ICS 27.120.99
F 83
备案号:41429-2013
NB
中 华 人 民 共 和 国 能 源 行 业 标 准
NB/T 20198-2013
核电厂仪表和控制设备老化管理及实施
Aging management and implementation for instrument and control equipment in nuclear power plants
2013-06-08发布 2013-10-01实施
国家能源局 发 布
NB/T 20198—2013
目 次
前言……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………III
1 范围…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1
2 术语和定义……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1
3 老化管理范围、目标………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2
3.1 老化管理范围………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2
3.2 老化管理目标………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2
4 组织机构及职责…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2
4.1 老化管理组织机构……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3
4.2 各部门职责…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3
5 老化管理方法………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5
5.1 概述………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5
5.2 方法…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5
5.3 过程………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5
6 老化认知…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7
6.1 老化效应………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7
6.2 老化机理………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………8
6.3 老化识别方法及规范……………………………………………………………………………………………………………………………………………………12
6.4短寿命元器件和易老化仪控设备识别…………………………………………………………………………………………………………………12
6.5 老化检测方法…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………16
7 老化管理大纲及老化管理数据库……………………………………………………………………………………………………………………………………16
7.1 老化管理大纲……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………16
7.2仪控设备老化分级管理………………………………………………………………………………………………………………………………………………16
7.3 数据收集和记录………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………17
7.4 老化管理数据库………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………18
8 运行和使用中的老化控制……………………………………………………………………………………………………………………………………………………19
8.1 环境和运行应力监测…………………………………………………………………………………………………………………………………………………19
8.2调整运行环境和操作活动减小应力……………………………………………………………………………………………………………………19
8.3 老化热点设备管理………………………………………………………………………………………………………………………………………………………19
9 老化检测和老化评估……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………19
9.1 概述……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………19
9.2 仪控设备检测分类…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………19
9.3 备件验收检测…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20
9.4 烤机筛选检测…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20
9.5 定期检测…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20
9.6 老化状态检测…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20
9.7 失效分析…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20
9.8 老化状态评估………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
I
NB/T 20198—2013
10 老化缓解……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
10.1 概述…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
10.2 制定现场实施计划…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
10.3 老化缓解工器具准备……………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
10.4 老化缓解备件准备………………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
10.5 现场实施…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
10.6 老化缓解后功能验证………………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
11 停产设备管理………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………22
11.1 概述……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………22
11.2 停产战略备件………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………22
11.3 替代改造…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………22
12 老化管理总结与改进…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………22
12.1 老化管理总结………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………22
12.2 老化管理改进……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………23
参考文献………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………24
NB/T 20198—2013
前 言
本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。
本标准由能源行业核电标准化技术委员会提出。
本标准由核工业标准化研究所归口。
本标准起草单位：大亚湾核电运营管理有限责任公司。
本标准主要起草人：马蜀、丁俊超、李勇、浦黎、汪世清、王国云、纪庆泉、刘新东、犹代伦。
III
NB/T 20198—2013
核电厂仪表和控制设备老化管理及实施
1 范围
本标准规定了核电厂仪表和控制设备（以下简称仪控设备）的老化管理方法、老化管理过程、技术要求、老化缓解及现场实施。
本标准适用于核电厂现场运行仪控设备及备件的老化管理，可用于仪控设备老化识别与分级、监测诊断仪控设备老化降质，制定老化缓解计划，指导现场实施，并进行仪控设备老化降质和寿命评估，提高核电厂仪控设备运行的可靠性。
2 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
2.1
老化 aging
在设计范围内的运行工况下，元件或设备的物理、化学或电气特性随时间的变化，这种变化将可能导致其重要的功能特性劣化。
2.2 实体老化 physical aging
构筑物、系统或部件由于物理、化学和（或）生物过程发生的老化，实体老化导致降质，亦即物理特性逐渐恶化。
2.3
设计寿命 design life
设备在一组规定的运行条件下，可以预计的性能满足要求的时间。
2.4
使用寿命 service life
构筑物、设备或部件从初始运行直至退役的时间。
2.5
老化管理 aging management
为使构筑物、系统和设备的老化降质控制在可接受限值内的建造、运行和维修活动。
2.6
老化降质 aging degradation
构筑物、系统或部件的物理特性，因老化机理的作用，在贮存或运行条件下随时间或使用而产生的逐渐降质，结果可能削弱了它们实施预期功能的能力。
1
NB/T 20198 2013
2.7
老化评估 aging assessment
对确定老化影响趋势以及对设备部件和（或）结构件，在所有运行条件（即：正常运行和设计基准事件后）的可接受范围内实施功能能力的相关信息的估计。
2.8
老化机理 aging mechanism
在设计确定的运行条件下，元件或设备的物理、化学或电气特性随时间而变化，这种变化可能导致规定性能的退化，从而削弱了它们实施预期功能的能力。
2.9
预防维护 preventive maintenance
探测、排除或缓解功能性构筑物、系统或部件降质的行动，以便通过将降质和故障控制在可接受的水平而维持或延长其使用寿命。
注：预防维护可以是定期维护、计划维护或预测维护。
2.10.
