A huge number of carbon steel piping components installed in the secondary system of nuclear power plants are exposed to aging mechanisms such as FAC (Flow-Accelerated Corrosion), Cavitation, Flashing, and LDIE (Liquid Droplet Impingement Erosion). Those aging mechanisms can lead to thinning of the piping components. To manage the wall thinning degradation, most of utilities in the world predict the wall thinning rate based on the computational program such as CHECWORKS, COMSY, and BRT-CICERO, evaluate the UT (Ultrasonic Test) data, and determine next inspection timing, repair or replacement, if needed. There are several evaluation methods, such as band, blanket, and strip methods, commonly used for determining the wear of piping components from single UT inspection data. It has been identified that those single UT evaluation methods not only do not consider the manufacturing features of pipes, but also may exclude the data of the most thinned point when determining the representative wear rate of piping components. This paper describes a newly developed single UT evaluation method, E-Cross method, for solving above problems and introduces application examples for several pipes and elbows. It was identified that the E-Cross method using the length and width of UT data excluded the most thinned points appropriate as the single UT evaluation method for thinned piping components.
Pipe wall thinning by flow-accelerated corrosion and various types of erosion is a significant and costly damage phenomenon in secondary piping systems of nuclear power plants (NPPs). Most NPPs have management programs to ensure pipe integrity due to wall thinning that includes periodic measurements for pipe wall thicknesses using nondestructive evaluation techniques. Numerous measurements using ultrasonic tests (UTs; one of the nondestructive evaluation technologies) have been performed during scheduled outages in NPPs. Using the thickness measurement data, wall thinning rates of each component are determined conservatively according to several evaluation methods developed by the United States Electric Power Research Institute. However, little is known about the conservativeness or reliability of the evaluation methods because of a lack of understanding of the measurement error. In this study, quantitative models for UT thickness measurement deviations of nuclear pipes and fittings were developed as the first step for establishing an optimized thinning evaluation procedure considering measurement error. In order to understand the characteristics of UT thickness measurement errors of nuclear pipes and fittings, round robin test results, which were obtained by previous researchers under laboratory conditions, were analyzed. Then, based on a large dataset of actual plant data from four NPPs, a quantitative model for UT thickness measurement deviation is proposed for plant conditions.
Safety is a major concern in Nuclear Power Plants (NPPs). Piping systems in NPPs are very complex and composed of many components such as tees, elbows, expanders and straight pipes. The high pressure and high temperature water flows inside piping components. As high speed water flows inside piping, the pipe wall thinning occurs in various reasons such as FAC (Flow Accelerated Corrosion), LDIE (Liquid Droplet Impingement Erosion) and Flashing. To inspect the wall thinning phenomenon and protect the piping from damages, piping components are checked by UT measurement in every overhaul. During every overhaul, approximately 200~300 components (40,000~60,000 UT data) are examined in NPPs. There are some methods from EPRI for evaluating wear rate of components. However, only few studies have been conducted to find out the raw data reliability for the wear rate evaluation. Securing the reliable raw data is the key factor for a reasonable evaluation. This paper suggests the reliability analysis method for the repeatedly measured data for wear rate evaluation.
세선화 알고리즘은 문자 인식에서 인식율을 높이기 위한 매우 중요한 과정이 된다. 본 연구는 다양한 문자 인식에 적용 가능한 8-이웃 연결값을 이용한 병렬세선화 알고 리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘의 특징은 병렬성 구현이 용이하며, 세선화된 결과 는 완전 8연결이 되고, 수치 정보로 표현된다. 특히 곡선 선분의 골격이 정확하게 표 현되므로 영문, 일어 등 곡선이 많은 문자에 더욱 적합함을 보인다. 성능 평가는 기준 골격선과 유사도 측정 방법에 의해 수행되었다.
