10.14489/hb.2021.06.pp.018-023

2021, 06 июнь (June)

DOI: 10.14489/hb.2021.06.pp.018-023

Кузьмин Д. А., Кузьмичевский А. Ю.
КОЭФФИЦИЕНТЫ ЗАПАСА ВЕРОЯТНОСТИ ДОСТИЖЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ АЭС В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
(c. 18-23)

Аннотация. Теория надежности позволяет определить вероятности разрушения, достижения предельных состояний, отказов оборудования и трубопроводов (ОиТ). В нормативных документах, как правило, определены требования к интегральным показателям надежности или безопасности объектов, но не устанавливаются требования к допускаемым значениям вероятностей для отдельных систем и элементов данных объектов. В данной статье предложен подход по определению допускаемых значений вероятностей достижения эксплуатационными напряжениями величины предела текучести или предела прочности на основе проектных данных о нагрузках и данных из сертификатов по механическим свойствам металла. В эксплуатации достижение действующих напряжений в металле ОиТ величины допускаемых значений напряжений является вероятностным событием, в связи с этим разработан вероятностный подход для получения коэффициента запаса по вероятности достижения предельного состояния. Разработанный подход основывается на методах науки о прочности, статистическом анализе и теории вероятности. Объектом применения разработанного подхода является тепломеханическое оборудование, используемое в различных отраслях техники. На примере главного циркуляционного трубопровода АЭС с ВВЭР-440 показано существование запаса по вероятности достижения предельного состояния, и установлена связь коэффициента вариации напряжений с расчетной вероятностью для нормального режима эксплуатации (НУЭ) и нарушение нормального режима эксплуатации (ННУЭ). Данный подход определяет величину запаса на вероятность разрушения, который позволит обосновать продление ресурса или оптимизировать параметры эксплуатации рассматриваемых объектов.

Ключевые слова: трубопроводы; режимы эксплуатации; предельное состояние; вероятностный анализ; коэффициент запаса.

Kuz’min D. A., Kuz’michevskiy A. Yu.
THE SAFETY FACTORS OF PROBABILITY REACHING LIMITING STATES OF NPP EQUIPMENTS AND PIPELINES DURING DIFFERENT OPERATING MODES
(pp. 18-23)

Abstract. Reliability theory makes it possible to determine the probabilities of destruction, reaching limit states, equipment and pipeline failures (E&P). Normative documents, as a rule, define requirements for integral indicators of reliability or safety of objects, but do not establish requirements for admissible values of probabilities for individual systems and data elements of objects. This article proposes the approach for determining the permissible values of the probabilities of reaching the yield stress or ultimate strength by operating stresses on the basis of design data on loads and data from certificates on the mechanical properties of metal. During operation, the achievement of the working stresses in metal of E&P value of the permissible stress values is a probabilistic event, in this fact, the probabilistic approach has been developed to obtain the safety factor of probability reaching limiting states. The developed approach is based on the methods of strength science, statistical analysis and probability theory. The object of application of the developed approach is thermal mechanical equipment used in different branches of technology. Using the example of the main circulation pipeline of the NPP with WWER-440, the presence of a reserve in the probability of reaching the limit state is shown and a relationship is established between the stress variation coefficient and the calculated probability for normal operation and abnormal operation. This approach determines the reserve for the probability of destruction, which will justify the extension of the resource or optimize the operating parameters of the objects under consideration.

Keywords: Pipelines; Operating modes; Limiting state; Probabilistic analysis; Safety factor.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Д. А. Кузьмин, А. Ю. Кузьмичевский (АО «Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций» (АО «ВНИИАЭС»), Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

