.2m/s,氧含量,:5ppb,水化学,:AVT(pH8.5-9.7),一、,FAC,背景,1.2 FAC,事件统计,Plant Name,Damage,Date,Oconee 3,Leak in extraction line,1976,Browns Ferry 1,Rupture of discharge line MSR drain line,1982,Oconee 2,Failure of expander in reheater drain line,1983,Calvert Cliffs,Rupture of elbow in cold reheat steam line,1984,Handdam Neck,Rupture of feedwater heater line,1985,Surry 2,Rupture of feedwater line elbow,1986,Trojan 2,Leak in main feedwater line,1987,Surry 2,E/C wear of elbow in main feedwater line,1988,Surry 1,Rupture of low pressure heater drain line in,feedwater line,1990,Catawba,E/C wear of feedwater line,1991,Susquehanna 1,E/C wear of feedwater line,1992,Zion 1,Leak in moisture separator line,1993,Turkey Point 3,Leak in moisture separator line,1994,Millstone 2,Heater drain recirculation line,1995,Fort Calhoun,extraction steam line,1997,Mihama,condensate line downstream of an orifice,2004,一、,FAC,背景,一、,FAC,背景,1.2 FAC,事件统计,据,WANO,统计，,1999,年至,2007,年之间，世界核电行业共发生,37,起,FAC,事件。,1.3 FAC,的危害,压力容器和管道的降级；,电站降功率或者停堆；,人员伤害；,经济损失。,一、,FAC,背景,2.1,流动加速腐蚀的概念,流动加速,腐蚀,（,Flow-accelerated corrosion,，简称,FAC,）,就是碳钢或低合金钢表面保护性的氧化膜在水流或,气液两,相,流,作用下发生溶解、破坏的过程。由于氧化膜的不断减薄，保护性能下降，腐蚀速率上升，最后达到一种,平衡,状态,腐蚀速率和溶解速率趋于一致，并保持这个稳定的腐蚀速率持续下去。金属表面局部区域的氧化膜非常薄，几乎相当于金属的裸露表面。,一般,情况,下，,腐蚀表面呈现典型的磁铁矿黑色。,二、,FAC,机理,2.1,流动加速腐蚀的概念,在单相液态流条件下，当腐蚀速率较高时，金属表面会出现典型的马蹄铁形状的蚀坑，形成扇贝形状或桔子瓣形的腐蚀形貌。扇贝形腐蚀形貌常出现在发生严重管壁减薄的大直径管道内表面。在双相流条件下，大型管道表面的,流动加速腐蚀,形态是,“,老虎花纹,”,状形貌。,单相流：圆齿状、波状或桔皮状,两相流：老虎斑纹,二、,FAC,机理,氧化膜的形成,氧化膜的溶解,Fe,2+,的扩散,H,+,DO,二、,FAC,机理,2.2 FAC,的作用机理,2.2 FAC,的作用机理,通常认为,流动加速腐蚀,是静止水中的均匀腐蚀的一种扩展，其区别在于,流动加速腐蚀,的氧化膜,/,溶液界面存在流体运动。考虑到金属表面多孔铁磁相膜的存在，,流动加速腐蚀,可以分解为两个耦合过程。,第一个过程是在氧化膜,/,水界面产生溶解的亚铁离子，该过程可分为三个同时发生的反应,：,(1),铁在铁,/,磁铁矿界面的游离氧水溶液中氧化，反应方程如下：,Fe,2H,2,O=Fe,2,2OH,-,+H,2,=Fe(OH),2,+H,2,3Fe,4H,2,O=Fe,3,O,4,4H,2,一般认为，有,1/2,的,Fe,2,在基体铁,/,氧化物界面转变为磁铁矿,。