ความแข็�งแรงข็องการสวมเชื่��อมในระบบท่�อน�วเคลี�ยร�ภายใต้�สภาพภาระความลี�า

Socket weld integrity in nuclear piping under fatigue loading condition

Young Hwan Choi, Sun Yeong Choi

เรี�ยบเรี�ยงโดย นายสดใส ลำ�าธารี * ผศ.ดรี.มนต์�ศ�กด�� พิ�มสารี **

Mr. Sodsai Lamtharn Assoc. Prof. Dr. Monsak Pimsarn

บท่ค ดย�อจุ�ดปรีะสงค์�ของเอกสารีน�"ค์#อเพิ#$อที่�$จุะปรีะเม�นค์&าค์วามแข)งแรีงของ

การีสวมเชื่#$อมในรีะบบที่&อน�วเค์ลำ�ยรี�ภายใต์,สภาพิภารีะค์วามลำ,า ค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อมได,รี�บค์วามสนใจุในฐานะที่�$เก�$ยวข,องก�บค์วามปลำอดภ�ยในโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี� เน#$องจุากได,ม�รีายงานค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อมจุ�านวนมากจุากที่�$วโลำก เม#$อไม&นานมาน�"ได,ม�รีายงานค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อมในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์�มปรี�มาต์รี (CVCS) แลำะรีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น (PSS) ในโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี�ของเกาหลำ�ใต์, ต์,นเหต์�ของค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อมเป2นที่�$ที่รีาบก�นในฐานะที่�$เป2นค์วามลำ,าเน#$องจุากการีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะแรีงด�น แลำะ/หรี#อ ภารีะค์วามรี,อนอย&างฉั�บพิลำ�น แลำะการีส�$นสะเที่#อนรีะหว&างการีด�าเน�นการีของโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี� มาต์รีฐาน ASME boiler and

pressure vessel (B & PV) Code Sec. III ก�าหนดรีะยะชื่&องว&างรีะหว&างที่&อแลำะข,อต์&อในการีสวมเชื่#$อมไว,ที่�$ 1/16 น�"ว ด,วยขนาดของรีอยเชื่#$อม 1.09 x t1 ขณะที่�$ t1 เป2นค์วามหนาของผน�งที่&อ อย&างไรีก)ต์ามได,แสดงให,เห)นว&าค์วามต์,องการีรีะยะชื่&องว&างไม&เป2นที่�$แน&ใจุในหลำาย ๆ กรีณ�

ของค์วามเส�ยหาย นอกจุากน�"วงการีอ�ต์สาหกรีรีมได,ม�ค์วามต์,องการีลำดขนาดของรีอยเชื่#$อมลำงจุาก 1.09 x t1 เป2น 0.75 x t1 ค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อมภายใต์,สภาพิภารีะค์วามลำ,าในเอกสารีน�"ได,ถู7กปรีะเม�นค์&าโดยการีใชื่,การีว�เค์รีาะห�ด,วยว�ธ�ไฟไนต์�อ�ลำ�เมนต์� 3 ม�ต์� เก�$ยวก�บข,อก�าหนดในมาต์รีฐาน ASME Code

3 ชื่น�ดของสภาพิภารีะ ซึ่9$งก)ค์#อ การีโก&งต์�วเน#$องจุากการีส�$นสะเที่#อน, การีเปลำ�$ยนแปลำงแรีงด�นอย&างฉั�บพิลำ�นในชื่&วงจุาก P=0 ถู9ง 15.51 เมกะปาสค์าลำ แลำะการีเปลำ�$ยนแปลำงค์วามรี,อนอย&างฉั�บพิลำ�นในชื่&วงจุาก T=25 ถู9ง T=288 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส ได,ถู7กพิ�จุารีณา ผลำลำ�พิธ�ที่�$ได,ต์ามมาก)ค์#อ (1) การีสวมเชื่#$อมเป2นส�$งที่�$อ&อนไหวต์&อการีส�$นสะเที่#อนในขณะที่�$รีะด�บของการีส�$นสะเที่#อนเก�นกว&าค์&าที่�$ก�าหนดในมาต์รีฐาน ASME

operation and maintenance (OM) code (2) อ�ที่ธ�พิลำของการีปลำ�$ยนแปลำงภารีะแรีงด�นหรี#ออ�ณหภ7ม�อย&างฉั�บพิลำ�นต์&อการีสวมเชื่#$อมในรีะบบ CVCS แลำะ PSS ไม&ได,ม�น�ยส�าค์�ญเน#$องด,วยค์&าค์วามถู�$ที่�$ต์�$าของการีเปลำ�$ยนแปลำงอย&างฉั�บพิลำ�นรีะหว&างการีด�าเน�นการีของโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี� (3) การี ไม&ม�” รีะยะชื่&องว&าง ” เป2นส�$งที่�$เส�$ยงอ�นต์รีายอย&างมากต์&อค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อมส�าหรี�บรีะบบที่�$ม�สภาพิการีส�$นสะเที่#อนเก�นค์&าที่�$ก�าหนดที่�$ได,รีะบ�ไว,ในมาต์รีฐาน ASME OM Code แลำะ/หรี#อ การีเปลำ�$ยนแปลำงสภาพิภารีะอย&างฉั�บพิลำ�นจุาก P=0 เมกะปาสค์าลำ แลำะ T=25 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส จุนถู9ง P= 15.5 เมกะปาสค์าลำ แลำะ T = 288

องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส (4) การีลำดลำงของขนาดรีอยเชื่#$อมจุาก 1.09 x t1 เป2น 0.75 x t1 สามารีถูที่�$จุะที่�าให,เก�ดค์วามเส�ยหายที่�$ม�อ�ที่ธ�พิลำต์&อค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อม

Abstract

The purpose of this paper is to evaluate the integrity of socket weld in nuclear piping under the fatigue loading. The integrity of socket weld is regarded as a safety concern in nuclear power plants because many failures have been world-widely reported in the socket weld. Recently, socket weld failures in the chemical and volume control system (CVCS) and the primary sampling system (PSS) were reported in Korean nuclear power plants. The root causes of the socket weld failures were known as the fatigue due to the pressure and/or temperature loading transients and the vibration during the plant operation. The ASME boiler and pressure vessel (B & PV) Code Sec. III requires 1/16 in. gap between the pipe and fitting in the socket weld with the weld leg size of 1.09×t1, where t1 is the pipe wall thickness. Many failure cases, however, showed that the gap requirement was not satisfied. In addition, industry has demanded the reduction of weld leg size from 1.09×t1 to 0.75×t1. In this paper, the socket weld integrity under the fatigue loading was evaluated using three-dimensional finite element analysis considering the requirements in the ASME Code. Three types of loading conditions such as the deflection due to vibration, the pressure transient ranging from P = 0 to 15.51 MPa, and the thermal transient ranging from T=25 to 288 oC were considered. The results are as follows; (1) the socket weld is susceptible to the vibration where the vibration levels exceed the requirement in the ASME operation and maintenance (OM) code. (2) The effect of pressure or temperature transient load on socket weld in CVCS and PSS is not significant owing to the low frequency of transient during plant operation. (3) ‘No gap’ is very risky to the socket weld integrity for the systems having the vibration condition to exceed the requirement specified in the ASME OM Code

and/or the transient loading condition from P = 0 and T=25 oC to P = 15.51 MPa and T = 288 oC. (4) The reduction of the weld leg size from 1.09×t1 to 0.75×t1 may induce detrimental effect on the socket weld integrity.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

* น�กศ9กษาปรี�ญญาโที่ค์ณะว�ศวกรีรีมศาสต์รี� สถูาบ�นเที่ค์โนโลำย�พิรีะจุอมเกลำ,าเจุ,าค์�ณที่หารีลำาดกรีะบ�ง** อาจุารีย� สาขาว�ศวกรีรีมเค์รี#$องกลำ ค์ณะว�ศวกรีรีมศาสต์รี�

1

1. บท่น"ามาต์รีฐาน ASME B & PV Code Sec. III อณ�ญาต์�ให,ใชื่,การี

สวมเชื่#$อมส�าหรี�บรีะบบที่&อน�วเค์ลำ�ยรี�ด,วยเง#$อนไขพิ�เศษที่�"ง ๆ ที่�$การีสวมเชื่#$อมม�จุ�ดอ&อนที่�$ค์วามแข)งแรีงของรีอยเชื่#$อม การีสวมเชื่#$อมที่�"งหลำายน�"นไม&ค์วรีที่�$จุะถู7กใชื่,งานในขณะที่�$การีก�ดกรี&อนอาจุจุะเก�ดข9"นที่�$รีอยแยกรีะหว&างที่&อแลำะข,อต์&อ (ASME, 2001a) [1] การีสวมเชื่#$อมถู7กจุ�าก�ดส�าหรี�บที่&อที่�$ม�ขนาดน,อยกว&า 2 น�"ว ของขนาดที่&อเสม#อน (NPS) ส�าหรี�บ ASME classes 1 แลำะ 2 ของรีะบบที่&อ แลำะน,อยกว&า 4 น�"ว ของขนาดที่&อเสม#อน ส�าหรี�บ ASME classes 2 ของรีะบบที่&อรีะบายหรี#อรีะบบที่&อเลำ�$ยงในโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี� (NPPs) (ASME, 2001a) [1] โดยปรีกต์�ม�ปรีะมาณ 40,000 การีสวมเชื่#$อมต์&อหน9$งโรีงของโรีงไฟฟ0าพิลำ�งน�วเค์ลำ�ยรี�แบบน�"าค์วามด�นส7ง (PWR) ชื่น�ด 1000 เมกะว�ต์ต์�

ค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อมได,รี�บค์วามสนใจุเม#$อไม&นานมาน�" ในฐานะที่�$เก�$ยวข,องก�บค์วามปลำอดภ�ย เน#$องจุากได,ม�รีายงานค์วามเส�ยหายแลำะการีรี�$วไหลำจุ�านวนมากในการีสวมเชื่#$อม (OECD/NEA, 2002 [5];

EPRI, 1998 [4]; USNRC, 1998 [6]; Choi and Choi, 2003

[3]; USNRC, 1980a, b [7], [8]; USNRC, 1989 [9]) ฐานข,อม7ลำของ OPDE (OECD Piping Failure Data Exchange)

(ปรี�บปรี�ง.0.a) ในรีะหว&างป< 1970 – 2001 ม� 108 รีายการีค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อม จุ�านวน 2399 กรีณ�ของค์วามเส�ยหายของรีะบบที่&อน�วเค์ลำ�ยรี� (OECD/NEA, 2002) [5] ม�รีายงานค์วามเส�ยหายในการีสวมเชื่#$อมในโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี�ของเกาหลำ�ใต์,จุ�านวน 6 ค์วามเส�ยหายด,วยเชื่&นก�น (Choi and Choi, 2003) [3]

รี7ปที่�$ 1. แสดงลำ�กษณะของภาพิวาดของการีสวมเชื่#$อมรีะหว&างที่&อแลำะข,อต์&อ เชื่&น วาลำ�ว, ข,อต์&อรี&วมต์รีง, ข,อต์&อแยก, แผ&นเพิลำต์ลำดค์วาม

2

ด�น หรี#อข,องอ มาต์รีฐาน ASME Code Sec. III ก�าหนดค์&าปรีะมาณ 1/16 น�"ว เป2นรีะยะชื่&องว&าง (g) รีะหว&างที่&อแลำะข,อต์&อในการีสวมเชื่#$อมแลำะค์&าที่�$น,อยที่�$ส�ดเป2น 1.09 x t1 ส�าหรี�บขนาดของรีอยเชื่#$อม (WL) ในขณะที่�$ t1 เป2นค์วามหนาของผน�งที่&อ ต์ามที่�$ได,แสดงในรี7ปที่�$ 1. อย&างไรีก)ต์ามได,แสดงให,เห)นว&าค์วามต์,องการีรีะยะชื่&องว&างไม&เป2นที่�$แน&ใจุในหลำาย ๆ กรีณ�ของค์วามเส�ยหาย มาต์รีฐาน ASME ก�าหนดการีต์รีวจุสอบแบบไม&ที่�าลำาย (NDE) ไว,ด,วยเชื่&นก�น เชื่&น การีต์รีวจุสอบด,วยอน�ภาค์แม&เหลำ)ก (MT) หรี#อการีต์รีวจุสอบแบบการีซึ่9มที่ะลำ�ผ&าน (PT) บนพิ#"นที่�$ของการีสวมเชื่#$อม แต์&ที่ว&าไม&ม�การีต์รีวจุสอบด,วยการีถู&ายภาพิเอ)กซึ่เรีย� (RT)

หมายค์วามว&าม�นไม&ง&ายส�าหรี�บการีต์วจุสอบรีะยะ

รี7ปที่�$ 1. แสดงรี7ปรี&างที่างเรีขาค์ณ�ต์ของการีสวมเชื่#$อมรีะหว&างที่&อแลำะข,อต์&อ

ชื่&องว&าง 1/16 น�"ว โดยใชื่,ว�ธ�การีต์รีวจุสอบแบบไม&ที่�าลำาย (NDE) ซึ่9$งในป=จุจุ�บ�นถู7กก�าหนดข9"นอย7&ในมาต์รีฐาน

จุ�ดปรีะสงค์�ของเอกสารีน�"ค์#อเพิ#$อที่�$จุะปรีะเม�ณค์&าค์วามแข)งแรี)งของการีสวมเชื่#$อมในรีะบบที่&อน�วเค์ลำ�ยรี� แลำะการีจุ�ดเต์รี�ยมเที่ค์น�ค์พิ#"นฐานส�าหรี�บแนวที่างใหม&ในการีต์รีวจุสอบด,วยการีถู&ายภาพิเอ)กซึ่เรีย� (RT)

ส�าหรี�บการีสวมเชื่#$อม อ�ที่ธ�พิลำของข,อก�าหนดของรีะยะชื่&องว&างแลำะขนาด

3

รีอยเชื่#$อมต์&อค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อม ในเอกสารีน�"ได,ปรีะเม�ณค์&าโดยการีใชื่,ว�ธ�ไฟไนต์�อ�ลำ�เมนต์�2. ความเส�ยหายข็องการสวมเชื่��อมท่��เก�ดข็%&นในโรงไฟฟ*าน�วเคลี�ยร�ข็องเกาหลี�ใต้�

ม�ค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อมที่�$เก�ดข9"นในโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี�ของเกาหลำ�ใต์,จุากป< 1999 ถู9ง ป< 2003 จุ�านวน 6 ค์วามเส�ยหาย ต์ารีางที่�$ 1. แสดงผลำสรี�ปของกรีณ�ค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อมจุนถู9งม�ถู�นายน ป< 2003 ปรีะกอบไปด,วย รีะบบที่�$เส�ยหาย, ขนาดที่&อ, ชื่น�ดแลำะขนาดของค์วามเส�ยหาย, ว�สด�ที่&อ, แลำะผลำลำ�พิธ�จุากการีว�เค์รีาะห�ค์วามเส�ยหายของรีะบบที่&อที่�$เก�$ยวก�บต์,นเหต์�ของป=ญหา, ผลำกรีะที่บต์&อค์วามปลำอดภ�ยของโรีงไฟฟ0า, การีด�าเน�นการีปรี�บปรี�งแก,ไข (CA) แลำะปรีะว�ต์�ของการีต์รีวจุสอบรีะหว&างการีใชื่,งาน (ISI) (Choi and Choi, 2003)

[3] รีะบบที่�$เส�ยหายค์#อรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์มปรี�มาต์รี (CVCS)

ในโรีงไฟฟ0า WH 3-loop แลำะรีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น (PSS)

ในโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี�มาต์รีฐานเกาหลำ�ใต์,(KSNP) ต์,นเหต์�ของป=ญหาของค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อมถู7กว�เค์รีาะห�เป2นการีส�$นสะเที่#อน, ค์วามลำ,าเน#$องจุากค์วามรี,อน (TF), แลำะหรี#อค์วามไม&เหมาะสมของรีอยต์&อเชื่#$อม ขนาดของที่&อในรีะบบที่&อที่�$เส�ยหายม�ขนาดของที่&อเสม#อน (NPS) ต์�"งแต์& 3/8 น�"ว ถู9ง 2 น�"ว แลำะว�สด�ที่&อค์#อเหลำ)กสแต์นเลำส อาที่�เชื่&น 304SS แลำะ 316SS ไม&ม�การีแต์กห�กของที่&อด,านบนส�าหรี�บค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อม ที่�"ง ๆ ที่�$ม�รีอยแต์กรี,าวแลำะการีรี�$วไหลำในบรี�เวณพิ#"นที่�$ของการีสวมเชื่#$อม

ต์ารีางที่�$ 1.