升级 upgrading
以运行经验和新工艺、新材料的可用性为基础，对设备在设计或功能性提升方面进行的改进。这包括选用更耐老化的材料，重新配置以提高可靠性，甚至重新布置设备和增加新的功能。
2.11
电迁移 electromigration
介电体材料中带电粒子在外电场作用下定向移动的现象。
3 老化管理范围、目标
3.1 老化管理范围
仪控设备的老化管理及实施的重点放在其电子元器件老化管理方面，由于短寿命电子元器件会影响设备的寿命，对核电厂的安全和可用率产生直接后果，故老化管理范围涉及实体老化管理和停产设备（包括由于知识、技术、标准规范变化导致停产或淘汰的设备）管理，包括核电厂纳入老化分级管理的所有仪控设备。
3.2 老化管理目标
老化管理的目标是能够识别仪控重要设备的老化对核电厂安全和可用率造成的任何潜在的影响，并保证采取了适当行动，例如：监测诊断仪控设备老化降质、制定老化缓解计划、指导现场实施、并进行仪控设备老化降质和寿命评估，提高核电厂仪控设备的运行可靠性和机组可用率。
4 组织机构及职责
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NB/T 20198—2013
4.1 老化管理组织机构
老化管理工作涉及范围较广，解决复杂的老化问题需要核电厂多个专业的相互支持和合作。根据核电厂设备的老化情况，应建立核电厂老化管理组织机构，由核电厂老化管理领导层、老化管理协调组织、老化检测评估及技术支持、老化缓解实施部门（仪表控制部门、工程改造部门）、老化管理支持部门（设备管理部门、安全质保部门、合同采购部门）等相关专业人员组成。核电厂老化管理的组织体系图见图1，图中列出了参与老化管理的职能单位，并明确各自的主要责任和之间的相互关系。
核电厂老化管理领导层
(4.2.1)
一制定老化管理目标和职责
一提供所需的资源
一批准主要的老化管理措施
一监督老化管理的有效性
老化管理协调组织
老化管理支持部门
老化检测评估及技术支持
(4.2.2)
(4.2.5)
(4.2.3)
一协调各相关部门的老化管理工作
（设备管理部门、合同采购部
一执行老化设备检测
门、安全质保部门）
一评估老化设备状态
一指导核电厂仪控设备的老化识别及分级
一管理老化大纲
一老化设备失效分析
一制定老化管理策略、方法
一老化经验反馈
一提出老化改进建议
一组织优化老化管理大纲
一停产设备管理
一进行老化研究和开发工作
一备件采购
一建立与外部组织机构的技术支持平
一安全相关老化项目审查
老化缓解实施部门
(4.2.4)
（仪表控制和工程改造部门）
一制定现场仪控设备老化缓解计
划并组织实施
一管理老化数据库
一进行仪控设备老化相关的替代
改造项目实施
一执行老化管理程序的日常工作
一反馈老化管理程序的有效性
图1 核电厂老化管理组织机构
4.2 各部门职责
4.2.1 核电厂老化管理领导层
核电厂老化管理领导层职责应包括以下几个方面：
a） 制定老化管理目标和职责；
b） 提供所需的资源；
c） 批准主要的老化管理措施：
d） 监督老化管理的有效性。
4.2.2 老化管理协调组织
3
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老化管理协调组织职责应包括以下几个方面：
a） 协调各相关部门的老化管理工作；
b） 指导核电厂仪控设备的老化识别及分级：
c） 制定老化管理策略、方法：
d） 指导专业部门制定老化缓解计划和现场实施；
e） 负责仪控设备老化数据库的开发和管理。
4.2.3老化检测评估及技术支持
老化检测评估及技术支持职责应包括以下几个方面：
a） 执行老化设备检测；
b） 监测诊断核电厂仪控设备老化降质及寿命评估；
c） 老化设备失效分析：
d） 提出老化改进建议：
e） 进行老化研究和开发工作：
f） 制定标准。
