前言 II1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14設(shè)備的老化 45老化狀態(tài)與壽命評估一般流程 56老化狀態(tài)和壽命評估驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 77評估報告 11附錄A（資料性附錄）常規(guī)島機(jī)械設(shè)備在其它環(huán)境下的老化機(jī)理 12核電廠常規(guī)島設(shè)備老化狀態(tài)和壽命評估技術(shù)導(dǎo)則范圍本標(biāo)準(zhǔn)給出了評估核電廠常規(guī)島非能動機(jī)械設(shè)備老化狀態(tài)和壽命評估的指南。本標(biāo)準(zhǔn)適用于核電廠常規(guī)島非能動機(jī)械設(shè)備老化狀態(tài)和壽命評估工作。術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。非能動設(shè)備passiveequipment不依靠觸發(fā)、機(jī)械運(yùn)動或動力源等外部輸入執(zhí)行功能的設(shè)備。[IAEA安全術(shù)語-2007]老化ageing設(shè)備的特征隨時間或使用而逐漸變化的一般過程。[IAEA安全術(shù)語-2007]老化效應(yīng)ageingeffects由老化導(dǎo)致的設(shè)備特征（如狀態(tài)指標(biāo)）的凈變化量。[IAEANS-G-2.12-2009]狀態(tài)指標(biāo)conditionindicator（CI）設(shè)備所具有的可被觀察、測量或顯示趨勢的特征，可用于推斷或直接表明該設(shè)備當(dāng)前和未來在驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)運(yùn)行的能力。[IAEA安全術(shù)語-2007]驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)acceptancecriteria用于評定設(shè)備執(zhí)行其設(shè)計功能能力的狀態(tài)指標(biāo)的規(guī)定數(shù)值范圍。[IAEA安全術(shù)語-2007]評估assessment對與源和實(shí)踐有關(guān)的危害以及對相關(guān)防護(hù)和安全措施進(jìn)行系統(tǒng)分析和評價的過程和結(jié)果。[IAEA安全術(shù)語-2007]腐蝕corrosion金屬與環(huán)境間的物理-化學(xué)相互作用，其結(jié)果使金屬的性能發(fā)生變化，并常可導(dǎo)致金屬、環(huán)境或由它們作為組成部分的技術(shù)體系的功能受到損傷。[GB/T10123-2001定義2.1]全面腐蝕generalcorrosion暴露于腐蝕環(huán)境中的整個金屬表面上進(jìn)行的腐蝕。[GB/T10123-2001定義3.9]局部腐蝕localizedcorrosion暴露于腐蝕環(huán)境中，金屬表面某些區(qū)域的優(yōu)先集中腐蝕。[GB/T10123-2001定義3.10]電偶腐蝕galvaniccorrosion（GC）由于腐蝕電池的作用而產(chǎn)生的腐蝕。[GB/T10123-2001定義3.12]微生物腐蝕microbialcorrosion（MC）與腐蝕體系中存在的微生物作用有關(guān)的腐蝕。[GB/T10123-2001定義3.7]點(diǎn)蝕pittingcorrosion（PC）產(chǎn)生于金屬表面向內(nèi)部擴(kuò)展的點(diǎn)坑，即空穴的局部腐蝕。[GB/T10123-2001定義3.17]縫隙腐蝕crevicecorrosion（CC）由于金屬表面與其它金屬或非金屬表面形成狹縫或間隙，在狹縫內(nèi)或近旁發(fā)生的局部腐蝕。[GB/T10123-2001定義3.18]選擇性腐蝕selectivecorrosion（SC）某些組分不按其在合金中所占的比例優(yōu)先溶解到介質(zhì)中區(qū)所發(fā)生的腐蝕。[GB/T10123-2001定義3.21]應(yīng)力腐蝕stresscorrosion由殘余或外加應(yīng)力和腐蝕聯(lián)合作用導(dǎo)致的腐蝕損傷。[GB/T10123-2001定義3.34]應(yīng)力腐蝕破裂stresscorrosioncracking（SCC）由應(yīng)力腐蝕所引起的破裂。[GB/T10123-2001定義3.35]流體加速腐蝕flow-acceleratedcorrosion（FAC）由于單相液流或氣液雙相流體將碳鋼或者低合金鋼表面的保護(hù)性氧化膜溶解，而造成氧化膜減薄并引起碳鋼或低合金鋼腐蝕速率增大的現(xiàn)象。疲勞fatigue金屬材料在交變應(yīng)力或應(yīng)變作用下產(chǎn)生裂紋或失效，材料性能的變化過程。[GB/T10123-2001定義4.1]缺陷defect尺寸、形狀、取向、位置或性質(zhì)不滿足規(guī)定的驗(yàn)收準(zhǔn)則而拒收的一個或多個傷。