4

ผลำสรี�ปค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อมในโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี�ของเกาหลำ�ใต์, (Choi

and Choi, 2003) [3]

CVCS : รีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์มปรี�มาต์รี;PSS : รีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น;TWC : รีอยแต์กรี,าวผ&านผน�ง;

CA : การีด�าเน�นการีปรี�บปรี�งแก,ไข;WH : โรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี�มาต์รีฐาน Westinghouse;KSNP : โรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี�มาต์รีฐานเกาหลำ�ใต์,

2.1 ค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อมในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์มปรี�มาต์รี (CVCS)

ในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์มปรี�มาต์รี (CVCS) ของโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี�โรีงหน9$งของเกาหลำ�ใต์,ม�จุ�านวน 5 การีสวมเชื่#$อมเป2นค์วามเส�ยหายที่�$เก�ดข9"นต์�ด ๆ ก�นในรีะหว&างชื่&วงเวลำาปรีะมาณ 3 เด#อน อ�ต์รีาการีรี�$วไหลำจุากการีสวมเชื่#$อมที่�$เส�ยหายปรีะเม�ณค์&าอย&างค์รี&าว ๆ ได,ที่�$ปรีะมาณ 0.043-0.09 กรี�มต์&อนาที่� ซึ่9$งได,อย7&ในข,อจุ�าก�ดที่�$ 1 กรี�มต์&อนาที่� ในข,อก�าหนดที่างเที่ค์น�ค์ของโรีงไฟฟ0า (Tech. Spec.) การีแต์กรี,าวของการีสวมเชื่#$อมในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์มปรี�มาต์รี (CVCS) ถู7กว�เค์รีาะห�เป2นการีส�$นสะเที่#อนที่�$เก�ดจุากการีเหน�$ยวน�าของการีไหลำ การีส�$นสะเที่#อนได,ถู7กเหน�$ยน�าจุากการีไหลำที่�$ไม&สม�$าเสมอในแผ&นเพิลำต์ลำดค์วามด�นต์�วหน9$งในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์มปรี�มาต์รี (CVCS) ซึ่9$งรี7ของการีไหลำได,ถู7กที่�าให,เส�ยหายด,วยฟองอากาศที่�$เก�ดข9"นในของเหลำว การีโก&งต์�วแลำะค์วามเรี)วของการีส�$นสะเที่#อนที่�$อย7&ใกลำ, ๆ ก�บการีสวมเชื่#$อมที่�$เส�ยหาย

5

รีะหว&างการีด�าเน�นการีว�ดค์&าได,ที่�$ 110 ไมโค์รีเมต์รี แลำะ 30 ม�ลำลำ�เมต์รีต์&อว�นาที่� ต์ามลำ�าด�บ มาต์รีฐาน ASME Code OM Part 3 ให,ข,อก�าหนด

ของค์&าที่�$ยอมรี�บได,ของการีโก&งต์�วจุากการีส�$นสะเที่#อน ( allow) แลำะค์&าที่�$

ยอมรี�บได,ของค์วามเรี)วของการีส�$นสะเที่#อน (Vallow) (ASME, 2001b)

[2] จุากข,อก�าหนดเหลำ&าน�"นค์&าของ allow แลำะ Vallow ที่�$บรี�เวณใกลำ, ๆ ก�บ

การีสวมเชื่#$อมที่�$เส�ยหายภายใต์,สถูานการีณ�น�"ค์�านวนได,เป2น 18

ไมโค์รีเมต์รี แลำะ 20 ม�ลำลำ�เมต์รีต์&อว�นาที่� ต์ามลำ�าด�บ ผลำลำ�พิธ�ที่�$ได,น� "นแสดงว&ารีะด�บการีส�$นสะเที่#อนที่�$บรี�เวณใกลำ, ๆ ก�บการีสวมเชื่#$อมที่�$เส�ยหายได,ม�ค์&าส7งกว&าข,อจุ�าก�ดที่�$ก�าหนดใน มาต์รีฐาน ASME Code OM Part

3 ด,วยส�ดส&วน 6.1 แลำะ 1.5 เที่&าของค์&าการีโก&งต์�วแลำะค์วามเรี)วต์ามลำ�าด�บ หลำ�งจุากการีซึ่&อมแซึ่มพิ#"นที่�$ที่�$เส�ยหาย รีะด�บการีส�$นสะเที่#อนถู7กว�ดค์&าได,ที่�$ปรีะมาณ 2-3 ไมโค์รีเมต์รี แลำะ 2.2-2.4 ม�ลำลำ�เมต์รีต์&อว�นาที่� ของค์&าการีโก&งต์�วแลำะค์วามเรี)วต์ามลำ�าด�บ

รีอยแต์กรี,าวม�จุ�ดเรี�$มต์,นจุากฐานของการีสวมเชื่#$อมแลำะได,แผ&ขยายไปต์ามแนวเส,นผ&าศ7นย�กลำางของการีสวมเชื่#$อมอ�นเน#$องมาจุากภารีะค์วามลำ,า ค์วามยาวของรีอยแต์กรี,าวผ&านผน�ง (TWC) อย7&ในชื่&วง 2%-48%

ของเส,นรีอบวงที่&อค์วามถู�$ของค์วามเส�ยหายของรีะบบที่&อโดยการีใชื่,ที่�"งจุ�านวนของ

รีอยเชื่#$อมแลำะจุ�านวนป<ของการีด�าเน�นการีในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์มปรี�มาต์รี (CVCS) ปรีะเม�นค์&าได,เป2น 4.86E-05/Rx-Yr แลำะ 9.04E-05/Rx-Yr ส�าหรี�บขนาดของที่&อเสม#อนที่�$ 3/4 น�"ว แลำะ 2 น�"ว ต์ามลำ�าด�บ (Choi and Choi, 2003) [3]

2.2 ค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อมในรีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น

6

การีเพิ�$มข9"นของรีะด�บน�"าเส�ยชื่�$วค์รีาวเฉัลำ�$ยในรีะหว&างการีด�าเน�นการีแบบเต์)มก�าลำ�งของโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี�มาต์รีฐานเกาหลำ�ใต์,โรีงหน9$ง ได,ส&งการีแจุ,งเต์#อนไปที่�$ห,องค์วบค์�มหลำ�กแลำะผ7,ปฏิ�บ�ต์�งานได,รีะบ�การีรี�$วไหลำที่�$การีสวมเชื่#$อมรีะหว&างที่&อแลำะข,อต์&อรี&วมในรีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น ที่&อที่�$เส�ยหายได,รี�บการีซึ่&อมแซึ่มชื่�$วค์รีาวด,วยข,อต์&อเชื่#$อมที่างกลำรีะหว&างการีด�าเน�นการีโรีงไฟฟ0า ที่&อที่�$เส�ยหายที่�ามาจุากว�สด�เหลำ)กสแต์นเลำส 316

