[发明专利]一种核电设备水闸门减速器轴失效原因的综合判定方法

说明书

技术领域

本发明属于核电设备安全性检测技术领域，尤其是涉及一种核电设备水闸门减速器轴失效原因的综合判定方法。

背景技术

基于全球能源十分缺乏的综合现状，核能作为一种低碳、清洁的密集型能源，受到了世界各国的大力发展。目前，由于我国能源需求数量巨大且急剧增长，能源利用引起的温室气体排放总量还在进一步增加，为了响应节能、环保、低碳、减排的号召，核电作为我国构建低碳型能源结构、应对气候变化的合理有效选择，在我国也处于飞速发展阶段。然而每一座核电厂房的安全稳定运行都关系到整个行业的发展，关系到国家社会的安全稳定发展，因此核电设备的安全性保障工作至关重要。

在核电厂房内设有乏燃料水池和燃料转运仓，用于存放和转运核反应堆产生的乏燃料组件。在乏燃料水池与燃料转运仓之间有一水闸门，用于隔离乏燃料水池与燃料转运仓，以便对燃料转运仓进行充水和排水以及对转运仓内设备进行维修。水闸门的开闭是利用设置在乏燃料水池平台上的减速器传动，通过工作人员转动手柄摇杆来控制的。由于只有在进行充水或者排水时，以及对转运舱内设备进行维修时，才会对水闸门进行开闭的操作，所以水闸门每年开闭次数约10次左右。手柄摇杆和传动轴直接相连，减速器通过联轴器内带有键的轴，实现与传动轴的连接传动。由于水闸门对于乏燃料水池与燃料转运仓的充水排水有着重要作用，减速器轴断裂致使水闸门的正常开关受到影响，进而影响两个区域的之间的正常连通，无法实现乏燃料组件的正常传递，危害到燃料组件存放的安全性。因此，减速器轴的失效将直接关系到整个核电设备的使用寿命及其结构完整性，影响到整个核电厂房的安全稳定运行。

核电厂房内水闸门减速器轴发生过早失效的案例在国内外都鲜有发生，几乎没有对齐进行研究或报道过。本次失效核电厂房内的水闸门减速器轴的设计寿命为40年，但仅运行不到12年就发生了断裂，该失效案例的失效模式、机理以及原因对于核电设备的安全性检测和核电厂房的正常稳定运行有着重要意义。但由于目前没有系统的关于此类核电设备水闸门减速器轴的失效分析方法，无法对轴的失效原因进行准确分析。所以对轴的失效开展系统的表征分析，正确确定轴失效的各项原因，研究核电设备水闸门减速器轴失效原因的综合判定方法，可以为快速、正确、有效地解决此类轴的过早失效提供重要的依据。研究成果不仅对确保我国在用或新建的核电厂房内应用了减速器的设备的安全运行有重要意义，而且对电力、石化、化工、冶金等其他工业的减速器的正确防护也具有实用参考价值，给国家经济发展带来极大的经济效益，给社会的安全稳定发展带来重要的保障。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的问题，提出了一种可以快速、正确、有效地判断核电设备水闸门减速器轴失效原因的综合判定方法。

本发明提出的核电设备水闸门减速器轴失效原因的综合判定方法，具体步骤如下：

（１）：背景资料整理与分析，包括对核电厂房的背景资料、核电厂房内部设备的运行工况、水闸门减速器轴的相关技术参数等进行整理与分析，确定水闸门减速器轴失效的环境概况；

（２）：检验与试验分析，通过利用各种设备和多种理化检验方法对水闸门减速器轴进行外观形貌观察、材质检验以及微区分析等，所述理化检验方法包括外观检验与取样、材料成分试验、夹杂物试验、金相组织试验、显微硬度试验、力学性能试验、宏观形貌分析试验、三维体视显微镜分析试验、扫描电镜与能谱分析试验、二次离子质谱仪分析试验以及应力计算分析等；

（３）：综合分析判定，得出结论并给出合理建议，具体为：结合步骤（１）的背景信息和步骤（２）的各项分析测试结果，通过裂纹起裂分析、材料脆性分析等对水闸门减速器轴失效的形式和机理进行综合分析，从而准确判定轴失效的原因，给出具体的结论，并针对失效原因提出针对性的预防或改进措施。

本发明中，步骤（１）中所述的背景资料整理与分析包括的内容有：

① 核电厂房的背景资料，包括厂房的具体作用、内部设置、各区域的功能及作用，运行参数等；

② 核电厂房内部设备的运行工况，包括减速器的各项参数、水闸门的各项参数、手柄摇杆驱动机构的各项参数等；

③ 水闸门减速器轴的相关技术参数，包括轴的位置、尺寸、材质等参数；

本发明中，步骤（２）中所述检验与试验分析包括的内容有：

① 外观检验与取样，包括长度的尺寸测量、各段直径的尺寸测量、键槽的尺寸测量以及减速器轴整体形貌的观察、轴断裂位置的观察、对应断口的观察和标定、区分A、B两个断口等；