10.14489/hb.2021.04.pp.018-024

2021, 04 апрель (April)

DOI: 10.14489/hb.2021.04.pp.018-024

Гусаров А. Е., Сергеева Л. В.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОЗМОЖНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ АЭС ВСЛЕДСТВИЕ ИХ ЛОКАЛЬНЫХ ЭРОЗИОННО-КОРРОЗИОННЫХ УТОНЕНИЙ
(c. 18-24)

Аннотация. Статья посвящена компьютерному моделированию процесса возможного повреждения трубопроводов АЭС, получивших локальные утонения стенок. Геометрические особенности трубопроводов имеют существенное значение не только для оценки интенсивности эрозии-коррозии металла, но и для итоговой прочностной оценки, в частности, при расчете локальных утонений стенок трубопроводов. Точность прогнозов срока эксплуатации трубопроводных конструкций зависит от возможности оценки прочности элементов трубопроводов, получивших локальные утонения, особенно, если эти элементы имеют сложную форму. К таким элементам можно отнести колена, патрубки, адаптеры (переходы), обечайки. Все перечисленные элементы являются тонкостенными конструкциями сложной формы. Компьютерное моделирование процесса образования и роста трещин требует решения нескольких задач. Необходим обзор и критический анализ имеющейся экспериментальной информации о скоростях роста трещин в конкретных конструкционных материалах и в среде, характерной для заданных условий эксплуатации. Оценка скорости роста трещин невозможна без определения напряжений и деформаций в оболочечной конструкции сложной пространственной геометрии. Разработка подпрограмм-критериев роста трещин и присоединение их к программе расчета напряженно- деформированного состояния – следующая задача. Для решения перечисленных проблем создан комплекс трехмерных конечно-элементных методик и программ на базе теории толстых оболочек. В статье приведены некоторые результаты расчета напряженно-деформированного состояния адаптеров и роста трещин в них.

Ключевые слова: локальные утонения; трубопроводы; эрозионно-коррозионный износ; компьютерное моделирование; метод конечных элементов; трещины.

Gusarov A. E., Sergeeva L. V.
MATHEMATICAL MODELING OF THE PROCESS OF POSSIBLE DAMAGE TO NPP PIPELINES DUE TO THEIER LOCAL EROSION AND CORROSION SINKING
(pp. 18-24)

Abstract. The article is devoted to computer modeling of the process of possible damage to the pipelines of nuclear power plants that received local thinning of the walls.The geometric features of pipelines are essential not only for assessing the intensity of erosion and corrosion of a metal, but also for the final strength assessment, in particular, when calculating local thinning of the walls of pipelines. The accuracy of forecasts of the life of pipeline structures directly depends on the ability to evaluate the strength of pipeline elements that have received local thinning, especially if these elements themselves have a complex shape. Such elements include elbows, nozzles, adapters (transitions), shells. All of these elements are thin-walled structures of complex shape. Computer modeling of the process of crack formation and growth requires solving several problems. A review and critical analysis of the available experimental information on the growth rates of cracks in specific structural materials and in the environment that is characteristic of given operating conditions is required. An assessment of the crack growth rate is impossible without determining the stresses and strains in the shell structure of complex spatial geometry. The development of routine criteria for crack growth and their attachment to a stress-strain state calculation program is the next task. To solve these problems, a complex of three-dimensional finite element methodologies and programs based on the theory of thick shells has been created. The article presents some results of calculating the stress-strain state of adapters and the growth of cracks in them.

Keywords: Local sinking; Pipelines; Erosion and corrosion wear; Computer modeling; Finite element method; Cracks.

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

Рус

А. Е. Гусаров, Л. В. Сергеева (Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

A. E. Gusarov, L. V. Sergeeva (National Research Center “Kurchatov Institute”, 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. Оптимизация водно-химического режима второго контура АЭС с ВВЭР-1000 / С. И. Брыков, Л. А. Сиряпина, О. П. Архипов и др. // 6-й Междунар. семинар по горизонтальным парогенераторам (22 – 24 марта 2004 г., Гидропресс).
2. Тяпков В. Ф., Ерпылева C. Ф., Быкова В. В., Кафарова Е. В. Водно-химический режим второго контура на энергоблоках без медьсодержащих сплавов // Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики: тез. докл. IX Междунар. науч.-техн. конф. (Москва, 21 – 23 мая 2014 г.).
3. Сергеева Л. В. Трехмерная программа расчета напряженно-деформированного состояния оболочечных конструкций сложной пространственной геометрии // Атомная энергия. 1996. Т. 80. С. 81 – 84.
4. Оценка влияния и значимости химических и механических факторов на коррозионное растрескивание трубопроводов Ду300 АЭС с реакторами РБМК-1000 / В. Г. Крицкий, С. Л. Буторин, И. Г. Березина и др. // 3-я Междунар. конф. «Безопасность трубопроводов». 1999.
5. Pipe Crack Evaluation in Operating Boiling Water Reactors / C. Auerbach et all. // NUREG/GR-4545. 1986.
6. Landes J. D. and Begley J. A. A Fracture Mechanics Approach to Creep Crack Growth. In Mechanics of Crack Growth, // American Society for Testing and Materials, ASTM STP 590. 1976. P. 128 – 148.
7. Goldman N. L. and Hutchinson J. W. Fully-plastic Crack Problems: The Center Cracked Stripunder Plane Strain // Int. J. Solids & Struct. 1975. V. 11. P. 575 – 592.

Eng

1. Brykov S. I., Siryapina L. A., Arhipov O. P. et al. (2004). Optimization of the water chemistry regime of the secondary circuit of NPP with VVER-1000. 6th International Workshop on Horizontal Steam Generators. Gidropress. [in Russian language]
2. Tyapkov V. F., Erpyleva C. F., Bykova V. V., Kafarova E. V. (2014). Secondary circuit water chemistry at power units without copper-containing alloys. Safety, efficiency and economics of nuclear energy: abstracts of the IX International Scientific and Technical Conference. Moscow. [in Russian language]
3. Sergeeva L. V. (1996). Three-dimensional program for calculating the stress-strain state of shell structures of complex spatial geometry. Atomnaya energiya, Vol. 80, pp. 81 – 84. [in Russian language]
4. Kritskiy V. G., Butorin S. L., Berezina I. G. et al. (1999). Assessment of the influence and significance of chemical and mechanical factors on stress corrosion cracking of DN300 pipelines at NPPs with RBMK-1000 reactors. 3rd International Conference "Pipeline Safety". [in Russian language]
5. Auerbach C. et al. (1986). Pipe Crack Evaluation in Operating Boiling Water Reactors. NUREG/GR-4545.
6. Landes J. D., Begley J. A. (1976). A Fracture Mechanics Approach to Creep Crack Growth. In Mechanics of Crack Growth. American Society for Testing and Materials, ASTM STP 590, pp. 128 – 148.
7. Goldman N. L. and Hutchinson J. W. (1975). Fully-plastic Crack Problems: The Center Cracked Stripunder Plane Strain. International Journal of Solids and Structures, Vol. 11, pp. 575 – 592.

+ - 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.2021.04.pp.018-024

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.2021.04.pp.018-024

and fill out the form