安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法和装置，包括以下步骤：构建混凝土随机凸多边形骨料的细观模型；确定细观模型中混凝土内的参数传输；确定细观模型中钢衬里表面的电化学参数；确定细观模型中影响钢衬里腐蚀的影响参数；构建钢衬里外侧腐蚀数值计算模型；基于参数传输、电化学参数以及影响参数和钢衬里外侧腐蚀数值计算模型进行计算，获得钢衬里的腐蚀电流密度。本发明专利技术利用混凝土细观模型及电化学腐蚀原理，实现了对钢衬里外侧腐蚀数值的计算，从而实现对安全壳内钢衬里外侧腐蚀的研究，解决了实验室和原位无法开展钢衬里腐蚀状态监测的问题，能够有效解决钢衬里外侧腐蚀情况难以评估的难题。况难以评估的难题。况难以评估的难题。

【技术实现步骤摘要】
安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法和装置


[0001]本专利技术涉及核电站安全壳结构老化分析领域，更具体地说，涉及一种安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法和装置。

技术介绍

[0002]核电站安全壳结构为核电站防止核泄漏的第三道防线，钢衬里的外侧腐蚀已成为危害安全壳完整性和密封性的重大安全隐患。外侧超厚混凝土层(厚度大于894mm)的存在使得钢衬里外侧腐蚀成为隐蔽部位，难以监测，当发现问题时钢衬里已经发生锈穿。随着安全壳服役年限的延长，越来越多的安全壳会发生钢衬里的外侧腐蚀问题。因此，钢衬里外侧问题研究亟待开展，明确钢衬里的外侧腐蚀的机理，建立钢衬里外侧腐蚀的分析理论和计算方法，才能便于工程中开展相应的防护和维修措施，防止核泄漏事件的发生，保证核安全。
[0003]与普通混凝土内钢筋的腐蚀机理不同，安全壳钢衬里外侧腐蚀具有独特性。钢衬里外侧超厚的混凝土(厚度在894mm以上)基本能够阻断外侧腐蚀离子(主要为氯离子)的侵蚀作用，但是钢衬里的腐蚀速率为0.20～0.526mm/a，远大于海洋环境中碳钢的腐蚀速率。综合目前的研究可知，引起钢衬里外侧腐蚀的因素主要有：施工中异物(主要为木块及钢筋保护层垫块、手套等)、建造中混凝土浇筑前钢衬里在海洋环境中长期暴露(3
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16个月)、钢衬里与混凝土界面空鼓等。
[0004]由于人力及资源的限制，安全壳原位试验不可能开展，目前的有限元分析理论和方法成为解决该类问题的有效辅助手段。但是，已开展的腐蚀研究只针对普通混凝土内钢筋腐蚀，对安全壳内钢衬里外侧腐蚀的研究极度匮乏。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法和装置。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法，包括以下步骤：
[0007]构建混凝土随机凸多边形骨料的细观模型；
[0008]确定所述细观模型中混凝土内的参数传输；
[0009]确定所述细观模型中钢衬里表面的电化学参数；
[0010]确定所述细观模型中影响钢衬里腐蚀的影响参数；
[0011]构建钢衬里外侧腐蚀数值计算模型；
[0012]基于所述参数传输、所述电化学参数以及所述影响参数和所述钢衬里外侧腐蚀数值计算模型进行计算，获得钢衬里的腐蚀电流密度。
[0013]在本专利技术所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法中，所述构建混凝土随机凸多边形骨料的细观模型包括：
[0014]获取安全壳混凝土的粗骨料粒径参数和占比参数；
[0015]根据所述安全壳混凝土的粗骨料粒径参数和占比参数，构建所述混凝土随机凸多边形骨料的细观模型。
[0016]在本专利技术所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法中，所述根据所述安全壳混凝土的粗骨料粒径参数和占比参数，构建所述混凝土随机凸多边形骨料的细观模型包括：
[0017]根据所述安全壳混凝土的粗骨料粒径参数和占比参数，基于瓦尔热文方程随机将粗骨料投放入于砂浆中，使骨料外包线形成界面过渡层；
[0018]在混凝土最外侧建立钢衬里，形成所述混凝土随机凸多边形骨料的细观模型。
[0019]在本专利技术所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法中，所述确定所述细观模型中混凝土内的参数传输包括：
[0020]确定离子在所述细观模型中混凝土内的传输；
[0021]确定氧气在所述细观模型中混凝土内的传输。
[0022]在本专利技术所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法中，所述离子在传输过程中满足质量守恒定律和整体电中性原理。
[0023]在本专利技术所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法中，所述氧气在传输过程中基于传输控制方程进行传输。
[0024]在本专利技术所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法中，所述钢衬里表面的电化学参数包括：钢衬里表面发生的阳极的极化电流密度和钢衬里表面发生的阴极的极化电流密度；
[0025]所述确定所述细观模型中钢衬里表面的电化学参数包括：
[0026]根据巴特勒
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伏尔摩公式确定所述钢衬里表面发生的阳极的极化电流密度；
[0027]根据所述巴特勒
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伏尔摩公式确定所述钢衬里表面发生的阴极的极化电流密度。
[0028]在本专利技术所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法中，所述钢衬里腐蚀的影响参数包括：长期暴露影响导致的氯离子侵蚀影响以及异物影响；