4.2.4 老化缓解实施部门
4.2.4.1 仪表控制部门
仪表控制部门职责应包括以下几个方面：
a） 负责本部门老化管理工作的资源保障和实施；
b） 负责仪控设备老化管理相关程序编写：
c） 负责仪控设备老化元器件更换替代流程：
d） 负责核电厂仪控设备的老化识别及分级：
e） 制定老化缓解计划；
f） 制定仪控设备老化缓解所需要的备件及元器件采购需求计划；
g） 负责组织仪控设备老化缓解的现场实施；
h） 负资现场仪控设备老化信息及维修信息的反馈收集；
i） 负责仪控设备老化数据库的数据录入和管理。
4.2.4.2 工程改造部门
工程改造部门职责应包括以下几个方面：
a） 负责本部门老化管理工作的资源保障和实施；
b） 根据制定的老化管理策略，负责对停产仪控设备进行改造和替代；
c） 负责审核仪控设备老化缓解的元器件更换替代方案。
4.2.5 老化管理支持部门
4.2.5.1 设备管理部门
设备管理部门职责应包括以下几个方面：
a） 负责本部门老化管理工作的资源保障和实施；
b） 负责仪控设备老化经验反馈信息收集；
c） 负责老化管理大纲的维护和管理。
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4.2.5.2 安全质保部门
安全质保部门职责应包括以下几个方面：
a） 负责审查与核安全相关的仪控设备老化缓解程序；
b） 负责审查与核安全相关的仪控设备元器件更换替代方案。
4.2.5.3 合同采购部门
合同采购部门职责应包括以下几个方面：
a） 负责本部门老化管理工作的资源保障和实施；
b） 负责仪控设备老化管理需求备件、元器件的采购和及时供应；
c） 跟踪、预知停产备件，并组织制定相应备件的战略采购计划。
5 老化管理方法
5.1 概述
仪控设备老化管理应包含有效的方法和实施过程。
5.2 方法
应建立一套适当的仪控设备老化管理方法，对核电厂仪控设备实施老化管理，并准确评估仪控设备老化状态，确保核电厂仪控设备可靠性不会降低。
应识别与安全相关的仪控设备老化相关参数（例如参数漂移，响应性能变差）。为验证仪控设备的性能，应建立获取数据的措施和方法。应定期采集、分析仪控设备的性能数据，并与验收准则进行比较。由于确定老化机理十分困难，需要收集核电厂现场设备老化故障信息，并利用其它核电厂和工业领域的经验，通过信息甄别，建立有效的老化信息反馈系统。
老化管理的基本方法应包含但不限于以下内容：
a） 老化认知，了解老化是有效监测和减缓老化效应的基础。了解仪控设备的老化降质，应确定和理解其老化机理及效应，根据现场老化管理和实施经验，制定并不断完善老化管理技术规范；
b） 老化监测，应研究并采用合适的监测方法对安全重要仪控设备进行监测。监测功能参数和状态指标，跟踪仪控设备的老化退化趋势；老化监测获取的数据用于对设备的老化评估，或用于评估采取的老化缓解措施是否合适；
c） 缓解老化效应，实施必要的缓解措施来消除老化效应的影响，制定具体的仪控设备老化管理方法，确立“老化控制”计划，制定维修和更换策略。在仪控设备正常运行或维修过程中采取合适的措施预防潜在的性能退化，纠正不可接受的老化降质。
此外，根据核电厂仪控设备的安全要求和机组可用率要求，对核电厂仪控设备进行分级管理，制定不同的老化管理策略。
5.3 过程
对仪控设备进行老化管理应按照5.2给出的方法，将仪控设备实体老化管理过程分成以下5个阶段，如图2所示：
a） 老化认知，认知仪控设备老化是进行有效老化管理的关键。老化认知来源于以下知识：
1） 设计及规范；
2） 材料及材料性能：
3） 使用条件；
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4） 性能要求：
5） 运行和维修历史；
6） 经验反馈：
7） 老化机理；
8） 老化效应：
9） 老化降质后果：