,二、,FAC,机理,(2),金属表面生成的亚铁离子通过多孔的氧化膜层扩散到主体溶液当中。假设氧化膜层中不存在网状环流和水流，亚铁离子的扩散是由于浓度梯度控制的。,步骤（,1,）中,产生的,H,2,也经过铁基体和氧化物孔洞扩散到主体溶液当中。上述的两个过程与均匀腐蚀的这类过程一致。,(3),受溶液中的,H,的还原作用，磁铁矿膜在氧化膜,/,水界面处发生溶解,，,H,来自金属,/,氧化物界面。,式中，,b,0,，,1,，,2,，,3,。具体取值取决于亚铁离子的水解程度,。,二、,FAC,机理,第二个过程是亚铁离子通过扩散边界层向主体溶液迁移的过程，该过程受扩散梯度驱使。来自氧化物,/,水界面溶解和金属基体,/,氧化物界面的亚铁离子能够通过扩散边界层迅速地扩散到主题溶液中。另外通常假设主题溶液中的亚铁离子,Fe,2,浓度为,C,，氧化物,/,溶液界面的,Fe,2,浓度为,C,S,，且,C,C,S,在这种条件下，如果氧化物,/,溶液界面的流体速度增加将导致腐蚀速率上升。,二、,FAC,机理,3.1,流体力学因素,流体速度的影响,流体动力学的影响很复杂，边界层的,物质,扩散受管壁附近流体状况的强烈影响。流体速度是铁离子从氧化物到溶液主体传质的一个,主要,控制因素。,流动加速,腐蚀速率随主体速度的增加和局部湍流而增大，而且不存在能引起,流动加速,腐蚀的流体速度的下限,。,流体速度对腐蚀现象有两种作用：,传质作用，比如由于浓差扩散引起的亚铁离子从扩散边界层向溶液主体中迁移。,表面剪切应力作用。,三、,FAC,影响因素,三、,FAC,影响因素,氧化物溶解,占支配地位,机械破坏增加,根据氧化物的动力学，氧化膜在静滞的水中生成。腐蚀速率由裸金属溶解速率和钝化速率决定。腐蚀动力学呈抛物线关系。,氧化物溶解,增加,流动减薄膜均衡厚度由物质传递和化物的生成决定。冲刷腐蚀速率由物质传递和浓度驱动决定。腐蚀动力学呈线性关系,由于表面切应力或溶解或粒子撞击造成膜的局部去除，但它能被再钝化。破坏速率由裸金属的溶解速率、钝化速率和氧化物的频率去除决定。破坏动力学呈准线性关系。,膜由于溶解或者表面切应力局部去除，破坏速率就是裸金属的溶解速率。破坏速率呈准线性关系。,膜局部去除和金属表面上机械破坏决定了总的破坏速率，如破坏速率等于裸金属的溶解速率加上由于可能的机械破坏的协和作用。破坏速率呈非线性关系。,氧化膜的去除和占支配地位的金属表面下械破坏。剥蚀动力学呈非线性关系,机械破坏占支配地位,三、,FAC,影响因素,考虑到电化学极化的作用的影响，在研究流体流速对冲刷腐蚀速率的控制作用时，要注意以下三点：,在低速情况下，增加液体流速可以降低腐蚀产物（如可溶性腐蚀产物亚铁离子）的浓度。由于腐蚀产物浓度降低，腐蚀速率增加，并且离子从氧化物,/,水界面迁移到主体溶液中的能力变为速度控制过程，浓差极化是其控制步骤，腐蚀速率部分或完全由传质速率控制。,在较高流速情况下，传质速度明显高于金属表面电极反应速率，其结果导致在金属,/,电解液界面该过程变成反应次序控制过程，需要活化能激化。这种条件下活化作用控制整个腐蚀过程，腐蚀速率不再依赖流体速度值。,当流体速度增大到一临界值,称为,“,剥离速度,”,以上时，表面的剪切应力变得足够大到可以撕裂或剥离保护性的氧化膜，腐蚀过程转变为磨蚀腐蚀过程。,三、,FAC,影响因素,管壁表面粗糙度的影响,研究表明，,FAC,腐蚀形貌,的形成是基于原始缺陷产生的大量的小蚀坑，逐步长大连接成片而形成的。,表面粗糙度越大表明原始小蚀坑越多。,这些原始的小蚀坑与碳钢表面的微观组织选择性腐蚀有关。在高雷诺系数条件下，处于临界尺寸以上的初始缺陷数量很大，当,随着,缺陷长大，,彼此之间,就开始相互接触，形成微小的圆齿状形貌。,三、,FAC,影响因素,在圆齿形表面形貌形成之前，微型缺陷必须达到一个临界尺寸才能长大。缺陷尺寸用沿流体流动方向缺陷长度表征，用,X,crit,表示。对于圆形孔洞，,X,crit,由下面公式表示：,X,crit,式中，,dH,是流体直径（对于常规管路几何形状,dH,等于管体直径）。,上式表明，,缺陷长度,与流体直径成正比，与雷诺数成反比。也就是说，湍流越剧烈，管径越小，缺陷特征长度就会越小，达到临界缺陷尺寸的缺陷数量就会越多，越容易发生,FAC,。,注：对于发电厂用商用装置和管材，通常会存在大于临界尺寸的缺陷，因此，在使用过程中，通常会出现圆齿状形貌。