РД 95 10547-99, Р-ТПР-01-99 Руководство по применению концепции безопасности "течь перед разрушением" к трубопроводам АЭУ

     5 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ КОНЦЕПЦИИ ТПР

Методология концепции ТПР используется для доказательства того факта, что в системах трубопроводов с высокой запасенной энергией жидкости или пара течь появится задолго до того, как гильотинное разрушение (или его эквивалент при продольном направлении разрушения) может произойти. Для применения концепции ТПР обязательные требования (пп.4.1.1 и 4.1.2) и предпосылки, которые даны как технические принципы (раздел 4.2), должны быть выполнены с учетом оценки ограничивающих факторов (п.4.1.3). Поэтому для применения концепции ТПР к системе трубопроводов требуется:

a) продемонстрировать, что дополнительные/специфические нагрузки или механизмы растрескивания не могут вызвать разрушение компонентов или трубопроводов;

b) удостовериться, что системы контроля течи являются достаточно надежными, обеспеченными, различными и чувствительными и что, с точки зрения механики разрушения, существует запас на обнаружение сквозной трещины.

При соблюдении этих требований основные положения концепции ТПР могут быть сформулированы следующим образом:

- полное разрушение компонентов давления и трубопроводов, изготовленных из вязких материалов, практически исключено;

- течь будет надежно выявлена значительно раньше любого нестабильного роста трещиноподобного дефекта, который мог бы дать в результате внезапное разрушение.

После того, как рассматриваемая система трубопроводов проверена на дополнительные специфические нагрузки, механизмы растрескивания и повреждаемости и в результате определена потенциально приемлемой для концепции ТПР, она подвергается строгой оценке с позиций механики разрушения и термогидравлического анализа. Цель этой оценки состоит в демонстрации, что сквозная трещина, через которую реализуется расход теплоносителя при нормальных условиях эксплуатации (НУЭ), является стабильной при максимальной аварийной нагрузке и что результирующая течь будет своевременно обнаружена даже при маловероятной ситуации, при которой трещина способна развиваться.

Стабильно растущая сквозная трещина должна быть обнаружена установленной системой контроля течи (СКТ) при НУЭ задолго до того, как катастрофическое разрушение может произойти. Раннее выявление течи позволяет принять неотложные меры, чтобы избежать любого дальнейшего повреждения рассматриваемого компонента, а также близко расположенных систем и компонентов. По этим причинам надежное обнаружение течи является также частью общей концепции ТПР или концепции конструкционной целостности. В случае, когда компонент, удерживающий теплоноситель, теряет свою герметичность, СКТ должна обеспечить раннюю идентификацию и приемлемую способность отреагировать на течь и определить ее месторасположение; дальнейший интерес состоит уже в определении расхода теплоносителя для введения в действие соответствующих мероприятий (см. гл.8).

Техническое обоснование концепции ТПР базируется на следующих основных элементах:

- Знание проектных особенностей рассматриваемой системы трубопроводов;

- Знание примененных материалов (основного металла, зоны сплавления, металла сварного шва) по отношению к механическим свойствам, пластичности, вязкости разрушения, усталости, сопротивлению коррозии и старению;

- Знание технологии изготовления для оценки остаточных напряжений;

- Общая оценка и знание опыта эксплуатации с целью продемонстрировать, что наряду с учтенными в проекте видами неблагоприятных воздействий не следует ожидать никаких специфических нагрузок или механизмов растрескивания, или продемонстрировать, что уже предпринятые компенсирующие мероприятия являются адекватными;

- Знание реальной геометрии, граничных условий опирания и условий нагружения системы для разработки расчетной модели определения напряженного состояния;

- Квалифицированный расчет напряженного состояния всей системы трубопроводов;

- Оценка устойчивости опор тяжелых компонентов;

- Оценка способности предэксплуатационного и эксплуатационного контроля металла;

- Оценка систем мониторинга условий эксплуатации;

- Знание возможностей системы контроля течи;

- Квалифицированное расчетное обоснование ТПР, включая расчет усталостного роста дефекта, анализ стабильности трещины и термогидравлический анализ скорости истечения теплоносителя;

- Демонстрация приемлемых коэффициентов запаса с учетом неопределенностей в состоянии материалов, описании дефекта, условий нагружения и расхода теплоносителя;

- Экспериментальное обоснование поведения по типу течь перед разрушением.

Обоснование концепции ТПР следует выполнять отдельно для каждой системы трубопроводов на индивидуальной основе, с использованием фактических данных по нагрузкам и геометрии.