安全壳预埋应变计失效可替代方法的研究

摘要：EAU系统为核电站安全壳仪表系统，其功能是用于监测安全壳的结构性能，为反应堆的安全运行保驾护航，是继核燃料包壳、一回路承压边界后的第三道安全屏障的健康监测系统，亦是安全壳建造完成后结构质量验收的评估系统。目前国内CPR1000核电技术堆型的EAU系统监测内容主要包括：局部应变测量、热电偶温度测量、水准罐相对沉降测量、铅垂线位移测量、预应力钢缆测量。EAU仪表系统具有重要的安全监测功能，但由于建造期间存在多种因素导致预埋在安全壳混凝土内的应变计存在部分损坏或者安装方向偏离原有设计要求，数据无法读取或者数据异常，同时鉴于预埋混凝土的异常仪表无法修复或重置，就需要从结构受力面寻求替代原有结构性能的评估方法。本文基于某核电站3号机组安全壳整体试验期间，对安全壳筒体及穹顶两个重要结构位置张贴表面式应变计，对安全壳预埋应变计及张贴应变计数据对比分析，用于指导实体工程中存在测点异常时进行的结构性能评价。

关键词：安全壳;应变计;失效;替代方法

1 方案介绍

在安全壳表面对应预埋应变计的位置张贴表面式应变计，在安全壳整体打压试验期间，对表面式应变计数据与预埋应变计数据进行对比分析，论证当安全壳预埋应变计不可用时，使用表面式应变计替代预埋应变计进行结构力学评估的可行性。EAU系统在筒体26米标高4个方位预埋有竖向及环向应变计，在对应位置表面张贴表面应变计，同时考虑到环境温度对传感器测试精度的影响，筒壁每个测试区增设一支零应力传感器，将应变计接入便携式自动化采集系统，对安全壳整体试验期间数据进行采集，采集频率为15分钟一次。由于不能在混凝土表面开孔，传感器的两侧固定端块采用高强度结构胶粘贴在混凝土表面。零应力传感器由铁质基板和传感器构成，传感器的安装端块用结构胶固定在基板上，基板一端粘贴在混凝土表面，另一端悬空。表面式应变计安装在混凝土表面，容易受到阳光直射影响，且安全壳整体打压试验持续数天，昼夜温差大，传感器易受温度干扰，需加装隔热罩。现场安装效果图下：

2 数据处理及对比分析

根据传感器的检测原理，应变传感器检测混凝土应变主要包括三种类型的应变：直接输出应变、传感器自身的温度应变、混凝土的自由膨胀收缩温度应变。剔除传感器自身温度应变的应变值为真实应变，进一步剔除混凝土温度应变的应变值为修正后应变，修正后应变用于混土应力计算。零应力传感器主要用于校正温度对应变造成的影响，试验过程中基板不收外力影响，变形由基板热胀冷缩产生，应变传感器的理论应变与基板的温度应变相同。应变测量基于一个参考点，选择安全壳整体试验前0bar.g下的应变监测数据。穹顶内外数据对比及筒体110gr切向内外数据对比如下图。

3、结论

①外贴式应变计与预埋应变计的应变对比具有相似的趋势和相当的量级，应变曲线良好的体现了加压与卸压过程，并捕捉到了最高压力峰值应变，证明采用外贴加装的方式替代原有故障预埋式应变计的方法是切实可行的。

②穹顶内外应变计曲线变化规律基本保持一致，且变形响应与压力变化保持基本同步，符合基本力学规律。筒体四个方位切向内外应变计曲线有很高的吻合度，仅外貼应变计计算的实际应变值比内置传感器计算的实际应变值稍高一点，这也与理论情况相符。

③外贴式应变计受环境影响非常大，此因素甚至能够决定试验是否可以得到理想数据。因此外贴式应变计使用时必须采取有效的隔热保温措施，采用保温材料制成的隔热罩有良好的保温效果。

④外贴式应变计在温差较大的区域长期使用时，必须进行精确的温度修正，而设置可靠的零应力应变计是获得可靠温度修正系数的重要措施。采用的自由钢板粘贴表面式应变计是良好的实践，同时提高温度修正的精度还有很多研究空间。

⑤外贴式应变计在复杂环境下工作，受外界因素的影响，数据会有一定的变异性，因此应用时必须设置一定数量的备用传感器进行相互验证。

参考文献：

[1] 中华人民共和国核行业标准.EJ/T 926-95.压水堆核电厂预应力混凝土安全壳设计规范.北京：中国核工业公司.1995-07-05发布

[2] 中华人民共和国核行业标准.EJ/T998-96.压水堆核电厂预应力混凝土安全壳建造规范.北京：中国核工业总公司.1996-04-18发布

[3] 核工业第二研究设计院.3RX-4RX安全壳混凝土分层浇筑图水平和垂直剖面.PKXRCC10001B30842SD.2005-06

[4] RCC-G （86）.ADAPTATION FOR THE MODEL M 310（1000 MWe-PWR） OF THE RCC-G-900 MWe-PWR.EDF.1986

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