,三、,FAC,影响因素,管路形状的影响,管道尺寸和形状直接影响流体速度进而影响局部传质速率。如果一个构件的几何形状能够加速流体流动和湍流程度，则这样的构件,会受到,更为严重的,流动加速,腐蚀。,流动加速,腐蚀倾向与发生在存在流体动力学干扰的部位，主要是含有蒸汽和水的构件内部或临接的下游。这些部位包括弯头、弯头、减压器、三通、管道入口、控制节流阀下游、阀门等。,三、,FAC,影响因素,通常采用一个几何加速因子来表征提高流体紊乱度（湍流）对,FAC,的影响。,管道类型,冲刷腐蚀几何因子,Keller,Chexal-Horowitz,Remy,Woolsey,Kastner,直管,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,90,弯头,5.75,13,3.7,2.1,1.7,6.0,11,减压器,（大头）,（小头）,2.5,1.8,3.2,管道入口,4.0,2.5,3.58,6.24,膨胀器,（大头）,（小头）,3.0,2.8,3.6,管道扩张处,2.0,管口,4.0,6.0,5.0,2.9,3.0,4.0,T,型管,（流入管）,合流,（出水管）,3.74,5.0,5.0,5.7,2.0,2.5,T,型管,（流入管）,分流,（出水管）,18.75,5.0,4.0,5.7,三、,FAC,影响因素,蒸汽质量的影响,通常情况下，流体的湍流越剧烈，越容易发生,FAC,；对于气液两相流而言，其湍流强度与蒸汽质量百分比密切相关。,蒸汽质量对,FAC,速率的影响非常大。只有在管道或构件壁内表面保持湿的状态时，才可能造成材料的,FAC,减损，干燥蒸汽条件下不发生,FAC,。如果蒸汽质量大于零，那么只有液相能造成,FAC,破坏。,三、,FAC,影响因素,用于计算传质系数的关系式既适用于单相也适用于双相流体。不过，如果蒸汽质量大于零，液相的雷诺数,Re,L,的值必须是确定的。对于双相流体体系，雷诺数由下式确定：,Re,L,式中，,V,L,是液体流速，其表达式是：,V,L,式中，,Q,是整个流体的流动速度；,A,是管道的内横截面机；,是蒸汽质量；,vL,是动力学粘度（动粘度）；,L,是液相密度；,是蒸汽的气体分数。,三、,FAC,影响因素,气体分数一般大于蒸汽质量分数。这导致双相流体的雷诺数值大于只存在单相液体的雷诺数值。,Re,L,越大，传质系数就越大，从而导致,FAC,速率越大。也就是说，双相流体的混乱度大于单相液态流体，从而决定了其腐蚀速率较单相大。,三、,FAC,影响因素,3.2,环境影响因素,水化学的影响,一定温度下,，流体的,ORP,、,pH,值是影响氧化膜的稳定性和溶解度,进而,FAC,速率的的重要参量。,从右图可以看出随着,pH,的升高，腐蚀速率降低非常明显，也就是说，通过调节,pH,，可以有效降低,FAC,速率。,三、,FAC,影响因素,温度的影响,温度是影响碳钢和低合金钢,流动加速,腐蚀的一个重要参量。,流动加速,腐蚀通常发生在,100,300,之间。温度能影响氧化膜的生成和溶解速率，也会影响物质的热,物理性能。,受流体温度影响的几个主要变量如下：,和传质过程有关的变量，如雷诺数、施密特数、舍伍德数等等；还有流体密度、水的动力学粘度、蒸汽质量、气体分数、水中各种离子的扩散系数等都是温度的函数。,三、,FAC,影响因素,与水的化学成分有关的参量。各种化学物质的分配系数以及工作条件下的,pH,值都是温度的函数。,与化学反应有关的参量。金属,/,氧化膜界面金属的氧化和氧化膜,/,水界面磁铁矿的溶解反应都受温度的影响。,与氢在金属和水中扩散有关的变量。如果氢能够通过氧化膜进行扩散，,FAC,速率会急剧升高；如果氢能够在金属中扩散，磁铁矿氧化膜会致密化，从而导致,FAC,腐蚀速率下降。,三、,FAC,影响因素,一般而言，温度对,FAC,速率的影响如下：,对于单相流体，钟型曲线的最大值介于大约,130,140,之间，或者大约,150,。,对于双相流体，钟型曲线的最大值大约,150,，或大约,180,，或介于大约,170,200,之间。,上述差异主要是由于以下,两,种独立机制在人们比较感兴趣的温度区间（,100,250,）相互竞争的结果,：,150,以下，随着温度的升高，溶解速率动力学岁随温度的升高而升高，冲刷腐蚀受动力学因素的不完全控制。