In order to investigate systematically the steady shear flow properties of aqueous po1y(ethylene oxide) (PEO) solutions having various molecular weights and concentrations, the steady flow viscosity has been measured with a Rheometrics Fluids Spectrometer (RFS II) over a wide range of shear rates. The effects of shear rate, concentration, and molecular weight on the steady shear flow properties were reported in detail from the experimentally measured data, and then the results were interpreted using the concept of a material characteristic time. In addition, some flow models describing the non-Newtonian behavior (shear-thinning characteristics) of polymeric liquids were employed to make a quantitative evaluation of the steady flow behavior, and the applicability of these models was examined by calculating the various material parameters. Main results obtained from this study can be summarized as follows: (1) At low shear rates, aqueous PEO solutions show a Newtonian viscous behavior which is independent of shear rate. At shear rate region higher than a critical shear rate, however, they exhibit a shear-thinning behavior, demonstrating a decrease in steady flow viscosity with increasing shear rate. (2) As an increase in concentration and/or molecular weight, the zero-shear viscosity is increased while the Newtonian viscous region becomes narrower. Moreover, the critical shear rate at which the transition from the Newtonian to shear-thinning behavior occurs is decreased, and the shear-thinning nature becomes more remarkable. (3) Aqueous PEO solutions show a Newtonian viscous behavior at shear rate range lower than the inverse value of a characteristic time $1/{\lambda}_E$, while they exhibit a shear-thinning behavior at shear rate range higher than $1/{\lambda}_E$. For aqueous PEO solutions having a broad molecular weight distribution, the inverse value of a characteristic time is not quantitatively equivalent to the critical shear rate, but the power-law relationship holds between the two quantities. (4) The Cross, Carreau, and Carreau-Yasuda models are all applicable to describe the steady flow behavior of aqueous PEO solutions. Among these models, the Carreau-Yasuda model has the best validity.
Tube hydroforming process is generally consisted with pre-bending, preforming and hydroforming processes. Among forming defects which may occur in tube hydroforming such as buckling, wrinkling and bursting, the wrinkling and bursting by local instability under excessive tensile stress mode were mainly caused by thinning phenomenon in the manufacturing process. Thus the accurate prediction and suitable evaluation of the thinning phenomenon play an important role in designing and producing the successfully hydroformed parts without any failures. In this work, the formability on hydroformed part for automobile, i.e. engine cradle, was evaluated using finite element analysis. The initial tube radius, loading path with axial feeding force and internal pressure, and preformed configuration after preforming process were considered as the dominant process parameters in total tube hydroforming process. The effects on these process parameters could be confirmed through the numerical experiments with respect to several kinds of finite element simulation conditions. The degree of enhancement on formability with each process parameters such as initial tube radius, loading path and preform configuration were also compared. Therefore, it is noted that the evaluation approach of the formability on hydroformed parts for lots of industrial fields proposed in this study will provide one of feasible methods to satisfy the increasing practical demands for the improvement of the formability in tube hydroforming processes.
Liquid droplet impingement erosion (LDIE) known to be generated in aircraft and turbine blades is recently appeared in nuclear piping. UT thickness measurements with both A-scan and B-scan UT inspection equipments were performed for a component estimated as susceptible to LDIE in feedwater heater vent system. The thickness data measured with B-Scan equipment were compared with those of A-Scan. Thermal hydraulic analysis based on ANSYS FLUENT code was performed to analyze the behavior of liquid droplets inside piping. The wall thinning rate and residual lifetime based on both existing Sanchez-Caldera equation and measuring data were also calculated to identify the applicability of the existing equation to the LDIE management of nuclear piping. Because Sanchez-Caldera equation do not consider the feature of magnetite formed inside piping, droplet size, colliding frequency, the development of new evaluation method urgently needs to manage the pipe wall thinning caused by LDIE.
본 연구에서는 Rheometrics Fluids Spectrometer(RFS II)를 사용하여 세 종류의 상용 반고형 식품(마요네즈, 토마토 케찹, 와사비)의 정상유동특성 및 소진폭 전단변형하에서의 동적 점탄성을 광범위한 전단속도와 각주파수 영역에서 측정하였다. 이들 측정결과로부터 정상유동특성의 전단속도 의존성 및 동적 점탄성의 각주파수 의존성을 보고하였다. 그리고 항복응력의 항을 갖는 몇 가지 점소성 유동모델을 사용하여 정상유동특성을 정량적으로 평가하고 이들 모델의 적용성을 비교.검증하였다. 나아가서 수정된 형태의 지수법칙 관계식을 도입하여 정상유동특성(비선형 거동)과 동적 점탄성(선형 거동)간의 상관관계에 대해 검토하였다. 이상의 연구를 통해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 반고형 식품류는 상당한 크기의 항복응력을 갖는 점소성 물질로서 전단속도가 증가할수록 정상류점도가 급격히 감소하는 shear-thinning 거동을 나타낸다. (2) Herschel-Bulkley 모델, Mizrahi-Berk 모델 및 Heinz-Casson 모델은 반고형 식품류의 정상유동거동을 잘 기술할 수 있다. 이들 중에서도 Heinz-Casson 모델이 가장 우수한 적용성을 갖는다 (3) 반고형 식품류는 임계 전단속도를 경계로 shear-thinning 특성이 변화한다. 즉 낮은 전단속도에 비해 높은 전단속도 영역에서 분산입자 응집체의 구조파괴가 더욱 활발하게 진행되어 보다 현저한 shear-thinning 특성을 나타낸다. (4) 저장 탄성률 및 손실탄성률은 양자 모두 각주파수가 증가할수록 점차로 증가하나 각주파수 의존성은 그다지 크지 않다. 또한 광범위한 각주파수 영역에서 탄성적 성질이 점성적 성질에 비해 보다 우세하게 나타난다. (5) 정상류점도, 동적점도 및 복소점도는 모두 power-law 모델의 거동을 잘 만족한다. 또한 정상유동특성과 동적 점탄성간의 상관관계는 수정된 형태의 지수법칙 관계식에 의해 잘 기술될 수 있다.