10）研究老化管理方法：
11）研究老化识别方法及规范；
12）研发预防或缓解老化技术；
13）研究老化监测方法及规范：
14）状态指标。
b） 老化管理大纲和老化管理数据库。老化管理大纲的改进和完善是基于当前对仪控设备老化的认知，应随着对老化管理研究的深化及状态监测技术的改进不断地进行升版，包括以下内容：
1） 制定老化管理的方法和策略；
2） 仪控设备老化分级管理：
3） 识别老化设备及元器件：
4） 制定老化缓解方案、计划：
5） 记录老化缓解结果和维修历史。
c） 运行和使用中的老化控制。根据操作规程和技术规范，在保持核电厂正常运行情况下采取适当的方法尽量减少仪控设备退化速率，包括以下活动：
1） 遵循运行规程：
2） 周期性试验活动：
3） 保持设备运行状态在设计限值内；
4） 采集、记录运行状态数据；
5） 环境监测（温度，湿度、辐射等）；
6） 改善设备运行环境。
d） 老化监测与老化评估。根据仪控设备的类型和功能属性，使用适当的方法检查和监测，及时发现设备老化降质特性；对发现的老化降质情况进行评估并制定及时必要的纠正措施，包括以下活动：
1） 备件验收检测：
2） 烤机筛选检测：
3） 定期检测：
4） 老化状态检测：
5） 失效分析：
6） 收集并记录检查和检测结果：
7） 老化趋势分析：
8） 评估当前的状态；
9） 制定当前老化缓解方案和中长期升级改造规划。
e） 老化缓解。实施必要的缓解措施来消除老化效应的影响，预防潜在的性能退化，纠正不可接受的老化降质，包括以下活动：
1） 预防维护；
2） 纠正性维修：
3） 整体设备更换；
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4） 老化元器件更换；
5） 定期检测更换：
6） 替代和改造；
7） 老化缓解后功能验证：
8） 维修后设备和备件的可靠性检测；
9） 备品备件老化管理；
10）以上各种维修活动数据的记录、保存。
2.老化管理大纲和老化管理数
据库
规范老化管理活动：
-制定老化管理的方法和策略
老化管理改进
-仪控设备老化分级管理
降低预期老化
-识别老化设备及元器件
-制定老化缓解方案、计划
-记录老化缓解结果和
维修历史
1.老化认知
5.老化缓解
进行有效老化管理的关键：
预防或缓解各种老化效应1
-设计及规范
-材料及材料性能
3.运行/使用中表化控制
-预防维护
-使用条件
预防或缓解各种老化机理引起
-纠正性维修
-性能要求
的老化降质：
-整体设备更换
-运行和维修历史
-逶循运行规程
-老化元器件更换
-经验反馈
-保持运行状态在设计限值内
-定期检测更换
-老化机理
-采集、记录运行状态数据
-替代和改造
-老化效应
-环境监测（温度：辐射等）
-老化缓解后功能验证
-老化降质后果
-改善设备运行环境
-维修后设备和备件的
-研究老化管理方法
可靠性检测
-研究老化识别方法及规范
-备品备件老化管理
-研发预防或缓解老化技术
-以上各种维修活动数据
-研究老化监测方法及规范
的记录、保存
-状态指标
4.老化监测与老化评估
-备件验收检测
老化检测
-烤机筛选检测
-定期检测
缓解老化降质
-老化状态检测
-失效分析
-收集并记录检查和
检测结果
-老化趋势分析
-评估当前的状态
-制定当前老化缓解方案和
中长期升级改造规划
图2 核电厂老化管理过程
6 老化认知
6.1 老化效应
了解仪控设备的老化机理和由此产生的老化效应的方法是研究构成仪控设备的具体材料在其受到环境和运行应力影响下的反应。
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高温以及温度循环是电子元器件和电子设备老化的主要原因。制造商利用这些效应加速老化，促使不合格的产品在早期失效阶段发生故障，以便在出货前剔除不合格品。元器件的失效率普遍使用浴盆曲线（见图3），用该图说明设备使用寿命的三个阶段：