,温度在,150,以上时，二价铁的溶解度受溶液的,pH,值控制，并随温度的升高而下降。传质过程变为控制性步骤,。,三、,FAC,影响因素,联氨的影响,联氨是电厂当中给水,/,冷凝系统的一种还原性添加剂。它是一种净化剂（除氧剂），也用来维持蒸汽发生器（核电系统）和给水回路的还原性环境。联氨是一种独特的化学物质，性质活泼且不稳定，与氧反应生成氮气和水。不与氧反应的大多数联氨会热分解为氨。,除氧,-,联氨与氧气产生化学反应，生成氮气和水,：,N,2,H,4,+O,2,N,2,+2H,2,O,在高温下分解产生氨提高,pH,值：,2N,2,H,4,2NH,3,+H,2,+N,2,三、,FAC,影响因素,当联氨浓度在,150ppb,以上范围时，溶液的氧化,/,还原电位会大幅下降，导致溶解动力学下降，此时，联氨浓度的提高，都会引起腐蚀速率下降。,联氨浓度在,0,150ppb,范围内时，腐蚀速率会随其浓度增加而增大，溶液的氧化,/,还原电位（,ORP,）也随之变的更负。在此浓度区间内，电位的降低可以导致表层磁铁矿相（,Fe,3,O,4,）加速溶解，从而引起腐蚀速率上升。,三、,FAC,影响因素,其他微量杂质的影响,亚铁离子浓度,当,FAC,速度受传质过程控制时，其腐蚀速率表达如下：,FAC,rate,=,式中，,k,是传质系数；,C,s,是水中氧化物,/,水界面的亚铁离子浓度；,C,是主体溶液中亚铁离子浓度。,由公式可看出，增加可以降低或抑制,F,AC,。在给定,pH,值下，如果水中亚铁离子（,Fe,2,）浓度大于磁体矿饱和溶解时的,Fe,2,（,Ceq,），磁铁矿会沉淀析出。这会使得氧化膜克服溶解的减薄作用，在水,/,氧化膜界面或氧化膜的孔隙内生长增厚，从而引起,F,AC,速率下降。,三、,FAC,影响因素,氧,的影响,研究表明，,在温度是,50,280,范围内，当溶解氧的浓度从,1ppb,增加到,200ppb,时，碳钢在纯水中的,FAC,速率会降低,2,个数量级,。,高温时，在纯水或碱性水溶液中，二价铁离子转变为三价铁离子在极低的溶解氧浓度的条件下就能进行。反应方程如下：,在有氧环境下，赤铁矿相（,Fe,2,O,3,）会在氧化膜,/,水界面以及氧化膜内的孔隙中沉积和生长。另外，溶解氧会促进氧化膜,/,水界面上的磁铁矿相（,Fe,3,O,4,）向赤铁矿转变。由于赤铁矿的溶解度比磁铁矿的小几个数量级，所以,FAC,速率就因此而降低了。,三、,FAC,影响因素,法玛通的研究结果：溶解氧,10 ppb,时腐蚀严重，,10-40 ppb,腐蚀速率急剧下降。,100ppb,时，腐蚀速率可以忽略不计。,三、,FAC,影响因素,3.3,材料因素的影响,FAC,主要发生在碳钢和低合金钢中，主要原因在于其表面的氧化膜的性质，,氧化膜的稳定性和溶解度受材料的化学成分和合金元素的含量控制。已经确定的作用最大的合金元素是,Cr,。通常，合金,的,铬含量为,1,就能使得,流动加速,腐蚀速率降到很低甚至可以忽略得程度。有证据表面，当铬含量很低甚至达到,0.1,时仍能极大程度上降低单相流体的,流动加速,腐蚀速率,，作用机理是在金属表面生成致密的氧化膜,FeCr,2,O,4,，此氧化膜溶解度非常低，而且非常致密，可以阻止基体中,Fe,的扩散。,三、,FAC,影响因素,EPRI,和,EDF,合作的,实验。,CIRCOLOOP,。,三、,FAC,影响因素,3.3,材料因素的影响,另外，合金中铜和钼的存在也能降低,流动加速,腐蚀速率。,其作用机理是随着腐蚀的进行，在金属表面,Fe,3,O,4,氧化膜中的缝隙中会生产单质,Cu,和,Mo,，从而阻止了内部,Fe,向外扩散。,三、,FAC,影响因素,4.1 FAC,案例分析,印度,Kakrapar,核电厂,蒸发器给水管线断裂,2006,年,2,月,29,日，印度,Kakrapar,核电厂,2,号机组以,155M,W,e,功率运行，因,4,号蒸发器,(SG 4)10,流量再循环管线下游断裂手动停堆。房间被,200,吨水淹没。内部照明面板、接线盒、流量及压力变送器内部潮湿。排水、干燥设备后进行了设备的功能性试验。,四、,FAC,分析,管线断裂的直接原因是流量孔板下游的,FAC,。事件后测量管段壁厚仅为,1.1mm,，而正常值是,7.6mm,。