[GB/T20737-2006定義2.6]表面缺陷surfaceimperfection（SIM）在加工、儲存或使用期間，非故意或偶然生成的實(shí)際表面的單元體、成組的單元體、不規(guī)則體。[GB/T15757-2002定義2.4]設(shè)備的老化老化概述常規(guī)島非能動機(jī)械設(shè)備常用金屬材料有碳鋼、合金鋼、不銹鋼，有一些設(shè)備還采用鋁合金、銅合金、鎳合金、鑄鐵等。常規(guī)島非能動機(jī)械設(shè)備運(yùn)行溫度低于300℃，低于常用金屬材料的蠕變溫度，不考慮蠕變問題。常規(guī)島非能動機(jī)械設(shè)備不會受到核輻照，不考慮輻照對材料的老化影響。常規(guī)島宜采用全揮發(fā)水處理模式調(diào)節(jié)水的還原性，以降低金屬材料的腐蝕速率。常規(guī)島非能動機(jī)械設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)主要是蒸汽、水（包括給水、凝結(jié)水等），部分非能動機(jī)械設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)是潤滑油，部分非能動機(jī)械設(shè)備埋在土壤（或混凝土）中。有些情況下，還需要考慮空氣環(huán)境對材料老化的影響。老化機(jī)理蒸汽、水環(huán)境中常見的老化機(jī)理主要有腐蝕和疲勞，見表1和表2。空氣環(huán)境、潤滑油環(huán)境、土壤（或混凝土）環(huán)境中常見的老化機(jī)理參見附錄A。核電廠常規(guī)島非能動機(jī)械設(shè)備常見老化機(jī)理（蒸汽環(huán)境）材料老化機(jī)理整體腐蝕PC、CCSCCFAC疲勞管道部件鎳合金√不銹鋼√√碳鋼、合金鋼√√√1√注1：濕蒸汽環(huán)境關(guān)注。核電廠常規(guī)島非能動機(jī)械設(shè)備常見老化機(jī)理（水環(huán)境）材料老化機(jī)理整體腐蝕PC、CCSCCFACSCGCMC疲勞積垢管道部件鋁合金√銅合金√4√√1√√4灰鑄鐵√不銹鋼√√2√4√4碳鋼、合金鋼√√√5√4√4√5熱交換器部件（含傳熱管）銅合金√3不銹鋼√4√√2√4√3碳鋼、合金鋼√√√5√√4√3表2核電廠常規(guī)島非能動機(jī)械設(shè)備常見老化機(jī)理（水環(huán)境）（續(xù)）材料老化機(jī)理整體腐蝕PC、CCSCCFACSCGCMC疲勞積垢罐子不銹鋼√√2碳鋼、合金鋼√√注1：當(dāng)Zn>15%或者Al>8%時需要關(guān)注；注2：當(dāng)介質(zhì)溫度>60℃時需要關(guān)注；注3：傳熱管需要關(guān)注；注4：生水環(huán)境需要關(guān)注；注5：給水、凝結(jié)水環(huán)境中需要關(guān)注。老化效應(yīng)金屬部件材料老化導(dǎo)致的老化效應(yīng)、狀態(tài)指標(biāo)（舉例）見表3。老化機(jī)理、老化效應(yīng)、狀態(tài)指標(biāo)老化機(jī)理老化效應(yīng)狀態(tài)指標(biāo)（示例）整體腐蝕材料損失壁厚PC、CC材料損失壁厚SCC開裂裂紋尺寸FAC材料損失壁厚SC材料損失壁厚GC材料損失壁厚MC材料損失壁厚疲勞累計疲勞損傷累計疲勞使用因子裂紋尺寸積垢熱傳輸能力降低傳熱系數(shù)老化狀態(tài)與壽命評估一般流程資料需求應(yīng)采集設(shè)備的基礎(chǔ)信息、運(yùn)行信息、檢查信息、試驗(yàn)信息、維修緩解信息等，數(shù)據(jù)可能的來源見表4。老化狀態(tài)評估用數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)來源基礎(chǔ)信息系統(tǒng)設(shè)計手冊系統(tǒng)流程圖結(jié)構(gòu)圖詳細(xì)設(shè)計分析報告表4老化狀態(tài)評估用數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)來源（續(xù)）數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)來源基礎(chǔ)信息制造完工報告運(yùn)行信息運(yùn)行技術(shù)規(guī)范運(yùn)行記錄報告檢查信息檢查大綱、程序檢查記錄報告試驗(yàn)信息試驗(yàn)大綱、程序試驗(yàn)記錄報告維修緩解信息維修手冊維修大綱、程序維修記錄報告更換記錄報告應(yīng)力信息應(yīng)力分析計算應(yīng)力測量老化狀態(tài)和壽命評估流程老化狀態(tài)評估工作開展的前提是需要開展設(shè)備的狀態(tài)檢查，重點(diǎn)是確定設(shè)備的狀態(tài)指標(biāo)（一個或多個）和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，具體工作是判斷設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)的實(shí)際測量值是否滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求。