a） 早期失效阶段：
b） 正常使用阶段：
c） 寿期末阶段（耗损）。
早期失效阶段
考期末（共报阶段）
正常使用阶段
时间
图3 电子元器件失效率浴盆特性曲线
如图3所示，电子元器件在寿命早期失效阶段，失效的最大可能是最初的生产缺陷及组装和试验阶段引入的损害，这将导致设备出现早期失效，因此核电厂的重要仪控设备的备件需要进行烤机和检测。
6.2 老化机理
6.2.1 概述
仪控设备寿命与其内部所有元器件老化降质有关；最短寿命的元器件通常决定仪控设备的寿命。元器件“老化”实质是材料或设备的特性随时间发生变化。大多数情况下，一个电子元器件的寿命受限于绝缘材料老化，这是由于介电强度退化。此外，电子元器件的参数随时间发生变化，如漏电流或直流增益增大会加速这些元器件老化。许多物理应力会导致元器件老化、内部或运行应力，如电流，电压或电阻发热是电子元件的固有现象。外部应力，如环境温度、辐射、振动、冲击或其他机械和化学应力都会加速元器件的老化。但并不是所有失效都与老化相关，也会有其他原因，如器件制造质量或设计缺陷。
设备从正常状态向劣化状态变化过程中，中间存在某些能量壁垒。若以热等形式提供能量，使之超越该能量壁垒，将会加速劣化的变化过程。例如，材质的变质主要是化学变化，温度升高时一般会促进化学反应。故高温时，材质的故障频度增加，寿命减短。
湿度因素对仪表控制设备的影响主要有在低湿度下设备或环境中易产生静电，影响或损坏电路；在高湿度下设备表面会产生水分子薄膜，同时会向内部扩散，可能导致物质电阻抗、介电常数或机械性质发生变化：在温湿度急剧变化时，会产生结露现象，其后果与设备被水浸入类似。
本章列出了主要元器件和设备老化机理。
6.2.2 失效原因
仪控设备失效是由于部件经受了若干类型的内部或外部因素引起的退化。直接由器件导致的失效可归类为内部原因。这些因素有：
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———设计：
——结构材料：
———工艺：
——装配和处理：
———封装。
导致失效的外部原因经常与操作、储存、模块或部件的处理等有关。这些因素有：
———电过应力(EOS: Electrical overstress) ;
——静电放电(ESD: Electrostatic discharge):
……操作：
——过载（机械、热、化学）：
----应用不当（错误的设备、电路设计等）。
根据经验，如果发现失效是由于内部原因，那么失效可能是因为器件制造商的生产缺陷或缺少元件筛选，而外部失效往往与器件使用方式有关。
电子元器件基本上有四种不同的失效模式：
———短路：
---开路：
———性能下降：
——功能故障。
失效机理包括腐蚀、焊点疲劳、氧化分解、电迁移、连接点松动等。
可能影响仪控设备和电子元件寿命的其他因素有辐射、潮湿、振动、电磁干扰、焊点疲劳、钝化、腐蚀。
6.2.3 电过应力和静电放电
用电过应力和静电放电来描述引起部件损坏的电负荷情况。其对元器件的损害程度不同，可以从轻微到严重。一些研究表明电过应力和静电放电之间在机理上只是程度的差别。电过应力脉冲通常是微秒甚至毫秒，而静电放电脉冲在纳秒级。电脉冲的影响取决于脉冲的高度、上升时间和能量。由电过应力损伤发展到静电放电损坏是很常见的。实际上在讨论物理失效分析时，这两种现象是很难分开的。
可能导致静电放电损伤的因素有制造、处理、测试、包装及运输。需要注意的是，静电放电损伤并不总是导致立即崩溃，也可以有累积效应。
6.2.4 电解电容
6.2.4.1 概述