管线外径是,80mm,，材质是碳钢。在正常运行期间都要使用到,10,流量给水管线。在控制阀,100,开度情况下，该管线的流量超过设计流量,2,至,3,倍。将控制阀开度调整到,40,，这种情况得到改善。,2004,年检查受影响管线时，发现该管段壁厚已经减少至,2.69mm,。虽然更换了,1,、,2,、,3,号,SG,的减薄管线，却遗漏了,4,号,SG,管线的更换。遗漏的原因归咎于质保部门与维修部门间缺乏沟通。事件后对,855,处可能存在,FAC,的部位进行了检查，共发现,77,处减薄严重。对这,77,处管线进行了更换。,四、,FAC,分析,管道信息：主给水系统，输送,10%,的给水去,SG,。断裂时已使用,10,年,温度,:171,，设计压力：,7.2 MPa,，流速：,2.33m/S,材质,:A106B,原始壁厚,7.62mm,四、,FAC,分析,化学成分分析,四、,FAC,分析,四、,FAC,分析,国内某核电站小径管严重减薄,2011,年,2,号机组大修时，选取敏感管线实施检测，其中,4,根管线直接割管，,27,根管线实施检测计划。检测发现部分管线有明显减薄趋势，实施了割管更换并进行减薄原因分析，,直接原因是流量孔板下游的流体加速腐蚀,。,主给水泵出口隔离阀到泵的进水涡壳的连续保温,/,暖泵管线在孔板下游靠近孔板位置壁厚发生了异常减薄，最薄处已从,3.9mm,减薄到,1.7 mm,。,四、,FAC,分析,大修时发现壁厚严重减薄，及时的做了更换。,系统：主给水系统,位置：孔板后，弯头前。,名义外径：,26.7 mm,，名义壁厚,3.9 mm,。,1,2,外表面无任何异常,四、,FAC,分析,A,B,D,C,Flow direction,1,C,S,Si,Mn,P,Cr,Ni,Cu,Mo,样品,0.14,0.008,0.21,0.66,0.021,0.10,0.087,0.17,0.018,标准,0.3,0.035,0.1,0.29-1.06,0.035,0.4,0.3,0.4,0.15,四、,FAC,分析,15,EDX,1,四、,FAC,分析,1,2,30,50,100,500,1500,氧化膜,氧化膜溶解区,四、,FAC,分析,未严重减薄区,2,2,四、,FAC,分析,SEM,四、,FAC,分析,4.2 FAC,敏感系统管线,根据电厂设计，一些系统特别易,FAC,。在核电厂，易受,FAC,影响的系统可根据流体状态、运行时间、管线尺寸进行分类。,四、,FAC,分析,按流态分类,单相（水）系统：冷凝物质和给水、辅助给水、加热排水、湿气分离排水、蒸汽发生器、再加热器排水、其余排水；,双相（水和蒸汽）系统：高低压排出蒸汽管、冷凝器的防水板、密封管蒸汽系统、给水加热器通风装置。,FAC,也在层流条件下发生（管的底部是流体，顶部是蒸汽，比如自通风系统）。,四、,FAC,分析,四、,FAC,分析,SINGLE PHASE,WATER,TWO PHASE,WATER,按运行时间分类,典型的有两种：正常运行系统,比如给水，抽出和加热器排水管路；备用和间断运行系统,比如启动线路、热排水槽、应急排水槽、通风、蒸汽阀和旁路线路。,尽管认为正常运行的线路比间断使用的线路更容易出现破坏，但实际情况下，间断使用的线路运行时情况非常严重，稀释和破裂在很短的服役时间内出现。例如，由于冲蚀引起的典型的性能劣化经常发生在给水泵最小流量管线到冷凝器的部分。,另外，有些情况是线路按间断使用设计，而实际上满负荷运行。例如，给水控制阀的旁路管线在启动期间主阀不能精确控制时运行正常；但在一些情况下这些线路全负荷使用，由于高速作用，严重的,FAC,破坏可能发生。,四、,FAC,分析,按管线尺寸分类,在电厂，管线一般分为粗管和细管，粗管尺寸大于,2,英寸（即大于,50mm,），细管尺寸小于等于,2,英寸（即小于,50mm,）。一般来说，流体环境在粗管线路比在细管线路好；在细管线路，经常采用阀来控制流体。,故障在粗管和细管线路都发生。但粗管线路故障受到更多关注，因为它给电厂造成损失和破坏的潜在危险性大。然而，细管线路故障会导致电厂停工，小管线不应当排除在检查之外。但需要认识到，与粗管道相比，细管道在周期性检查和耐蚀合金替换方面存在不同的经济平衡点。