(316SS) ด,วยขนาดที่&อเสม#อน 3/8 น�"ว ม�การีรี�$วไหลำปรีะมาณ 0.01

กรี�มต์&อนาที่� จุากการีสวมเชื่#$อมที่�$เส�ยหาย ค์วามยาวของรีอยแต์กรี,าวผ&านผน�งอย7&ที่�$ปรีะมาณ 4 ม�ลำลำ�เมต์รี ซึ่9$งก)ค์#อปรีะมาณ 14% ของเส,นรีอบวงที่&อ รีะบบที่&อที่�"งหมดของรีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,นได,ถู7กเปลำ�$ยนด,วยที่&อแลำะข,อต์&อรี&วมต์�วใหม&ใน O/H ต์&อไป

ต์,นเหต์�ของป=ญหาของค์วามเส�ยหายในรีะบบการีส�&มต์�วอย&างข�"นต์,นถู7กว�เค์รีาะห�เป2นค์วามลำ,าเน#$องมาจุากค์วามรี,อน (TF) เน#$องจุากสภาพิการีด�าเน�นการีแลำะค์วามไม&เหมาะสมของรีอยเชื่#$อม การี ไม&ม�” รีะยะชื่&องว&าง รีะหว&างที่&อแลำะข,อต์&อ” รี&วมของการีสวมเชื่#$อมที่�$เส�ยหาย รี7ปที่รีงที่างเรีขาค์ณ�ต์ของรีอยเชื่#$อมด�งกลำ&าวสามารีถูที่�าให,เก�ดค์&าค์วามเค์,นที่างค์วามรี,อนที่�$ส7ง ที่�$บรี�เวณพิ#"นที่�$ของการีสวมเชื่#$อม เพิรีาะว&าการีขยายต์�วของที่&อเน#$องจุากค์วามรี,อนถู7กฝื@นไว, ว�ธ�การีด�าเน�นการีส�าหรี�บรีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,นแสดงให,เห)นว&าเวลำาที่�$ใชื่,ของการีส�&มเก)บต์�วอย&างของสารีหลำ&อเย)นข�"นต์,นอย7&ที่�$ปรีะมาณ 20 นาที่� แลำะหลำ�งจุากน�"นเส,นที่&อถู7กแยกออกจุากรีะบบ แลำะถู7กที่�าให,เย)นต์�วลำงโดยการีพิาต์ามธรีรีมชื่าต์� (YGN 3 and 4, 1995) [10] หมายค์วามว&ารีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,นได,พิบปรีะสบก�บการีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะอย&างฉั�บพิลำ�นรี�นแรีงจุาก P=0 เมกะปาสค์าลำ แลำะ T=25 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส ถู9ง P=15.51 เมกะปาสค์าลำ แลำะ T=288 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส ซึ่9$ง P แลำะ T ค์#อ

7

แรีงด�นแลำะอ�ณหภ7ม�ต์ามลำ�าด�บ นอกจุากน�"ในบ�นที่9กของการีด�าเน�นการีได,แสดงให,เห)นว&าผ7,ปฏิ�บ�ต์�งานได,ที่�าการีส�&มเก)บต์�วอย&างของสารีหลำ&อเย)นข�"นต์,นที่�ก ว�น ถู9งแม,ว&าข,อก�าหนดที่างเที่ค์น�ค์ของโรีงไฟฟ0า (Tech. Spec.)

ก�าหนดการีส�&มเก)บต์�วอย&างสารีข�"นต์,นที่�ก ๆ 3 ว�น ค์วามถู�$ของการีต์รีวจุต์รีาบ&อย ๆ สามารีถูที่�$จุะที่�าให,เก�ดค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อมเน#$องจุากค์วามลำ,าได,

ค์วามถู�$ของค์วามเส�ยหายในรีะบบที่&อของรีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น (PSS) โดยการีใชื่,ที่�"งจุ�านวนของรีอยเชื่#$อมแลำะจุ�านวนป<ของการีด�าเน�นการีในรีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น (PSS) ปรีะเม�นค์&าได,เป2น 2.54E-04/Rx-Yr (Choi and Choi, 2003) [3]

3.การประเม�นค�าความแข็�งแรงข็องการสวมเชื่��อมโดยการใชื่�ว�ธี�ไฟไนต้�อ�ลี�เมนต้� (FEM)

3.1 การีสรี,างแบบจุ�าลำองด,วยว�ธ�ไฟไนต์�อ�ลำ�เมนต์�ส�าหรี�บการีสวมเชื่#$อมค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อมได,ปรีะเม�ณค์&าโดยว�ธ�ไฟไนต์�อ�ลำ�เมน

ต์� (FEM) ด,วยโปรีแกรีม ABAQUS ซึ่9$งเป2นที่�$รี7 ,จุ�กก�นด� 20-nodes

isoparmetric brick reduced integration element

(C3D20R in ABAQUS) ถู7กใชื่,ส�าหรี�บการีสรี,างแบบจุ�าลำองต์ามที่�$แสดงในรี7ปที่�$ 2. พิ#"นผ�วรีะหว&างผน�งที่&อด,านนอกแลำะผน�งด,านในของข,อต์&อได,สมม�ต์�ให,เป2นรีอยแต์กรี,าวส�าหรี�บการีค์งไว, ปลำายของรีอยแต์กรี,าวอย7&ที่�$ฐานของการี

8

รี7ปที่�$ 2. แสดงม�ต์�ของแบบจุ�าลำองของว�ธ�ไฟไนต์�อ�ลำ�เมนต์�ส�าหรี�บการีว�เค์รีาะห�การีสวมเชื่#$อม

สวมเชื่#$อม น�$นก)ค์#อจุ�ด B ในรี7ปที่�$ 1. จุ�านวนของ element แลำะ node

ค์#อ 4321 แลำะ 19,932 ต์ามลำ�าด�บ 2 ชื่น�ดของรี7ปแบบค์วามเส�ยหายก)ค์#อในแบบปAดแลำะแบบเปAดได,ถู7กพิ�จุารีณาในการีว�เค์รีาะห�การีส�$นสะเที่#อน

ขนาดของที่&อแลำะข,อต์&อได,แสดงในรี7ปที่�$ 1. ด�งต์&อไปน�" รี�ศม�ภายในของที่&อ (ri) เป2น 21.41 ม�ลำลำ�เมต์รี, ค์วามหนาของผน�งที่&อ (t1) เป2น 8.738 ม�ลำลำ�เมต์รี, ค์วามยาวรีวมของที่&อ (L1) เป2น 310.5 ม�ลำลำ�เมต์รี,

ค์วามหนาของข,อต์&อ (t2) เป2น 23.70 ม�ลำลำ�เมต์รี, ค์วามยาวของข,อต์&อ (L2) เป2น 86.00 ม�ลำลำ�เมต์รี, i=16.00 ม�ลำลำ�เมต์รี การีอ,างอ�งถู9งป=ญหาส�าหรี�บการีเปรี�ยบเที่�ยบที่�$ได,รีะบ�ไว,ในการีศ9กษาน�"ด,วยเง#$อนไขที่�$ว&าค์วามยาวของรีอยเชื่#$อม (WL) เป2น 9.525 ม�ลำลำ�เมต์รี, รีะยะของชื่&องว&าง (g) เป2น 1.588 ม�ลำลำ�เมต์รี (1/16 น�"ว), รีะยะของการีโก&งต์�ว (d)

เป2น 1.016 ม�ลำลำ�เมต์รี, อ�ณหภ7ม�อ,างอ�ง เป2น 25 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส แลำะไม&ม�แรีงด�นภายในที่&อ3.2 การีกรีะจุายต์�วของค์วามเค์,นบรี�เวณใกลำ, ๆ ก�บการีสวมเชื่#$อม

การีกรีะจุายต์�วของค์วามเค์,นปรีะส�ที่ธ�ผลำส�าหรี�บการีอ,างอ�งถู9งป=ญหาได,ถู7กต์รีวจุสอบใกลำ,ๆ ก�บบรี�เวณของการีสวมเชื่#$อม รี7ปที่�$ 3.