电容器的主要失效机理是介质击穿、引出端故障、密封失效。温度、电压和纹波是电解电容故障的诱导因素，会加速电解液蒸发。电解电容的主要老化机理是电解液通过端盖的密封泄漏。这是与橡胶密封有关的特殊问题，如果橡胶性能（严重）降质，会形成电解液泄漏通道。温度为20℃时，一个典型的电解电容的老化过程可能需要10a（根据制造的工艺和材料品质，寿命有所不同），高温下则可加快这个老化过程。新型密封材料的使用降低了出现该问题的几率，但许多老的元件仍在使用，所以仍会发生这种类型的故障。
电解液的流失增大了等效串连电阻，减小了电容容量。最后电容会因开路或短路而失效。失效的后果会因电容在电路中的使用方式不同而不同。等效串连电阻的增大提高了内部温度，并且又因温度升高导致等效串连电阻增大，从而可能引起热失控，最终使元件损坏。
6.2.4.2 铝电解电容
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铝电解电容故障的主要原因是电解质损耗和腐蚀。铝电解电容的漏液是因为橡胶栓的密封不严，温度从非常低温度急速上升时，硬质橡胶的膨胀速度赶不上铝罐的膨胀速度，于是在橡胶栓和铝罐间出现了细缝导致电解液流出。另外橡胶湿润膨胀受到腐蚀也会导致漏液，研究表明有些电解液在分解后会生成氨类强碱性物质，这种强碱性物质对橡胶有腐蚀作用。库存中的铝电解电容经过一定的时间后也会发生漏液现象，是因为引板中含有不纯物质，引板与作为阴极使用的铝箔间出现局部的电池反应而形成电流。
6.2.4.3“湿”钽电解电容器
钽电解电容器具有与铝电解电容相同的失效模式一电解液损耗。电容器的使用寿命受运行中加热和冷却的影响，加热和冷却将最终导致密封区域出现微小裂纹。这些裂缝最终损失电解质，导致电容器故障。
6.2.4.4 干或固态但电解电容器
固态钽电解电容的老化是由于钽晶体上的加热和冷却循环导致晶体出现微小裂纹。钽固体电容器的故障模式大多是短路。短路发生时，大电流流过，烧结体内部出现高温情况，但与二氧化锰放出的氧发生化合反应，释放出很高的能量，温度非常高，能够分解密封树脂，变成气体而喷出。
6.2.5 熔断器
6.2.5.1 金属化电迁移
熔断器中的熔断体在通电状态下存在金属电迁移现象，即金属中的离子定向迁移，这种迁移会在局部区域发生质量亏损而出现空洞，或产生质量堆积而出现小丘或凝固态毛刺，造成熔断体缺陷，引发局部过热，高温又会加速金属化电迁移的过程，使缺陷进一步增大，逐渐累积直至熔断体熔断。
6.2.5.2 焊点熔化
过高的温度会造成焊接点的熔化或部分熔化，造成连接不牢，出现局部过热，最终引发失效。
6.2.5.3 焊剂冶金效应
在高温条件下，熔断器内部焊锡挥发至熔断体某处，发生冶金效应，导致该点熔断体在较低温度下熔化，进而造成局部缺陷，在随后的运行中易发生误动作。
6.2.5.4 金属蒸发
对于慢速熔断器，初始瞬态电流会使某些低熔点熔断体金属出现蒸发而使金属材料减少，熔断体材料不断减少将使有效熔断容量降低，在后面的使用过程中易发生误动作。
6.2.5.5 化学腐蚀
熔断器内部残留助焊剂以及密封胶会在高温条件下挥发至熔断体表面，造成熔断体的局部化学腐蚀，引起熔断体局部电流密度过大，在随后的运行中易发生误动作。
6.2.5.6 密封失效
熔断器密封胶老化导致熔断器密封失效，潮气易侵入内部，导致熔断体降质或失效。
6.2.6 开关
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开关的故障与运行方式有关：
a） 开关很少动作，触点很少擦拭或没有擦拭。这种类型的开关故障与开关触点氧化或表面积碳有关，因此出现触点接触电阻高或出现间歇性高电阻。对这类开关应对触点进行清洗和翷新。
b） 开关过度动作，在运行中触点多次断开和闭合。这种类型的开关失效与触点材料磨损或失去触点接触压力有关。
6.2.7 继电器
一个标准电磁继电器由三部分元件构成，这也是继电器易于老化的薄弱环节：
a）线圈；
b）触点；
c） 附件，例如触点簧片、插头、底座、时间延迟装置等。