,四、,FAC,分析,4.3 FAC,敏感部件,弯头与弯管的,FAC,区域,四、,FAC,分析,四、,FAC,分析,4.3 FAC,敏感部件,三通管的,FAC,区域,四、,FAC,分析,4.3 FAC,敏感部件,孔板下游与变径管的,FAC,区域,4.4 FAC,事件原因分析,FAC,监督大纲不足,FAC,监督大纲要求对所有腐蚀敏感部位进行大量的检查。,Mihama,电厂,3,号机组管线断裂的原因之一是承包商,1990,年制定的检查清单的疏忽。电厂,FAC,人员无法确认程序与大纲之间的一致性，而且从运行开始到事件发生前也没有对大纲的有效性进行审查。在,Kakrapar,电厂,2,号机组,在其他系统类似管线被更换后，因部门之间缺少沟通在管线更换清单中遗漏了事故管线，导致了该管线的断裂。这些事例揭示了,FAC,监督大纲执行中存在的缺陷。在,South Ukraine,电厂,2,号机组，因过低估计了,FAC,磨损率而再三地推迟管线的检查最终导致管线断裂事故的发生。运行经验表明，在个别情况下因运行和化学状态的改变，,FAC,磨损率不再是一个定值。,四、,FAC,分析,运行状态或电厂配置变化的影响,电厂配置变化如长期降功率运行、阀门或汽水分离再热器非正常运行和电厂改造，都会增加给水加热器外壳和管线的,FAC,磨损率。应该分析系统运行状态改变、电厂配置改变对,FAC,磨损率的潜在影响。除非通知到,FAC,大纲负责人员，,FAC,计算机模型中通常不会考虑这些变化。,FAC,监督大纲的内容应该包括长期降负荷在内的运行状态改变、化学变化、功率提升、电厂配置变化等信息变更的频率。相关部门间应该建立明确的联络方式，特别是运行、化学部门，以确保相关变更的影响能及时体现在所建立的模型中。,四、,FAC,分析,二次侧压力容器质量降级,因缓冲板受到冲击低压给水加热器内部出现,FAC,导致,Smolensk,电厂,3,号机组低压给水加热器外壳破裂。由于成分是碳钢加上给水化学控制不当出现,FAC,，导致,Bruce,电厂,8,号机组蒸汽发生器传热管支撑板丧失功能。必须审查二次侧压力容器的设计，确认哪些部位需要使用,FAC,检查技术诊断内部部件的质量降级。给水的化学控制以及材料的定期检查对预防,FAC,是非常重要的。应该制定寿期管理策略连续检查和监测蒸发器内部，并审查、优化传热管和碳钢部件部位的化学水质管理。,四、,FAC,分析,软件知识欠缺和模型不当,在许多国家使用计算机模型预测,FAC,管壁减薄。在,FAC,软件管理中出现了诸如数据输入错误、软件质保不当等问题。使用,FAC,软件对小管径管线进行模型化取决于管线的连接方式。对套接焊缝，每一处焊接的预留缝隙是不同的，这将影响下游管线的磨损率（缝隙的尺寸影响流体扰动，进而影响,FAC,）。在对小管径管线建模时经常发现缺少焊接缝隙的尺寸记录。此外，无法获得准确的小管径管线的热力学参数。需要使用变通方法对小管径管线模型的不准确性进行补偿。部分电厂仔细审查腐蚀敏感区域已发现更多的管壁减薄。在一些案例中，因软件模型中没有考虑焊缝以及局部化学影响而采用了通用数据，降低了软件模型的准确性。,四、,FAC,分析,承包商工作控制不足,执行,FAC,大纲期间过分依赖承包商的检查和监督大纲存在一定的弊端。从,1990,年开始直到,2004,年,8,月发生管线断裂事件前，,Mihama,电厂,3,号机组二回路系统管线减薄的检查管理程序均由承包商自行制定。程序中存在多处明显的矛盾，包括遗漏破裂的管线，既没有破裂的鉴别也没有完全告知运行公司。,Mihama 3,的管线断裂说明电厂长期过分依赖承包商的监督检查大纲，将导致,FAC,大纲执行过程中出现问题。电厂管理人员应确保电厂人员充分参与承包商的管线容器壁减薄检查活动并给以足够的监督。此外，应该向负责,FAC,的新承包商提供电厂历史数据。应该使,FAC,检查的承包商、公司分享,FAC,相关事件的经验教训。,四、,FAC,分析,五、,FAC,有效管理,5.1,管理要素,公司职责、分析、经验、检测、培训和工程评价、长期战略是,EPRI,在总结核电站二回路管道流动加速腐蚀（,FAC,）经验的基础上，提出开展核电站,FAC,有效管理的六要素。,公司职责,公司职责是开展,FAC,管理的经济基础和构建管理体系的保障。