Диссертация (Расчетно-экспериментальный анализ влияния термосиловых воздействий на повреждение узла приварки коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора ПГВ-1000М), страница 13

2.6). Количество АЭ датчиков выбрано ссоблюдением принципа резервирования с учетом возможности понижения чувствительностиили выхода из строя части датчиков в течение топливной кампании РУ, при этом сохраняетсяработоспособность всей подсистемы непрерывного АЭ контроля СС №111 в целом.Рис. 2.6 – Схема расстановки АЭ датчиков по периметру СС №11165Координата источника АЭ от развивающихся дефектов рассчитывается методом невязокс учетом фактической схемы расстановки датчиков по периметру СС №111 ПГВ-1000М [72].Принятая треугольная схема расстановки АЭ датчиков при их фиксированном количествепозволяет охватить большую площадь зоны контроля, при этом соблюдается требование понадежности фильтрации АЭ сигналов за счет уменьшения абсолютных расстояний междусоседними датчиками.Применяемые для контроля СС №111 ПГВ-1000М высокотемпературные АЭ датчикимогут работать не только как приемники, но и как излучатели АЭ сигналов.

Это позволяетпроводить самодиагностику системы непрерывного АЭ контроля СС №111 в процессеэксплуатации. Излучение тестовых АЭ сигналов каждым из датчиков, установленных в зонеСС №111, позволяет построить локационную картину АЭ сигналов от излучателей по всемупериметру СС №111. По полученным данным в течение топливной кампании РУ проводитьсяпериодическая оценка работоспособности подсистемы непрерывного АЭ контроля СС №111 вцелом, включая анализ чувствительности каждого АЭ датчика по отдельности.Регистрация АЭ сигналов позволяет обнаружить ранние стадии трещинообразования,предшествующие разрушению. Поэтому значительные усилия исследователей направлены наустановление количественных и качественных связей параметров АЭ с характером развитиятрещин в образцах материалов и конструкциях. Процессы трещинообразования тесно связаны смеханизмами пластической деформации, поэтому исследованию параметров АЭ придеформировании материалов уделяется особое внимание [70].С целью анализа информационных параметров АЭ сигналов от развивающихся дефектовпри упругопластическом деформировании и разрушении стали 10ГН2МФА был проведен рядлабораторных экспериментов по испытаниям крупногабаритных образцов на одноосноерастяжение с одновременной регистрацией и локацией АЭ сигналов.

В процессе испытанийвелась непрерывная запись параметров АЭ сигналов (амплитуда, длительность, форма,частотный спектр и др.), характерных для процессов упругопластической деформации, началазарождения и раскрытия трещины вплоть до полного разрушения. Для испытаний былиизготовлены плоские образцы специальной формы, которая позволяет методами локациисепарировать полезные АЭ сигналы, генерируемые в локальной зоне разрушения металла вобласти перешейка, и мешающие акустические шумы, идущие от захватов испытательноймашины при растяжении образца (рис.

2.7). Большие габариты образца на фоне локальнойузкой зоны разрушения позволяют корректно записать форму АЭ импульсов на разных стадияхразрушения с учетом затухания и дисперсии упругих волн от источников АЭ в металле. Вцентральной части образца по обе стороны перешейка дополнительно сделаны надрезы,выполняющие роль концентраторов напряжений.66исходное состояниепосле разрушенияРис. 2.7 – Общий вид испытательного образца, установленного в захваты машиныУчитывая, что наблюдаемый на практике характер разрушения стали 10ГН2МФА в зонеСС №111 ПГВ-1000М, сочетает в себе элементы хрупкого и вязкого изломов, было проведенотри серии испытаний образцов на растяжение, при которых обеспечивался вязкий, вязкохрупкий и хрупкий тип разрушения в области перешейка.

Для обеспечения хрупкого состоянияметаллаиспытательныеобразцысустановленнымиАЭдатчикамипредварительноохлаждались в сухом льде с температурой -70 0С. Контроль температуры в области перешейка впроцессе испытаний осуществлялся дистанционно с помощью пирометра.На рис. 2.8, 2.9 представлены графики распределения интенсивности (амплитуды иколичества) зарегистрированных АЭ сигналов от времени с наложением графика зависимостиосевой силы от времени.

АЭ сигналы, слоцированные в рабочей зоне образца в областиперешейка, обозначены красным цветом, сигналы из зоны захватов машины – синим.67Рис. 2.8 – Распределение интенсивности АЭ сигналов при испытании образца на растяжение схрупким характером разрушенияРис. 2.9 – Распределение интенсивности АЭ сигналов при испытании образца на растяжение связко-хрупким характером разрушенияОсновное число АЭ сигналов, слоцированных в рабочей зоне образца, по временисовпадает с моментами начала и окончания пластического деформирования металла как прихрупком, так и при вязко-хрупком характере разрушения.