继电器线圈的老化是发生在连续加电的继电器上的主要问题。因线圈或相关元件可能产生过多的热量使线圈烧毁，或使继电器中的元件或临近的其他元件受到有害的影响（例如，漆料的化学损坏污染触点，或使元件尺寸改变）。热可导致气囊式延时继电器中的膜片脆化，使设定值发生漂移。
继电器的触点老化机理主要有下列几种：
a） 常开触点的氧化，或因触点材料与实际负载不符而产生触点氧化或表面积碳。该问题与电流过低或过高均有关：
b） 由于过电流（可能因切换电感负载引起），使触点发生烧结或烧蚀；
c） 化学腐蚀，例如继电器使用的高含硫量的橡胶元件，因温度或化学腐蚀可能使内部附属部件发生变形：
d） 继电器触点在低负载下循环动作；
e） 继电器底座外壳材料退化导致变色、开裂、脆化和绝缘下降。
6.2.8 电阻器
电阻常年运行或电阻间安装太靠近会导致电阻过热。电阻导致电路出现问题常常是由于电路板设计不良。
另一个故障模式在于碳膜电阻被放置在中--高湿区域。碳膜电阻吸收水分，电阻值急剧下降。电阻减小导致电流增大，这往往导致彻底故障。
6.2.9 电位器
当电位器很少调整时其会变“脏”。调整时电阻会出现跳变，使部件很难校正。当电位器经常调整时内部会磨损，使得很难调整或间歇断开。在维修时，应评估电位器是否应当清洗或替换。
6.2.10 晶体管
晶体管的老化效应主要是温度循环，导致晶体结构出现微小裂纹。晶体管的失效率实际上发生在微观层面。当PN通电，PN结加热；当PN结断电，PN结冷却，由此产生的“热瞬变”可以导致锗产生微小的裂缝，在硅晶体结构上出现程度较小。
6.2.11 连接器
连接器的主要老化机理是机械磨损和触点氧化。插拔或晃动都会导致连接件机械磨损。
机械磨损和氧化都会使触点阻抗增加，从几欧姆的改变直至完全断路，阻抗增加的结果取决于在电路中以什么样的方式使用连接件。
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6.2.12 变压器
变压器的典型故障机理涉及到变压器的绕组或铁芯材料的受热。变压器会出现开路或短路故障。绕组线圈间存在匝间短路导致绕线间绝缘丧失。匝间短路会影响调节电路的电压和电源的输出电压。如果存在匝间短路，其直流电阻会发生变化。更重要的是，匝间短路导致感应系数降低。电感降低，交流电流会升高，造成变压器运行温度高。
互感器的铁芯受电流产生热的影响，也受磁效应或铁芯饱和度的影响。热量最终导致铁芯损坏并影响电源电压。
6.2.13 中子通量探测器
堆芯外中子通量探测器一般根据电离原理运行，堆芯内中子通量探测器通常由含有镀铀电极的裂变室构成。通常核电厂中子通量探测器有源量程探测器（如：涂硼正比计数器探测器）、中间量程探测器（如：涂硼γ补偿电离室）、功率量程探测器（如：涂硼非γ补偿式电离室）。
通常中子通量探测器的使用寿命要短于反应堆的寿命，探测器属于耗损部件，需要经常更换。老化机理主要与探测器的类型有关。
制造工艺对老化机理有着重要的影响，如制造缺陷造成电离室的密封和绝缘退化，导致泄漏和中子通量测量异常。
电离室探测器的退化主要与敏感涂层（例如硼）的退化有关。敏感涂层属于耗损部件。
正比计数器对气体质量特别敏感，若气体中存在杂质、氧气或湿度会改变传感器的特性。杂质有可能是传感器制造期间进入的，氧气或湿度可能是测量室泄漏引起的。
正比计数器的退化可以通过传感器的甄别阈曲线和高压坪曲线监测。通常这类传感器作为源量程探测器可能具有5a~8a的运行寿命。
电离室探测器的退化可以通过高压坪曲线定期试验监测。通常这类探测器作为中间量程或功率量程探测器，可能有10a~20a的运行寿命。
中子通量探测器电缆及其连接件受到反应堆辐照、温度和湿度影响会出现老化降质。
6.3 老化识别方法及规范