,提供足够的资金支持以确保,FAC,管理计划有效完成；,明确各个部门、机构的职责和任务，保证项目人员有充足时间完成相应工作；,确信项目人员有相应技术能力，确保后备人员；,确保各个部门之间有效的沟通与协调，数据和信息是关键,。,五、,FAC,有效管理,确保,FAC,运行经验的连续监测和评估，并与相关部门分享；,减少项目人员流通，当人员流通不可避免时确保信息的有效传递以保证电厂经验的不丢失；,开发和执行一个长期计划以防止,FAC,速率的增加；,确保,FAC,管理计划各个阶段的有效执行；,确保程序、分析、预测模型、管理文件为现行有效；,发展和维持一个健康稳定的管理计划。,五、,FAC,有效管理,分析,一个典型的核电站有许多管道部件可能遭受,FAC,腐蚀破坏，如果没有一个合适的,FAC,分析、检测计划，以及检测和维修的历史数据，那就要在每次电站大修期间检测每个敏感部件以防止管道的泄漏和破裂。,FAC,分析的主要目标是识别最敏感部件，从而尽量减少检查的数量。试样的尺寸在敏感性和模型及分析方法的准确性起着重要作用，因此有限的试样应选择,FAC,最敏感的部件。一些电厂已采用一种通过影响因素的等级分类来进行敏感分析的简单方法。然而，由于保守的需要，简单分析仍然需要检测大量部件。,五、,FAC,有效管理,在每次换料大修期间，使用,FAC,简单分析法的电厂能对大管道检测,300500,个检测位置（包括上流和下游）来确定电站和人员安全。经验表明，直到所有敏感系统分析完全，所有高敏感部件被识别并一直被监测以防止泄漏和破裂，人员安全才可得到保证。,分析方法应利用电站部件检测数据来完善电站部件的修正因素。这些修正在电站数据里是不确定的，电站的运行引起系统的差异。每次换料大修，有效的检测适中数量为大约,82,个大管径和,20,个额外小管径的位置，利用检测数据来预测减薄速率和减少敏感性。,五、,FAC,有效管理,对于每个管道部件，在再检查、修复和替代之前，分析方法应用来预测,FAC,腐蚀速率和剩余寿命。分析模型也同样用于设计研究。这些研究对于像水化学变化、材料变更、电站功率加大、设计更改、电站可能存在的各种限制和新设计等成本效益的评估很有效。分析模型也能用于发展长期检测和修复,/,替代计划。,五、,FAC,有效管理,运行经验,运行经验的回顾与结合将对电站,FAC,的分析和相关检测提供有效的补充，具体如下：,识别一般电站检测,FAC,存在区域；,理解类似部件的,FAC,区别（例如当使用某些厂商生产的控制阀时，下游管道的,FAC,将更严重）；,理解非设计状态系统的使用、电站功率加大、水化学改变等条件下,FAC,的不同；,分享,FAC,在成本、材料、合格供应商、修复或者替代技术、检测技术、新设备等方面的信息。,五、,FAC,有效管理,检测,正确的检测是有效,FAC,管理计划的基础。壁厚的测量将建立给定部件的减薄程度机制、提供用于帮助评估,FAC,倾向的数据和优化预测模型的数据。完整的检测是实现这些需求的关键，一些部件的完整检测对,FAC,管理计划远有益于大量部件的粗略检测。用,UT,扫描大管径部件来仅仅确定最小壁厚是特别不推荐的，而应该采用一种系统的方法来收集数据，这将有助于增加重现性和获得正确结论。,五、,FAC,有效管理,培训和工程评价,对,FAC,管理人员和技术人员必须开展相应的理论知识和工程实践能力的培训，提高技术人员的专业技能和现场经验。另外，对于电站的操纵员、系统工程师、维修工程师、热动工程师、检测人员以及设计工程师等人员进行必要的,FAC,理论知识培训，让他们了解,FAC,对其工作的影响。,工程评价贯穿,FAC,整个过程，从建模到检测数据评估，因此，参与,FAC,管理计划的人员应该了解运行经验，学习工程学原理（如机械工程和工程机械），,FAC,知识培训，接受来自于系统工程师、热动人员、电站操纵员、维护人员和水化学部门的参与。,五、,FAC,有效管理,长期战略,建立和执行一个长期战略是电站,FAC,管理计划成功的关键。这个战略应该关注于减少,FAC,腐蚀速率和检测最敏感位置，部件的监测对阻止,FAC,失效是至关重要的。如果没能有效减少,FAC,腐蚀速率，随着电站运行时间的增加，由于部件减薄的增加而将增加必须检测的数量。另外，随着电站运行时间的增加，即使采取选择性的修复和替代，出现泄漏和破裂的可能性还是会加大,。