D. A. Kuz’min, A. Yu. Kuz’michevskiy (JSC “All-Russian Research Institute for Nuclear Power Plants Operation” (JSC VNIIAES), Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии «Общие положения обеспечения безопасности атомных станций» (НП-001-15). М.: ФБУ «НТЦ ЯРБ». 56 с.
2. Гетман А. Ф., Козин Ю. Н. Неразрушающий контроль и безопасность эксплуатации сосудов и трубопроводов давления. М.: Энергоатомиздат, 1997. 288 c.
3. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Энергоатомиздат, 1989. 525 с.
4. Гетман А. Ф., Кузьмин Д. А. Расчет и обоснование p-T кривых для блоков 3 и 4 АЭС Моховце // 2016 год: результаты научно-технической деятельности ВНИИАЭС: сборник. М., 2017. С. 38 – 45.
5. Махутов Н. А. Прочность и безопасность. Фундаментальные и прикладные исследования. Новосибирск: Наука, 2008. 523 с.
6. Кузьмичевский А. Ю., Гетман А. Ф. Вероятностный метод оценки ресурса конструкционных сталей оборудования и трубопроводов атомных электростанций // Тяжелое машиностроение. 2010. № 10. C. 31 – 35.
7. Кузьмичевский А. Ю., Гетман А. Ф. Расчет прочности и ресурса оборудования и трубопроводов АЭС в вероятностном аспекте // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2010. Т. 76, № 8. C. 48 – 50.
8. Кузьмин Д. А., Андреенкова А. В. Исследование закономерностей напряженно-деформированного состояния при локальном утонении в трубопроводах и определение допускаемых величин концентрации напряжений и деформаций // Строительная механика инженерных конструкций и соору¬жений. 2019. № 5. С. 384 – 391.
9. Махутов Н. А., Пасманик Л. А., Камышев А. В. Метод акустоупругости для оценки напряженно-деформированного состояния и безопасности элементов трубопроводных систем // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2018. № 1. С. 19 – 29.
10. Kamyshev A. V., Makarov S. V., Pasmanik L. A. et al. Generalized Coefficients for Measuring Mechanical Stresses in Carbon and Low-Alloyed Steels by the Acoustoelasticity Method // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2017. Т. 53, No. 1.
11. Исследование вероятностей возникновения течей или разрушений ГЦТ 3-го энергоблока АЭС «Моховце» в рамках концепции ТПР / А. Ф. Гетман, А. Г. Казанцев, Д. А. Кузьмин и др. // Прочность и надежность оборудования: VIII межотраслевой семинар. Звенигород. 15 – 18 октября 2013 г. – орг. Госкорпорация «Росатом», ОАО «НИКИЭТ», ООО «ИЦП МАЭ».

Eng

1. Federal norms and rules in the field of atomic energy use "General provisions for ensuring the safety of nuclear power plants" (NP-001-15). Moscow: FBU «NTTs YaRB». [in Russian language]
2. Getman A. F., Kozin Yu. N. (1997). Non-destructive control and safety of operation of pressure vessels and pipelines. Moscow: Energoatomizdat. [in Russian language]
3. Standards for calculating the strength of equipment and pipelines of nuclear power plants. (1989). Rules and regulations in nuclear power No. PNAE G-7-002-86. Moscow: Energoatomizdat. [in Russian language]
4. Getman A. F., Kuz'min D. A. (2017). Calculation and justification of p-T curves for Units 3 and 4 of Mochovce NPP. 2016: the results of scientific and technical activities of VNIIAES: collection, pp. 38 – 45. Moscow. [in Russian language]
5. Mahutov N. A. (2008). Durability and safety. Basic and applied research. Novosibirsk: Nauka. [in Russian language]
6. Kuz'michevskiy A. Yu., Getman A. F. (2010). Probabilistic method for assessing the resource of structural steels of equipment and pipelines of nuclear power plants. Tyazheloe mashinostroenie, (10), pp. 31 – 35. [in Russian language]
7. Kuz'michevskiy A. Yu., Getman A. F. (2010). Calculation of strength and service life of NPP equipment and pipelines in the probabilistic aspect. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov, Vol. 76, (8), pp. 48 – 50. [in Russian language]
8. Kuz'min D. A., Andreenkova A. V. (2019). Investigation of the regularities of the stress-strain state during local thinning in pipelines and determination of the permissible values of the concentration of stresses and strains. Stroitel'naya mekhanika inzhenernyh konstruktsiy i sooruzheniy, (5), pp. 384 – 391. [in Russian language]
9. Mahutov N. A., Pasmanik L. A., Kamyshev A. V. (2018). Acoustoelasticity method for assessing the stress-strain state and safety of pipeline system elements. Problemy bezopasnosti i chrezvychaynyh situatsiy, (1), pp. 19 – 29. [in Russian language]
10. Kamyshev A. V., Makarov S. V., Pasmanik L. A. et al. (2017). Generalized Coefficients for Measuring Mechanical Stresses in Carbon and Low-Alloyed Steels by the Acoustoelasticity Method. Russian Journal of Nondestructive Testing, Vol. 53, (1).
11. Getman A. F., Kazantsev A. G., Kuz'min D. A. et al. (2013). Investigation of the probabilities of the occurrence of leaks or failures of the main circulation pump of the 3rd power unit of the Mochovce NPP within the framework of the LBB concept. Equipment durability and reliability: VIII intersectoral workshop. Zvenigorod. Goskorporatsiya «Rosatom», JSC «NIKIET», LLC «ITsP MAE». [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 450 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.2021.06.pp.018-023

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 450 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.2021.06.pp.018-023

and fill out the form