核电厂有数量庞大、类型各异的仪控设备。这些仪控设备对老化降质的敏感程度有很大差异。评估并量化每一个仪控设备的降质程度既不可行，也没必要。应使用一个系统的办法把资源集中到那些对电厂的安全运行有负面影响并易老化降质的仪控设备上，同时还应包括不具备安全功能，但其失效会影响其他执行预定安全功能的仪控设备。
老化管理应使用基于安全的方法来甄别筛选仪控设备，具体过程如下：
————列出所有系统和设备，并识别出安全重要仪控设备及影响机组可用率的设备。
———在上述基础上分析直接或间接导致降低或丧失安全功能或影响机组可用率的部件，并识别出部件内部安全重要元件：
————从安全重要元件列表中识别出老化降质可能导致部件故障的元器件；并识别出容易老化降质的短寿命元器件。
根据核电厂仪控设备的安全要求和机组可用率要求，对核电厂仪控设备进行分级管理，制定不同的老化管理策略。
6.4短寿命元器件和易老化仪控设备识别
根据国内外经验反馈及电子元器件老化分析研究，结合核电厂多年老化数据收集分析，部分元器件寿命小于其所服务的整体设备的设计寿命，导致整体设备提前老化失效。
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根据元器件的老化效应和老化机理的认知以及设备现场使用经验，短寿命元器件主要有：电解电容、熔断器、继电器、电位器、连接器、齐纳二极管、可控硅、高发热电阻、开关、光电耦合器、DC/DC电源模块、功率发热元器件、电路板连接器、接线端子、电池等，以上短寿命元器件的识别、老化因素、老化机理、失效模式及参考使用寿命如表1所示。
表1 短寿命元器件
编号 类别 主要老化因素 老化机理 失效模式 参考使用寿命
1 电解电容 高温电流储存电压 热耗损裂纹电解质污染腐蚀杂质 电解质损耗断裂密封失效开路故障短路故障瞬态变化 8a~15a
2 熔断器 高温电流热应力 金属化电迁移金属蒸发腐蚀密封材料老化 开路密封失效性能参数变化 2a~10a（实际使用年限与熔断器现场使用条件和产品特性参数相关）
3 继电器 机械应力振动电流常励磁 触点磨损氧化热耗损材料退化污染腐蚀 功能丧失触点粘接、烧结或烧蚀底座、外壳材料脆化：性能参数变化 15a~25a:（因环境因素影响加速老化的继电器，现场监测确定实际使用寿命）
4 电位器 机械应力振动高温潮湿 机械磨损氧化腐蚀裂纹 电阻值不稳定开路接触不良 10a~20a
5 连接器 机械应力振动高温、潮湿 氧化腐蚀机械磨损污染 接触电阻退化开路接触不良 根据材料、结构和环境影响，现场监测确定实际使用寿命
6 齐纳二极管 高温电压电流 裂纹 短路开路电性能退化 10a~15a
7 可控硅 热应力高温 热损耗裴纹腐蚀 热损耗短路 10a~15a
8 高发热电阻 高温电流 热耗损开裂 开路短路参数变化 部分电阻应设计或安装问题导致高发热，老化加速：根据现场监测进行更换。
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表1 短寿命元器件（续）
编号 类别 主要老化因素 老化机理 失效模式 参考使用寿命
9 开关 机械应力振动高温潮湿 机械磨损腐蚀氧化污染 接触电阻退化开路短路接触不良 根据材料、结构和操作方式，现场监测确定使用寿命
10 光电耦合器 热应力电流 热耗损材料退化 参数退化故障失效 10a~15a
11 电路板连接器 机械应力振动 机械磨损氧化污染 丧失电路完整性接触电阻退化接触不良 根据材料、结构和环境影响，现场监测确定使用寿命
12 接线端子 热应力高温机械应力振动潮湿 机械磨损材料退化氧化腐蚀污染 开路接触电阻退化接触不良 根据材料、结构和环境影响，现场监测确定使用寿命
12 LED 电流电压 材料退化 亮度降低或丧失 10a~15a
13 焊点 热应力高温 材料退化氧化裂纹 焊点脱落接触不良 根据材料、结构和环境影响，现场监测确定使用寿命
14 DC/DC电源模块 热应力 热损耗 输出电压异常功能丧失 10a~15a