,五、,FAC,有效管理,公司职责是开展,FAC,管理的经济基础和构建管理体系的保障、分析是,FAC,有效管理优化和完善的手段、经验是,FAC,有效管理的借鉴和补充、检测是,FAC,数据积累的基础、培训和工程评价是,FAC,管理的技术补充和深化、长期战略是,FAC,有效管理成功的关键，六要素相辅相成，缺一不可，构成核电站,FAC,有效管理的完整体系。,五、,FAC,有效管理,5.2,管理体系文件,五、,FAC,有效管理,五、,FAC,有效管理,5.3,管理过程,5.3,管理过程,编制,FAC,管理导则,建立,FAC,管理各阶段程序文件,筛选,FAC,敏感系统和部件,制定,FAC,检测计划及实施,管理和评价,FAC,检测数据,有计划开展,FAC,敏感部件的维修和更换,进行,FAC,管理长期预防管理策略研究,五、,FAC,有效管理,编制,FAC,管理导则,FAC,定义及影响因素,FAC,管理体系建立的框架,FAC,管理体系建立的要素,FAC,管理建立的步骤,FAC,各阶段程序文件,FAC,敏感设备的筛选原则,FAC,检测计划及实施,FAC,检测数据评价,FAC,维修更换,FAC,长期策略,五、,FAC,有效管理,建立,FAC,管理各阶段程序文件,计划阶段：基础信息及筛选程序；,检查阶段：,FAC,检测方法和过程程序；,评估阶段：,FAC,检测所得数据的评估程序；,维修阶段：发生严重,FAC,的维修和更换程序；,长期策略：,FAC,长期预防对策程序。,五、,FAC,有效管理,筛选,FAC,敏感系统和部件,筛选,FAC,敏感管线和部件是,FAC,有效管理的基础性工作。以基础信息及筛选程序为依据，对,FAC,敏感系统、管线、管段、部件依次进行分类，建立电站设备,FAC,敏感信息数据表。,五、,FAC,有效管理,制定,FAC,检测计划及实施,检测计划是开展,FAC,有效管理的执行基础。根据,FAC,敏感系统、管线、管段或部件的筛选结果，以,FAC,管理导则、,FAC,检测程序为依据，确立各敏感部位的检测方法和检测周期，形成,FAC,检测计划表。,五、,FAC,有效管理,管理和评价,FAC,检测数据,根据检测计划实施的检测，所得数据结果需要对,FAC,进行评估。评估的基础是,FAC,检测所得数据评估程序，评估的目的主要是确立设备或管线的剩余壁厚是否符合标准要求。,五、,FAC,有效管理,有计划开展,FAC,敏感部件的维修和更换,根据检测和评估的结果，计算,FAC,敏感设备和管道的剩余寿命，制定维修和更换计划，在设备和管道失效之前及时进行维修和更换，防止,FAC,事件的发生，保证电站的安全运行。,五、,FAC,有效管理,进行,FAC,管理长期预防管理策略研究,材料更换,一般可采用控铬碳钢、铬,-,钼合金或不锈钢等来替代普通碳钢管，法国的法规要求：新建核电站二回路管道的最低含铬量为,0.5%,；或采用内表面具有高合金或不锈钢涂层的碳钢管；,材料的改变将导致与原设计条件的差异，必须对此差异进行综合评价，而且这种材料的并不能防止非,FAC,失效模式的损伤方式，如冲蚀、气蚀等。,五、,FAC,有效管理,进行,FAC,管理长期预防管理策略研究,水化学优化,通过提高常温,PH,值或将,PH,值控制的胺改为其它的胺基物（如改为吗啉），都能实现较高温度下的较高,pH,值；或者增加氧含量，改变碳钢表面的氧化膜构成；,水化学的变化是电站影响,FAC,的最有效的手段，它可以整体减低损失速率、帮助减少蒸汽发生器二次侧的泥渣量和延长设备的寿命。,五、,FAC,有效管理,进行,FAC,管理长期预防管理策略研究,软件管理,根据,FAC,基础研究的结果，结合各种堆型的特点，针对管道部件的结构材料等特性，建立数学模型，计算出相应的腐蚀速率，再同实测值进行比对修正数学模型，并以其为基础，配合,FAC,管理的相应实用功能，在使用中不断改进和完善，开发相应的,FAC,管理分析软件。目前国际上在用的,FAC,管理软件：,法国的,BRT-CICERO,美国的,CHEC WORKS,德国的,COSMY-SIEMENS,俄罗斯的,RAMEK,五、,FAC,有效管理,进行,FAC,管理长期预防管理策略研究,设计变更,设计的改变将导致特定部位的改善。通常情况下，其降低,FAC,速率的作用有限，例如将管道直径从,300mm,变更到,350mm,，部件,FAC,腐蚀速率仅降