เป2นการีกรีะจุายต์�วของค์วามเค์,นปรีะส�ที่ธ�ผลำต์ามเส,นที่างที่�$ 1 จุากจุ�ด A

ไปย�ง D ได,แสดงในรี7ปที่�$ 1. ต์ามที่�$ได,แสดงให,ด7ในรี7ปที่�$ 3. ม� 2 จุ�ดที่�$ค์&า

9

ค์วามเค์,นพิ� &งข9"นส7งที่�$บรี�เวณฐานของการีสวมเชื่#$อม (จุ�ด B) แลำะอ�กจุ�ดหน9$งที่�$บรี�เวณม�มของการีสวมเชื่#$อม (จุ�ด C) หมายค์วามว&ารีอยแต์กรี,าวสามารีถูเรี�$มเก�ดข9"นได,อย&างง&าย ๆ จุากบรี�เวณฐานของการีสวมเชื่#$อม ผลำลำ�พิธ�แสดงว&าพิ#"นที่�$บรี�เวณม�มของการีสวมเชื่#$อมค์วรีที่�$จุะถู7กต์รีวจุสอบในลำายลำะเอ�ยดด,วยเชื่&นก�น เม#$อการีต์รีวจุสอบด,วยอน�ภาค์แม&เหลำ)ก (MT)

หรี#อการีต์รีวจุสอบด,วยการีถู&ายภาพิเอ)กซึ่เรีย� (RT) สามารีถูที่�$จุะกรีะที่�าได,ไปย�งพิ#"นที่�$ของการีสวมเชื่#$อม3.3 อ�ที่ธ�พิลำของสภาพิภารีะต์&อค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อม

สภาพิภารีะที่�$ได,ถู7กพิ�จุารีณาม� 3 ชื่น�ดด�งต์&อไปน�" (1) การีโก&งต์�วเน#$องจุากการีส�$นสะเที่#อน (2) การีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะแรีงด�นอย&างฉั�บพิลำ�นจุาก P=0 เมกะปาสค์าลำ ถู9ง P=15.51 เมกะปาสค์าลำ แลำะ (3)

การีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะค์วามรี,อนอย&างฉั�บพิลำ�นจุาก T=25 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส ถู9ง T=288 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส 3.3.1 การีโก&งต์�วเน#$องจุากการีส�$นสะเที่#อน

การีส�$นสะเที่#อนเป2นที่�$รี7 ,ก�นด�ว&าเป2นหน9$งของต์,นเหต์�หลำ�กของป=ญหาของค์วามเส�ยหายในรีะบบที่&อที่�$ม�

รี7ปที่�$ 3. ค์วามเค์,นปรีะส�ที่ธ�ผลำที่�$บรี�เวณใกลำ,ก�บการีสวมเชื่#$อมต์ามเส,นที่าง 1 ที่�$ได,แสดงในรี7ปที่�$ 1.

10

รี7ปที่�$ 4. อ�ที่ธ�พิลำของการีโก&งต์�วต์&อป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,น (K) ที่�

Kref=289 MPa mm

ขนาดเลำ)ก การีส�$นสะเที่#อนในรีะบบที่&อได,ถู7กสรี,างแบบจุ�าลำองต์ามชื่น�ดของภารีะของการีโก&งต์�ว (d) ต์ามที่�$ได,แสดงในรี7ปที่�$ 1. พิวกเรีาได,ใชื่,ป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,น (K) เป2นต์�วชื่�"ว�ดค์&าค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อม รี7ปที่�$ 4. แสดงอ�ที่ธ�พิลำของการีโก&งต์�ว (d) ต์&อการีสวมเชื่#$อม ค์&าของ K ส�าหรี�บการีเปรี�ยบเที่�ยบค์วามส�มพิ�นธ�ได,ถู7กที่�าให,ม�ค์วามซึ่�บ

ซึ่,อนน,อยลำงด,วยค์&า Kref ที่�$ม�ค์&า 289 MPa mm ค์&าเหลำ&าน�"นได,มาจุาก

การีว�เค์รีาะห�ด,วยว�ธ�ไฟไนต์�อ�ลำ�เมนต์�ส�าหรี�บการีอ,างอ�งถู9งป=ญหาด,านบน ป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,นต์ามที่�$ได,แสดงในรี7ปเพิ�$มข9"นอย&างเป2นเส,นต์รีงในขณะที่�$รีะยะของการีโก&งต์�วม�ค์&าเพิ�$มข9"น ค์วามแต์กต์&างของ

ป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,นรีะหว&างแบบเปAดแลำะแบบปAด ( K)

สามารีถูที่�$จุะพิ�จุารีณาเป2นภารีะค์วามลำ,าเน#$องจุากการีส�$นสะเที่#อน ค์&าของ

K อย7&ที่�$ปรีะมาณ 135.3 MPa mm ที่�$รีะยะของการีโก&งต์�วเป2น 0.73

ม�ลำลำ�เมต์รี ซึ่9$งก)ค์#อค์&ารีะด�บของการีส�$นสะเที่#อนที่�$ว�ดได,ของการีสวมเชื่#$อมที่�$เส�ยหายของ WH 3-loop ในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์�มปรี�มาต์รี (CVCS)

11

ภาค์ผนวก C ในมาต์รีฐาน ASME Code Sec. XI ให,เส,นโค์,งการีเต์�บโต์ของรีอยรี,าวเน#$องจุากค์วามลำ,า ด�งน�"

da/dN = Co( K)n

(1)

ขณะที่�$ n=3.3 แลำะ Co ค์#อฟ=งก�ชื่�นของอ�ณหภ7ม�แลำะ R เป2นส�ดส&วนของ (Kmin/Kmax) ซึ่9$งCo = (1+1.8R) x 10[ -10.009+8.12E-4T-1.13E-6T x T+1.02E-9T x T x T ]

(2)

ขณะที่�$ R ค์#อ ส�ดส&วน R ซึ่9$งได,ก�าหนดเป2น Kmin/Kmax แลำะ T ค์#ออ�ณหภ7ม�ของโลำหะในหน&วยองศาฟาเรีนไฮด� (oF) อ�ต์รีาการีเต์�บโต์ของรีอยรี,าวเน#$องจุากค์วามลำ,า (da/dN) โดยการีใชื่,เส,นโค์,งการีเต์�บโต์ของรีอยรี,าว

เน#$องจุากค์วามลำ,าน�"ด,วยค์&าของ K ที่�$ 135.3 MPa mm สามารีถูที่�$จุะ

หาได,เป2น 4.05E-07 ม�ลำลำ�เมต์รีต์&อรีอบ ม�นใชื่,เวลำาเพิ�ยงปรีะมาณ 8.25

ว�น เที่&าน�"นเพิ#$อที่�$จุะเจุาะที่ะลำ�ผ&านรีอยเชื่#$อม (9.525 ม�ลำลำ�เมต์รี) ถู,าค์&าค์วามถู�$ของการีส�$นสะเที่#อนของรีะบบที่&อที่�$เส�ยหายในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์�มปรี�มาต์รี (CVCS) ได,สมม�ต์�ให,เป2น 33 เฮ�รี�ต์ ซึ่9$งก)ค์#อข,อจุ�าก�ดของการีออกแบบที่�$ได,ก�าหนดไว,ในมาต์รีฐาน ASME Code OM

(ASME, 2001b) [2] ผลำลำ�พิธ�แสดงว&าการีสวมเชื่#$อมน�"นเป2นส�$งที่�$อ&อนไหวง&ายต์&อการีส�$นสะเที่#อน ถู,ารีะด�บของการีส�$นสะเที่#อนเก�นค์&าที่�$ก�าหนดไว,ในมาต์รีฐาน ASME Code OM

3.3.2 การีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะแรีงด�นอย&างฉั�บพิลำ�นรี7ปที่�$ 5. แสดงอ�ที่ธ�พิลำของแรีงด�นต์&อป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของ

ค์วามเค์,นส�าหรี�บการีอ,างอ�งถู9งป=ญหาด,วยปรีาศจุากการีโก&งต์�ว ป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,นส�าหรี�บการีด�าเน�นการีที่�$แรีงด�นปรีกต์� (15.51

12

เมกะปาสค์าลำ) ถู7กค์�านวนได,เป2น 535.4 MPa mm ด�งน�"น ค์&าของ K ที่�$

535.4 MPa mm ส&งผลำกรีะที่บต์&อ

รี7ปที่�$ 5. อ�ที่ธ�พิลำของแรีงด�นต์&อป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,น (K) ที่�

Kref=289 MPa mm

ส�ดส&วนของ R เม#$อไม&ได,ม�แรีงด�นเปลำ�$ยนแปลำงอย&างฉั�บพิลำ�นในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์�มปรี�มาต์รี (CVCS) ในรีะหว&างการีด�าเน�นการีปรีกต์� ค์&าส�ดส&วนของ R เปลำ�$ยนแปลำงจุาก 0.394 ถู9ง 0.818 ถู,าแรีงด�นได,ถู7กพิ�จุารีณาในการีว�เค์รีาะห�ค์วามลำ,า

ค์&าของ K ที่�$ 535.4 MPa mm สามารีถูที่�$จุะที่�าให,เป2นค์&าภารีะ

ค์วามลำ,าที่�$ K = 135.3 MPa mm

ถู,าการีเปลำ�$ยนแปลำงแรีงด�นอย&างฉั�บพิลำ�นจุาก 0 ถู9ง ค์&าแรีงด�นปรีกต์�ของการีด�าเน�นการี (15.51 เมกะปาสค์าลำ) ถู7กพิ�จุารีณาให,เป2นสภาพิภารีะเชื่&นเด�ยวก�บรีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น (PSS) อ�ต์รีาการีเต์�บโต์ของรีอยรี,าวเน#$องจุากค์วามลำ,า (da/dN) โดยการีใชื่,สมการีที่�$ (1) ด,วย

ค์&าของ K น�" สามารีถูที่�$จุะหาได,เป2น 2.33E-05 ม�ลำลำ�เมต์รีต์&อรีอบ

13

หมายค์วามว&าม�นใชื่,จุ�านวน 409,040 รีอบ ของการีเปลำ�$ยนแปลำงอย&างฉั�บพิลำ�นของแรีงด�น ส�าหรี�บรีอยแต์กรี,าวเพิ#$อที่�$จุะเจุาะที่ะลำ�ผ&านรีอยเชื่#$อม (9.525 ม�ลำลำ�เมต์รี) ผลำลำ�พิธ�น�"แสดงว&าอ�ที่ธ�พิลำของการีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะแรีงด�นอย&างฉั�บพิลำ�นต์&อการีสวมเชื่#$อมในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์�มปรี�มาต์รี (CVCS) แลำะ รีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น (PSS)

ไม&ได,ม�น�ยส�าค์�ญ เน#$องจุากค์วามถู�$ที่�$ต์�$ามาก ๆ ของการีเปลำ�$ยนแปลำงแรีงด�นอย&างฉั�บพิลำ�นรีะหว&างต์ลำอดอาย�การีด�าเน�นการีของโรีงไฟฟ0า3.3.3 การีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะค์วามรี,อนอย&างฉั�บพิลำ�น

รี7ปที่�$ 6. แสดงป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,นส�าหรี�บการีอ,างอ�งถู9งป=ญหาโดยปรีาศจุากการีโก&งต์�ว ภายใต์,สภาพิของการี

เปลำ�$ยนแปลำงภารีะค์วามรี,อนที่�$ T=0, 100, 200 แลำะ 263 องศา

เซึ่ลำเซึ่�ยส ป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,นที่�$อ�ณหภ7ม�ของการีด�าเน�น

การีปรีกต์� (288 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส) ถู7กปรีะเม�ณค์&าได, ด,วยค์&าของ K น�"

สามารีถูที่�$จุะหาได,เป2น 4.07E-05 ม�ลำลำ�เมต์รีต์&อรีอบ ม�นใชื่,จุ�านวน 233,890 รีอบ ของ

รี7ปที่�$ 6. อ�ที่ธ�พิลำของอ�ณหภ7ม�ต์&อป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,น (K) ที่�

Kref=289 MPa mm

14

เป2น 542.9 MPa mm อ�ต์รีาการีเต์�บโต์ของรีอยรี,าวเน#$องจุากค์วามลำ,า

(da/dN) โดยการีใชื่,สมการีที่�$ (1) การีเปลำ�$ยนแปลำงอย&างฉั�บพิลำ�นของค์วามรี,อน ส�าหรี�บรีอยแต์กรี,าวเพิ#$อที่�$จุะเจุาะที่ะลำ�ผ&านรีอยเชื่#$อม (9.525

ม�ลำลำ�เมต์รี) ผลำลำ�พิธ�น�"แสดงว&าอ�ที่ธ�พิลำของการีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะค์วามรี,อนอย&างฉั�บพิลำ�นต์&อการีสวมเชื่#$อมในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์�มปรี�มาต์รี (CVCS) แลำะ รีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น (PSS) ไม&ได,ม�น�ยส�าค์�ญ เน#$องจุากค์วามถู�$ที่�$ต์�$ามาก ๆ ของการีเปลำ�$ยนแปลำงค์วามรี,อนอย&างฉั�บพิลำ�นรีะหว&างต์ลำอดอาย�การีด�าเน�นการีของโรีงไฟฟ0า ซึ่9$งค์ลำ,าย ๆ ก�บผลำกรีะที่บของแรีงด�นด,านบน3.4 อ�ที่ธ�พิลำของรีะยะชื่&องว&าง

มาต์รีฐาน ASME Code ก�าหนดรีะยะชื่&องว&าง 1/16 น�"ว รีะหว&างที่&อแลำะข,อต์&อในการีสวมเชื่#$อม อย&างไรีก)ต์ามการีสวมเชื่#$อมด,วยการี ไม&ม�“

รีะยะชื่&องว&าง ” (g=0) รีะหว&างที่&อแลำะข,อต์&อได,พิบค์วามเส�ยหายในบางกรีณ� ถู,าการี ไม&ม�” รีะยะชื่&องว&าง ในการีสวมเชื่#$อม” ค์วามเค์,นเน#$องจุากค์วามรี,อนจุะกรีะที่�าไปที่�$การีสวมเชื่#$อม เพิรีาะว&าการีขยายต์�วของที่&อเน#$องจุากค์วามรี,อนถู7กฝื@นไว,

รี7ปที่�$ 7. แสดงป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,นซึ่9$งเป2นฟ=งก�ชื่�$นของรีะยะชื่&องว&างส�าหรี�บการีอ,างอ�งถู9งป=ญหาภายใต์,การีโก&งต์�วเน#$องจุากการีส�$นสะเที่#อน ป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,นในรี7ปแบบปAดลำดลำงขณะที่�$รีะยะชื่&องว&างลำดลำงจุนถู9งศ7นย� ในขณะที่�$ป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,นในรี7ปแบบเปAดน�"นเพิ�$มข9"นอย&างน,อยมากๆ ต์ามที่�$แสดงในรี7ปที่�$