[0029]所述确定所述细观模型中影响钢衬里腐蚀的影响参数包括：
[0030]根据钢衬里外表面存留侵蚀氯离子确定钢衬里长期暴露影响导致的氯离子侵蚀影响；
[0031]根据钢衬里表面发生的阳极塔菲尔值确定异物影响。
[0032]在本专利技术所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析及计算方法中，所述钢衬里的腐蚀电流密度包括：宏电池腐蚀电流密度和微电池腐蚀电流密度；
[0033]所述基于所述参数传输、所述电化学参数以及所述影响参数和所述钢衬里外侧腐蚀数值计算模型进行计算，获得钢衬里的腐蚀电流密度包括：
[0034]基于所述参数传输、所述电化学参数以及所述影响参数和所述钢衬里外侧腐蚀数值计算模型进行计算，获得所述宏电池腐蚀电流密度和所述微电池腐蚀电流密度。
[0035]在本专利技术所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法中，所述方法还包括：
[0036]根据所述宏电池腐蚀电流密度和所述微电池腐蚀电流密度，计算总腐蚀电流密度；
[0037]根据所述总腐蚀电流密度预测不同时刻钢衬里外侧腐蚀深度。
[0038]在本专利技术所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法中，所述构建钢衬里外侧腐蚀
数值计算模型包括：
[0039]设置所述细观模型的边界条件；
[0040]对所述细观模型进行网格划分，获得模型网格；
[0041]基于所述边界条件和所述模型网格，构建所述钢衬里外侧腐蚀数值计算模型。
[0042]本专利技术还提供一种安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析装置，包括：
[0043]模型构建单元，用于构建混凝土随机凸多边形骨料的细观模型；
[0044]参数传输定义单元，用于确定所述细观模型中混凝土内的参数传输；
[0045]电化学参数定义单元，用于确定所述细观模型中钢衬里表面的电化学参数；
[0046]影响参数确定单元，用于确定所述细观模型中影响钢衬里腐蚀的影响参数；
[0047]计算模型构建单元，用于构建钢衬里外侧腐蚀数值计算模型；
[0048]计算单元，用于基于所述参数传输、所述电化学参数以及所述影响参数和所述钢衬里外侧腐蚀数值计算模型进行计算，获得钢衬里的腐蚀电流密度。
[0049]本专利技术还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序适于处理器进行加载，以执行如上所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法的步骤。
[0050]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法，其特征在于，包括以下步骤：构建混凝土随机凸多边形骨料的细观模型；确定所述细观模型中混凝土内的参数传输；确定所述细观模型中钢衬里表面的电化学参数；确定所述细观模型中影响钢衬里腐蚀的影响参数；构建钢衬里外侧腐蚀数值计算模型；基于所述参数传输、所述电化学参数以及所述影响参数和所述钢衬里外侧腐蚀数值计算模型进行计算，获得钢衬里的腐蚀电流密度。2.根据权利要求1所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法，其特征在于，所述构建混凝土随机凸多边形骨料的细观模型包括：获取安全壳混凝土的粗骨料粒径参数和占比参数；根据所述安全壳混凝土的粗骨料粒径参数和占比参数，构建所述混凝土随机凸多边形骨料的细观模型。3.根据权利要求1所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法，其特征在于，所述根据所述安全壳混凝土的粗骨料粒径参数和占比参数，构建所述混凝土随机凸多边形骨料的细观模型包括：根据所述安全壳混凝土的粗骨料粒径参数和占比参数，基于瓦尔热文方程随机将粗骨料投放入于砂浆中，使骨料外包线形成界面过渡层；在混凝土最外侧建立钢衬里，形成所述混凝土随机凸多边形骨料的细观模型。4.根据权利要求1所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法，其特征在于，所述确定所述细观模型中混凝土内的参数传输包括：确定离子在所述细观模型中混凝土内的传输；确定氧气在所述细观模型中混凝土内的传输。5.根据权利要求4所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法，其特征在于，所述离子在传输过程中满足质量守恒定律和整体电中性原理。6.根据权利要求4所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法，其特征在于，所述氧气在传输过程中基于传输控制方程进行传输。7.根据权利要求1所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法，其特征在于，所述钢衬里表面的电化学参数包括：钢衬里表面发生的阳极的极化电流密度和钢衬里表面发生的阴极的极化电流密度；所述确定所述细观模型中钢衬里表面的电化学参数包括：根据巴特勒
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伏尔摩公式确定所述钢衬里表面发生的阳极的极化电流密度；根据所述巴特勒
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伏尔摩公式确定所述钢衬里表面发生的阴极的极化电流密度。8.根据权利要求1所述的安全壳钢衬里的外侧腐蚀分析方法，其特征在于，所述钢衬里腐蚀的影响参数包括：长期暴露影响导致的氯离子侵蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊营，陈圣刚，李忠诚，郭全全，周传波，黄涛，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：