老化狀態(tài)評估主要分為兩類：不含缺陷的老化狀態(tài)評估、含缺陷的老化狀態(tài)評估。設(shè)備老化狀態(tài)評估流程見圖1。老化狀態(tài)和壽命評估流程圖老化狀態(tài)和壽命評估驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)一般要求本標(biāo)推薦性地提出如下幾種方法，使用者可按具體情況采用，并需要參閱有關(guān)的文獻(xiàn)和資料。壁厚減薄的評估測量壁厚應(yīng)記錄和保存設(shè)備的壁厚歷史數(shù)據(jù)。若無壁厚測量數(shù)據(jù)，應(yīng)盡早安排測量工作，并確保后續(xù)測量在相同位置。 應(yīng)采用精確度較高、較易開展測量工作的無損檢測手段測量設(shè)備的壁厚，并對壁厚數(shù)據(jù)進(jìn)行不確定度分析。最小允許壁厚可根據(jù)下列文件確定設(shè)備的最小允許壁厚值：（1）設(shè)計規(guī)范（如ASMEB31.1104條款）。（2）制造完工報告。（3）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如ASMEBPVCCCN-597-2）。也可通過設(shè)備應(yīng)力分析獲取設(shè)備部件的最小允許壁厚值。壁厚減薄速率根據(jù)相鄰兩次檢查獲得的壁厚數(shù)據(jù)及檢查間隔時間，可得到平均減薄速率： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC1)式中：——壁厚平均減薄速率；——前一次檢查壁厚；——本次檢查壁厚；——間隔時間。應(yīng)對多個壁厚平均減薄速率進(jìn)行趨勢分析，得到已服役及預(yù)期服役時間內(nèi)的平均減薄速率。壁厚減薄評估狀態(tài)評估： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC2)式中：——實(shí)際測量壁厚；——最小允許壁厚。壽命評估： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC3)式中：——實(shí)際測量壁厚；——平均減薄速率；——預(yù)期運(yùn)行時間；——最小允許壁厚。若不符合上述要求，應(yīng)及時采取修復(fù)、更換的手段。疲勞的評估應(yīng)力計算應(yīng)考慮的工況包括：設(shè)備冷態(tài)啟停、溫態(tài)啟停、熱態(tài)啟停、各類水壓試驗(yàn)以及可能涉及的冷熱混流等。應(yīng)計算不同運(yùn)行工況下的交變應(yīng)力，可依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或采用有限元方法進(jìn)行計算。材料的疲勞壽命曲線可依據(jù)ASME、RCC-M等規(guī)范提供的材料疲勞壽命曲線，也可通過疲勞試驗(yàn)獲得。累計疲勞損傷評估方法線性損傷累積理論(MINER法則)： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC4)式中：——不同循環(huán)工況累積數(shù)；——給定循環(huán)工況下，設(shè)備的循環(huán)周次；——給定循環(huán)工況下，設(shè)備的允許疲勞失效周次；——累計疲勞使用因子。疲勞評估應(yīng)統(tǒng)計設(shè)備不同運(yùn)行工況下發(fā)生的次數(shù)并進(jìn)行趨勢分析。狀態(tài)評估： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC5)式中：——當(dāng)前的累計疲勞使用因子。壽命評估： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC6)式中：——預(yù)測的累計疲勞使用因子。若不符合上述要求，應(yīng)及時采取修復(fù)、更換的手段。含裂紋缺陷的評估應(yīng)力強(qiáng)度因子應(yīng)力強(qiáng)度因子是反映裂紋尖端彈性應(yīng)力場強(qiáng)弱的物理量。它是載荷和裂紋體幾何（包括裂紋長度、尺寸和形狀等）的函數(shù)，通常以如下形式表達(dá)： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC7)式中：QUOTE——裂紋長度，mm；Y——有限尺寸構(gòu)件的形狀系數(shù)，無量綱量；——名義應(yīng)力。應(yīng)力強(qiáng)度因子的求解應(yīng)考慮多方面的因素選擇不同的方法，這些因素包括時間、精度、成本、應(yīng)用情況等。臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子、QUOTE：當(dāng)值增加到某一臨界值時，裂紋尖端開裂（這個時刻稱為開裂點(diǎn)），這時的值叫做材料的斷裂韌性；：當(dāng)值降低到某一臨界值時，應(yīng)力腐蝕開裂實(shí)際上就不會發(fā)生。這時的值叫做應(yīng)力腐蝕門檻值，以表示。、需要通過試驗(yàn)測得，與試驗(yàn)溫度、試樣板厚、變形速率等因素相關(guān)。當(dāng)這些外部因素固定時，它是材料常數(shù)。裂紋的狀態(tài)評估當(dāng)QUOTE時，在應(yīng)力作用下，材料可以長期處于腐蝕環(huán)境中而不發(fā)生開裂；當(dāng)時，在腐蝕性環(huán)境和應(yīng)力共同作用下，裂紋呈亞臨界擴(kuò)展，隨著裂紋不斷增長，裂紋尖端值不斷增大，達(dá)到時即發(fā)生斷裂；當(dāng)時，加上初始載荷后立即斷裂。疲勞裂紋的擴(kuò)展及壽命評估對于I型裂紋，按照GB/T6398測定材料的疲勞裂紋擴(kuò)展速率，即： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC8)式中：——應(yīng)力強(qiáng)度因子變化范圍；——由試驗(yàn)確定的材料常數(shù)。DL/T654中給出了一些常用鋼的值及相應(yīng)的值。 (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC9)式中：——最大、最小應(yīng)力強(qiáng)度因子；——部件缺陷部位的循環(huán)應(yīng)力范圍，不考慮靜態(tài)應(yīng)力，如殘余應(yīng)力、離心應(yīng)力等。根據(jù)下述條件判斷裂紋是否擴(kuò)展：當(dāng)QUOTE時，不考慮裂紋擴(kuò)展。當(dāng)時，用式（11）計算缺陷的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命，即： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC10)式中：——初始裂紋尺寸；——臨界裂紋尺寸，；——臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子，由試驗(yàn)確定的材料常數(shù)。對于計算的取20倍安全系數(shù)，即為缺陷的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命，基于評估結(jié)果，在必要時采取修復(fù)、更換的手段。熱傳輸能力下降的評估換熱器的性能評估方法換熱器的性能應(yīng)通過熱性能指標(biāo)進(jìn)行評估，評估的方法包括單一熱性能指標(biāo)（如傳熱系數(shù)）評估法、熵分析法、熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析法等。換熱器的換熱效率計算板式換熱器傳熱系數(shù)按照GB16409進(jìn)行計算。管殼式換熱器傳熱系數(shù)按照GB151進(jìn)行計算。熱力性能降低的評估應(yīng)定期進(jìn)行傳熱系數(shù)試驗(yàn)，計算傳熱系數(shù)，并進(jìn)行趨勢分析。狀態(tài)評估： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC11)式中：——當(dāng)前傳熱系數(shù)；——安全設(shè)計要求傳熱系數(shù)。壽命評估： (SEQ標(biāo)準(zhǔn)自動公式\*ARABIC12)式中：——當(dāng)前傳熱系數(shù)；——安全設(shè)計要求傳熱系數(shù)。若不符合上述要求，應(yīng)及時采取修復(fù)、更換的手段。評估報告評估報告的主要內(nèi)容應(yīng)包括：（1）設(shè)備概況；（2）現(xiàn)狀檢查、試驗(yàn)情況；（3）老化機(jī)理、老化效應(yīng)、狀態(tài)指標(biāo)描述；（4）應(yīng)力分析（必要時）；（5）驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；（6）狀態(tài)和壽命評估結(jié)論及意見。

（資料性附錄）

常規(guī)島機(jī)械設(shè)備在其它環(huán)境下的老化機(jī)理空氣環(huán)境中常見老化機(jī)理空氣環(huán)境下管道部件潛在發(fā)生的老化機(jī)理包括整體腐蝕、PC、CC和SCC，罐子潛在發(fā)生的老化機(jī)理包括整體腐蝕、PC和CC，如表A.1所示。空氣環(huán)境中常見老化機(jī)理材料整體腐蝕PC、CCSCC管道部件不銹鋼√√鋼√√罐子鋁合金√√不銹鋼√√鋼√√潤滑油環(huán)境中常見老化機(jī)理潤滑油環(huán)境下管道部件潛在發(fā)生的老化機(jī)理包括整體腐蝕、PC、CC和MC，熱交換器部件（含傳熱管）潛在發(fā)生的老化機(jī)理包括整體腐蝕、PC、CC、MC和熱傳輸能力下降，如表A.2所示。潤滑油環(huán)境中常見老