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2024-KJ-1-019压水堆核电站主管道全结构长期安全服役关键技术研发及应用
日期:2025年01月06日    来源: 中国腐蚀与防护学会     分享:
获奖项目编号:2024-KJ-1-019
获奖项目名称:压水堆核电站主管道全结构长期安全服役关键技术研发及应用
第一完成单位:苏州热工研究院有限公司
项目联系人:韩姚磊
联系人电话:13914060180
联系人邮箱:Hanyaolei@cgnpc.com.cn
项目简介:

  1、主要科技内容
  本成果针对压水堆核电站国产主管道全结构,包括:离心铸造直管、静态铸造弯头、同种手工电弧焊(SMAW)焊缝、同种窄间隙自动钨极氩弧焊(TIG)焊缝以及异种金属埋弧焊(SAW)焊缝的不同铁素体含量铸造奥氏体不锈钢与奥氏体不锈钢焊材开展长期安全服役关键技术研发,并结合实际主管道部件开展工程应用。
  对国产主管道全结构材料在400C开展了最长时间>30000小时等效加速热老化试验,根据Arrhenius方程外推法获得了等效60年服役状态的材质。通过自主开发的核电材料高温高压水应力腐蚀开裂(SCC)/环境疲劳高通量试验评价系统,开展了SCC、热老化、疲劳协同机制下材料服役行为研究,并结合先进纳微观分析技术揭示了材料热老化的内在机理。针对主管道结构完整性评价,开发了热老化与SCC/环境疲劳协同作用下的SCC裂纹萌生、扩展行为预测软件及环境疲劳裂纹萌生寿命评估软件,实现了裂纹萌生与扩展行为的评价、预测;根据含结构缺陷(SCC或疲劳裂纹)主管道的实际服役工况,综合考虑焊接残余应力、拘束等影响,应用失效评定图、断裂评定等技术开展含缺陷主管道断裂评定,建立了主管道结构完整性在线分析系统,形成了压水堆核电站主管道全结构、长寿期服役安全评价技术。
  2、技术经济指标
  技术指标:揭示热老化对国产主管道全结构材料SCC和环境疲劳等行为的影响规律,获得主管道全结构长寿期(等效服役60年)服役行为数据;建立考虑热老化影响的应力腐蚀/环境疲劳裂纹萌生及扩展预测模型,相关系数R2≥80%;开发高温高压水环境SCC/环境疲劳高通量试验评价系统1套,评价效率提高4-16倍;主管道结构完整性智能分析系统1套,临界裂纹尺寸评估精度偏差≤6%。
  经济指标:通过成果转化实现新增销售额≥5000万元。
  3、促进行业科技进步作用及应用推广情况
  促进行业科技进步作用:1)现有高温高压水环境SCC/环境疲劳评价技术普遍采用单试样实验方法,数据获取效率较低,本成果开发的高效评价技术,可提升评价效率4-16倍;2)目前缺乏国产主管道全结构长寿期服役行为数据且预测模型精度低,本成果澄清了热老化对国产主管道材料SCC和环境疲劳等行为的影响规律,获得了主管道全结构长寿期(等效服役60年)服役行为数据,提高了应力腐蚀/环境疲劳裂纹萌生及扩展预测模型预测精度;3)现有主管道服役安全评价基本采用线下计算方法,本成果优化了主管道结构完整性评估方法,充分挖掘了主管道安全裕度,国际上首次突破了主管道全结构长寿期服役安全在线评价的卡脖子难题。
应用推广情况:相关服役安全评价技术已应用于大亚湾、秦山核电站主管道的老化评估,可推广应用于其他百万千瓦级核电站主管道服役安全评价,促进了我国核电站老化与寿命管理技术的自主化、智能化。所研发的SCC/环境疲劳高通量试验评价技术也已在核电材料服役行为评价设备制造企业实现成果应用。


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