7. หมายค์วามว&าค์&า K เพิ�$มข9"นขณะที่�$รีะยะชื่&องว&างลำดลำงในการีสวม

เชื่#$อม ค์&าของ K ภายใต์,สภาพิ ไม&ม�“ รีะยะชื่&องว&าง ถู7กค์�านวนได,ป2น “

15

273.4 MPa mm อ�ต์รีาการีเต์�บโต์ของรีอยรี,าวเน#$องจุากค์วามลำ,า

(da/dN) โดยการีใชื่,สมการีที่�$ (1) ด,วยค์&าของ K น�" สามารีถูที่�$จุะหาได,

เป2น 4.73E-06 ม�ลำลำ�เมต์รีต์&อรีอบ ม�นใชื่,เวลำาเพิ�ยงปรีะมาณ 17 ชื่�$งโมง เที่&าน�"นเพิ#$อที่�$จุะเจุาะที่ะลำ�ผ&านรีอยเชื่#$อม (9.525 ม�ลำลำ�เมต์รี) ภายใต์,สภาพิการีส�$นสะเที่#อนของรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์�มปรี�มาต์รี (CVCS) ถู,าค์&าค์วามถู�$ของการีส�$นสะเที่#อนของรีะบบที่&อที่�$เส�ยหายในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์�มปรี�มาต์รี (CVCS) ได,สมม�ต์�ให,เป2น 33 เฮ�รี�ต์ ซึ่9$งก)ค์#อข,อจุ�าก�ดของการีออกแบบที่�$ได,ก�าหนดไว,ในมาต์รีฐาน ASME Code OM

(ASME, 2001b) [2] หมายค์วามว&าการีสวมเชื่#$อมน�"นเป2นส�$งที่�$อ&อนไหวง&ายต์&อการีส�$นสะเที่#อน ถู,าการี ไม&ม�“ รีะยะชื่&องว&าง ในการีสวมเชื่#$อม“ ม�นใชื่,เวลำาปรีะมาณ 8.25 ว�น เพิ#$อที่�$จุะเจุาะที่ะลำ�รีอยเชื่#$อม ถู,าม�รีะยะชื่&องว&างมากกว&า 1/16 น�"ว ต์ามที่�$ได,ว�เค์รีาะห�ในส&วนที่�$ 3.3.1 ในเอกสารีน�"ด,วยผลำลำ�พิธ�จุากรี7ปที่�$ 7.

รี7ปที่�$ 7. อ�ที่ธ�พิลำของรีะยะชื่&องว&างต์&อป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,น (K) ที่�

Kref=289 MPa mm ภายใต์,ภารีะของการีโก&งต์�ว

รี7ปที่�$ 8. แสดงอ�ที่ธ�พิลำของรีะยะชื่&องว&าง (g) ภายใต์,การีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะค์วามรี,อนอย&างฉั�บพิลำ�น ส�าหรี�บค์&าของ g=0 แลำะ 1.5875 ม�ลำลำ�เมต์รี (1/16 น�"ว) รีะยะชื่&องว&างที่�$ 1.588 ม�ลำลำ�เมต์รี

16

(1/16 น�"ว) เป2นรีะยะที่�$เพิ�ยงพิอที่�$จุะป0องก�นการีส�มผ�สก�น เพิรีาะว&าม�เพิ�ยง 0.069 ม�ลำลำ�เมต์รี เพิ�ยงเที่&าน�"นจุากการีขยายต์�วเน#$องจุากค์วามรี,อนของที่&อด,านในข,อต์&อภายใต์,การีเปลำ�$ยนแปลำงค์วาม

รี,อนอย&างฉั�บพิลำ�นที่�$ T=263 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส ค์วามแต์กต์&างรีะหว&าง 2

กรีณ� เป2นการีแสดงอ�ที่ธ�พิลำของรีะยะชื่&องว&าง ยกเว,นอ�ที่ธ�พิลำของการีเปลำ�$ยนแปลำงค์วามรี,อนอย&างฉั�บพิลำ�น ป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,นที่�$การีด�าเน�นการีที่�$อ�ณหภ7ม�ปรีกต์� (288 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส) ถู7กปรีะเม�ณค์&า

ได,เป2น 1182.7 MPa mm

ป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,นถู7กปรีะเม�ณค์&าได,เป2น 1811.6

MPa mm ถู,าการีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะอย&างฉั�บพิลำ�นจุาก P=0 แลำะ

T=25 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส ถู9ง P=15.51 เมกะปาสค์าลำ แลำะ T=288

องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส ถู7กพิ�จุารีณาในการีว�เค์รีาะห� อ�ต์รีาการีเต์�บโต์ของรีอยรี,าวเน#$องจุากค์วามลำ,า (da/dN) สามารีถูที่�$จุะหาได,เป2น 2.18E-05

ม�ลำลำ�เมต์รีต์&อรีอบ ภายใต์,สภาพิการีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะอย&างฉั�บพิลำ�นน�"

รี7ปที่�$ 8. อ�ที่ธ�พิลำของรีะยะชื่&องว&างต์&อป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,น (K) ที่�

Kref=289 MPa mm ซึ่9$งเป2นฟ=งก�ชื่�$นของอ�ณหภ7ม�

17

หมายค์วามว&าม�นใชื่,จุ�านวนปรีะมาณ 4370 รีอบ เพิ#$อที่�$จุะเจุาะที่ะลำ�ผ&านรีอยเชื่#$อม (9.525 mm) การีสวมเชื่#$อมก)จุะเส�ยหายภายในเวลำา 7.3 ป< ถู,าการีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะอย&างฉั�บพิลำ�นเป2นเชื่&นน�"ได,กรีะที่�าไปย�งการีสวมเชื่#$อมที่�ก ๆ ว�น

ผลำลำ�พิธ�แสดงว&าการี ไม&ม�“ รีะยะชื่&องว&าง” เป2นส�$งที่�$เส�$ยงอ�นต์รีายเป2นอย&างมากต์&อค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อม ส�าหรี�บเฉัพิาะรีะบบที่�$ม�สภาพิการีส�$นสะเที่#อนเก�นค์&าที่�$ก�าหนดไว,ในมาต์รีฐาน ASME Code OM

แลำะหรี#อการีเปลำ�$ยนแปลำงสภาพิภารีะอย&างฉั�บพิลำ�นจุาก P=0 เมกะปาสค์าลำ แลำะ T=25 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส ถู9ง P=15.51 เมกะปาสค์าลำ แลำะ T=288 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส การีต์รีวจุสอบด,วยการีถู&ายภาพิเอ)กซึ่เรีย� (RT)

เพิ#$อที่�$จุะต์รีวจุสอบรีะยะชื่&องว&างที่�$อย7&รีะหว&างข�"นต์อนของการีก&อสรี,างได,ถู7กแนะน�าอย&างจุรี�งจุ�งต์&อรีะบบที่�$เป2นเชื่&นน�"3.5 อ�ที่ธ�พิลำของรีอยเชื่#$อม

แนวที่างการีปฏิ�บ�ต์�ที่างอ�ต์สาหกรีรีม ส�าหรี�บขนาดรีอยเชื่#$อมได,ม�การีผ&อนผ�นจุาก 1.25 x t1 น�"ว ฉับ�บป< 1989 ไปเป2น 0.75 x t1 น�"ว ในฉับ�บป< 1992 ของมาต์รีฐาน ASME Code Sec. III ในขณะที่�$ t1 ค์#อค์วามหนาขอผน�งที่&อ อย&างไรีก)ต์ามข,อก�าหนดป=จุจุ�บ�นน�"ของขนาดของรีอยเชื่#$อมในการีสวมเชื่#$อมของรีะบบที่&อน�วเค์ลำ�ยรี�ค์#อ 1.09 x t1 ต์ามมาต์รีฐาน ASME Code Case N-316

รี7ปที่�$ 9. แสดงอ�ที่ธ�พิลำของขนาดรีอยเชื่#$อมต์&อป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&น

ของค์วามเค์,น ส�าหรี�บที่�"งแบบเปAดแลำะแบบปAด ที่�"งค์&าของ Kopen แลำะ K

เพิ�$มข9"นในขณะที่�$ขนาดของรีอยเชื่#$อมลำดลำงต์ามที่�$แสดงในรี7ป ค์&าของ K

แลำะ K ส�าหรี�บ WL=0.75 x t1 เพิ�$มข9"น โดยต์�วปรีะกอบป=จุจุ�ยเป2น

1.5 เม#$อเปรี�ยบเที่�ยบก�บกรีณ�ของ WL=1.09 x t1 หมายค์วามว&าการี

18

ลำดลำงของขนาดรีอยเชื่#$อมถู9งไปเป2น 0.75 x t1 จุาก 1.09 x t1

สามารีถูส&งผลำกรีะที่บต์&อค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อมด,วยต์�วปรีะกอบป=จุจุ�ยเป2น 1.5