In general, no particularly well-established standards have been in place so far, for the method of evaluating the deteriorated level of pipes and ducts of industrial facilities. For that reason, the evaluation depends upon various studies which are based on the analysis of the residual life, thickness thinning, closure rate, and scale thickness that measure a few specific positions of pipes. It also depends upon the expertise in business operation and the specific techniques conducted by the inspection companies and institutions. This research introduces the concept of measuring units per section and the selection method of measurement points per section. Furthermore, specific methodologies were developed to plan and analyze deterioration level of industrial pipes and ducts by engineers and managers using a section map. Consequently, applying the outcomes from this study to the plant equipment of the incineration facility resulted in saving 42% of the repairing and remodeling cost.
Using a strain-controlled rheometer [Advanced Rheometric Expansion System (ARES)], the steady shear flow properties and the dynamic viscoelastic properties of $Antiphlamine-S^{(R)}$ lotion have been measured at $20^{\circ}C$ (storage temperature) and $37^{\circ}C$ (body temperature). In this article, the temperature dependence of the linear viscoelastic behavior was firstly reported from the experimental data obtained from a temperature-sweep test. The steady shear flow behavior was secondly reported and then the effect of shear rate on this behavior was discussed in detail. In addition, several inelastic-viscoplastic flow models including a yield stress parameter were employed to make a quantitative evaluation of the steady shear flow behavior, and then the applicability of these models was examined by calculating the various material parameters. The angular frequency dependence of the linear viscoelastic behavior was nextly explained and quantitatively predicted using a fractional derivative model. Finally, the strain amplitude dependence of the dynamic viscoelastic behavior was discussed in full to elucidate a nonlinear rheological behavior in large amplitude oscillatory shear flow fields. Main findings obtained from this study can be summarized as follows : (1) The linear viscoelastic behavior is almostly independent of temperature over a temperature range of $15{\sim}40^{circ}C$. (2) The steady shear viscosity is sharply decreased as an increase in shear rate, demonstrating a pronounced Non-Newtonian shear-thinning flow behavior. (3) The shear stress tends to approach a limiting constant value as a decrease in shear rate, exhibiting an existence of a yield stress. (4) The Herschel-Bulkley, Mizrahi-Berk and Heinz-Casson models are all applicable and have an equivalent validity to quantitatively describe the steady shear flow behavior of $Antiphlamine-S^{(R)}$ lotion whereas both the Bingham and Casson models do not give a good applicability. (5) In small amplitude oscillatory shear flow fields, the storage modulus is always greater than the loss modulus over an entire range of angular frequencies tested and both moduli show a slight dependence on angular frequency. This means that the linear viscoelastic behavior of $Antiphlamine-S^{(R)}$ lotion is dominated by an elastic nature rather than a viscous feature and that a gel-like structure is present in this system. (6) In large amplitude oscillatory shear flow fields, the storage modulus shows a nonlinear strain-thinning behavior at strain amplitude range larger than 10 % while the loss modulus exhibits a weak strain-overshoot behavior up to a strain amplitude of 50 % beyond which followed by a decrease in loss modulus with an increase in strain amplitude. (7) At sufficiently large strain amplitude range (${\gamma}_0$>100 %), the loss modulus is found to be greater than the storage modulus, indicating that a viscous property becomes superior to an elastic character in large shear deformations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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