Число источников АЭ растет сразвитием пластической деформации в образце, при этом в области упрочнения металла (рис.2.9) амплитуды АЭ сигналов уменьшаются и их количество снижается. На заключительномэтапе нагружения всплеск АЭ активности наблюдается в момент разрыва образца, при этом в68рабочей зоне были зарегистрированы АЭ сигналы большой мощности (до 60 дБ и более),значительно превышающие амплитуды АЭ сигналов, наблюдаемых при пластическомдеформировании металла.Исследование процессов деформирования и разрушения конструкционных сталейцелесообразно проводить в диапазонах 100÷300 кГц.

Проведенный анализ амплитудночастотных характеристик АЭ сигналов для разных этапов деформации и разрушения образцовпоказал, что длительность актов акустического излучения составляет (0,1÷0,9)·10-6 с, со среднейэнергиейпорядказарегистрированных10-14÷10-15 Дж,АЭсигналовамплитудойвзоне30÷50 дБ,перешейкаспектрсоответствуетбольшинствадислокационныммеханизмам перестройки структуры металла при пластическом деформировании. АЭ сигналы,зарегистрированные при образовании начальной микротрещины и в ходе последующего еероста вплоть до разрыва образца по вязко-хрупкому механизму имеют большую длительность сярко выраженной модой по сравнению с участком пластической деформации. Этот фактпозволяет создать программу фильтрации для первичной отбраковки АЭ сигналов и тем самымупростить анализ локационной картины.

После проведения локации АЭ сигналов спараметрами, определенными экспериментально и характерными для разрушения стали10ГН2МФА по вязко-хрупкому и хрупкому механизмам, наилучшим критерием дляранжирования потенциально опасных зон с развивающейся дефектностью является удельнаяплотность количества зарегистрированных АЭ сигналов на единицу площади СС №111.Адаптация и практическое внедрение разработанной технологии для непрерывногоакустико-эмиссионного контроля СС №111 ПГВ-1000М позволяет осуществлять оперативныйконтроль за развивающимися дефектами по периметру СС в течение всей топливной кампанииРУ.2.2.4.

Компонентный состав и принципы работы СНКТС СС №111 ПГВ-1000МНа основании результатов выполненных расчетно-экспериментальных и научноисследовательских работ была спроектирована и изготовлена система непрерывного контролятехнического состояния СС №111 ПГВ-1000М, предназначенная для установки на ПГэнергоблока № 5 Нововоронежской АЭС.

В состав измерительной части СНКТС СС №111вошли следующие подсистемы (рис. 2.9):− подсистема непрерывного контроля термосиловой нагруженности, предназначеннаядля сбора достоверных данных об эксплуатационных нагрузках, возникающих в зонеСС №111, и перемещениях оборудования главного циркуляционного контура вразличных режимах эксплуатации РУ;69− подсистеманепрерывногоакустико-эмиссионногоконтроляСС№111,осуществляющая сканирование СС №111 по периметру и предназначенная дляопределения момента образования и развития дефектов в процессе эксплуатации;− подсистема непрерывного ультразвукового контроля СС №111, осуществляющаяпрозвучивание фактического дефекта в СС № 111 и предназначенная для оценкикинетики роста дефекта в различных эксплуатационных режимах.Рис. 2.9 – Структурная схема СНКТС СС №11170Функции непрерывного контроля целостности металла СС №111 ПГВ-1000М в течениевсей топливной кампании РУ выполняют две взаимодополняющие подсистемы непрерывногоАЭ и УЗ контроля, работающие на разных физических принципах.

Данный подход имеетпреимущества не только в части резервирования подсистем и измерительных каналов, но и вполучении наиболее достоверных и взаимодополняющих данных о кинетике образования иразвития эксплуатационных дефектов в зоне СС №111.Измерительная часть подсистемы непрерывного контроля термосиловой нагруженностиСС №111 состоит из специализированных измерительных модулей и высокотемпературныхприварных тензорезисторов на металлической подложке, термопар типа хромель-алюмель, атакже резистивных датчиков перемещений (рис.

2.10). Для возможности установки датчиковперемещений на оборудования главного циркуляционного контура была спроектирована иизготовлена специальная оснастка и крепеж (рис. 2.11, 2.12). Корпус датчика линейногоперемещения жестко крепится на строительной конструкции с применением узлов крепления, ачувствительный элемент (шток) датчика контактирует с узлом толкателей, установленном наконтролируемом оборудовании.Рис. 2.10 – Общий вид тензодатчиков, термопары, датчиков перемещений,смонтированных на ПГ711 – датчик перемещения, 2 – площадка, 3 – узел толкателей,4 – проушина неподвижной части опоры ПГ, 5 – подвижная часть опоры ПГРис.

2.11 – Оснастка для установки датчиков перемещений на опоре ПГ1 – датчик перемещения, 2 – площадка, 3 – толкатель, 4 – опора толкателя,5 – цепь, 6 – талреп, 7 – ГЦТРис. 2.12 – Оснастка для установки датчиков перемещения на ГЦТ72Измерительная часть подсистемы непрерывного УЗ контроля СС №111 состоит измногоканального УЗ дефектоскопа и измерительного УЗ тракта, состоящего из акустическоговолновода и высокотемпературных УЗ преобразователей (рис.