ค์&าของ K ภายใต์,ภารีะการีโก&งต์�วด,วยขนาดของรีอยเชื่#$อมเป2น

0.75 x t1 (6.554 ม�ลำลำ�เมต์รี) ถู7กปรีะเม�ณค์&าได,เป2น 273.4 MPa

mm อ�ต์รีาการีเต์�บโต์ของรีอยรี,าวเน#$องจุากค์วามลำ,า (da/dN) โดยการี

ใชื่,สมการีที่�$ (1) ด,วยค์&าของ K น�" สามารีถูที่�$จุะหาได,เป2น 4.72E-06

ม�ลำลำ�เมต์รีต์&อรีอบ

รี7ปที่�$ 9. อ�ที่ธ�พิลำของรีอยเชื่#$อมต์&อป=จุจุ�ยค์วามหนาแน&นของค์วามเค์,น (K) ที่�

Kref=289 MPa mm

ม�นใชื่,เวลำาเพิ�ยงปรีะมาณ 11.7 ชื่�$งโมง เที่&าน�"นเพิ#$อที่�$จุะเจุาะที่ะลำ�ผ&านรีอยเชื่#$อม (6.554 ม�ลำลำ�เมต์รี) ถู,าค์&าค์วามถู�$ของการีส�$นสะเที่#อนของรีะบบที่&อที่�$เส�ยหายในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์�มปรี�มาต์รี (CVCS) ได,สมม�ต์�ให,เป2น 33 เฮ�รี�ต์ (ASME, 2001b) [2] ผลำลำ�พิธ�แสดงว&าการีลำดลำงของขนาดรีอยเชื่#$อมจุาก 1.09 x t1 ไปเป2น 0.75 x t1 สามารีถูส&งผลำกรีะที่บอย&างรี�นแรีงต์&อค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อม

19

4) บท่สร-ปในเอกสารีน�"ได,ต์รีวจุสอบค์วามเส�ยหายของรีะบบที่&อในการีสวม

เชื่#$อมในโรีงไฟฟ0าน�วเค์ลำ�ยรี�ของเกาหลำ�ใต์, จุ�านวน 6 ค์วามเส�ยหาย ต์,นเหต์�หลำ�กของค์วามเส�ยหายของการีสวมเชื่#$อมในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์�มปรี�มาต์รี (CVCS) แลำะ รีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น (PSS) ได,ว�เค์รีาะห�เป2นภารีะที่�$ไม&ได,ค์าดค์�ด อาที่�เชื่&น ค์วามลำ,าเน#$องจุากการีส�$นสะเที่#อนหรี#อค์วามลำ,าเน#$องจุากค์วามรี,อนก�บค์วามไม&ถู7กต์,องของรีอยเชื่#$อมรีะหว&างการีก&อสรี,าง

อ�ที่ธ�พิลำของข,อก�าหนดในมาต์รีฐาน ASME Code Sec. III ต์&อค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อม ได,ปรีะเม�นค์&าด,วยการีใชื่,ว�ธ�ไฟไนต์�อ�ลำ�เมนต์� 3 ม�ต์� 3 ชื่น�ด ของสภาพิภารีะอาที่�เชื่&น การีโก&งต์�วเน#$องจุากการีส�$นสะเที่#อน, การีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะแรีงด�นอย&างฉั�บพิลำ�นจุาก P=0 เมกะปาสค์าลำ ถู9ง P=15.51 เมกะปาสค์าลำ แลำะการีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะค์วามรี,อนอย&างฉั�บพิลำ�นจุาก T=25 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส ถู9ง T=288 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส ได,พิ�จุารีณา ผลำลำ�พิธ�เป2นด�งต์&อไปน�"

(1) การีสวมเชื่#$อมน�"นเป2นส�$งที่�$อ&อนไหวง&ายต์&อการีส�$นสะเที่#อน ถู,ารีะด�บของการีส�$นสะเที่#อนเก�นค์&าที่�$ก�าหนดไว,ในมาต์รีฐาน ASME

Operation and Maintenance (OM) code

(2) อ�ที่ธ�พิลำของการีเปลำ�$ยนแปลำงภารีะแรีงด�นหรี#อค์วามรี,อนอย&างฉั�บพิลำ�นต์&อการีสวมเชื่#$อมในรีะบบที่างเค์ม�แลำะการีค์วบค์�มปรี�มาต์รี (CVCS) แลำะ รีะบบการีส�&มเก)บต์�วอย&างข�"นต์,น (PSS)

ไม&ได,ม�น�ยส�าค์�ญที่�$เป2นสาเหต์�ด,วยค์วามถู�$ที่�$ต์�$าของการีเปลำ�$ยนแปลำงอย&างฉั�บพิลำ�นรีะหว&างด�าเน�นการีของโรีงไฟฟ0า

20

(3) การี ไม&ม�“ รีะยะชื่&องว&าง เป2นส�$งที่�$เส�$ยงอ�นต์รีาย“ เป2นอย&างมากต์&อค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อม ส�าหรี�บรีะบบที่�$ม�สภาพิการีส�$นสะเที่#อนเก�นค์&าก�าหนดที่�$รีะบ�ไว,ในมาต์รีฐาน ASME OM

Code แลำะหรี#อการีเปลำ�$ยนแปลำงสภาพิภารีะอย&างฉั�บพิลำ�นจุาก P=0 แลำะ T=25 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส ถู9ง P=15.51 เมกะปาสค์าลำ แลำะ T=288 องศาเซึ่ลำเซึ่�ยส

(4) การีลำดลำงของขนาดรีอยเชื่#$อมจุาก 1.09 x t1 ไปเป2น 0.75

x t1 สามารีถูจุะเหน�$ยวน�าให,เก�ดค์วามเส�ยหายที่�$ม�อ�ที่ธ�พิลำต์&อค์วามแข)งแรีงของการีสวมเชื่#$อม

เอกสารอ�างอ�ง[1] ASME, 2001a. ASME Boiler and Pressure Vessel Code Sec. III NB.[2] ASME, 2001b. ASME Code OM, Requirements for Pre-operational and Initial

Start-Up Vibration Testing of Nuclear Power Plants, ASME Boiler and

Pressure Vessel Code Operation and Maintenance (OM) Part 3.

[3] Choi, S.Y., Choi, Y.H., 2003. Piping failure analysis for the Korean nuclear

power piping including the effect of in-service inspection. APCNDT, Jeju.[4] EPRI, 1998. Reactor Piping Failures at US Commercial LWRs : 1961–1997,

EPRI TR-110102.[5] OECD/NEA, 2002. OECD Piping Failure Data Exchange (OPDE) Project.[6] USNRC, 1998. Rate of Initiating Events at U.S. Nuclear Power Plants :

1987–1995 NUREG/CR-5250.

21

[7] USNRC, 1980a. Pipe Cracking Experience in LWR, NUREG-0679.[8] USNRC, 1980b. Investigation and Evaluation of Cracking Incidents in Piping

in PWR, NUREG-0691.[9] USNRC, 1989. Erosion/Corrosion-Induced Pipe Wall Thinning in US NPPs,

NUREG-1344.[10] YGN 3 and 4, 1995. Operation Procedure for Primary Sampling System, Yong-

Kwang Units 3 and 4.

ก�ต้ต้�กรรมประกาศ

ผ7,แต์&งขอขอบค์�ณส�าหรี�บการีจุ�ดเต์รี�ยมงบปรีะมาณสน�บสน�น โดยกรีะที่รีวงว�ที่ยาศาสต์รี�แลำะเที่ค์โนโลำย�ในรี�ฐบาลำเกาหลำ�ใต์, การีศ9กษาน�"ได,ด�าเน�นการีโดยค์วามรี&วมม#อของ KAERI แลำะ KINS