РД 03-421-01 - МУ по проведению диагностирования технич. состоян. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов
 Скачать 0.92 Mb.
|
|
5. УТОЧНЕННЫЕ РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИЕВ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ 5.1. В случаях когда нельзя оценить прочность сосуда по действующей нормативной документации, а также когда возникает необходимость получения дополнительной информации о несущей способности и остаточном ресурсе сосуда, проводятся уточненные расчеты напряженно-деформированного состояния. 5.2. Уточненные расчеты проводятся с учетом всех режимов эксплуатации и нагрузок, а также возможных изменений геометрии сосуда, наличия дефектов, изменения характеристик материала. 5.3. Применяемые уточненные методы расчета должны иметь теоретические и экспериментальные обоснования. Ответственность за выбранную методику расчета и правильность результатов расчета несет организация, выполнявшая расчет. 5.4. Уточненные значения напряженно-деформированного состояния могут определяться экспериментальным путем (тензометрией, тензочувствительными покрытиями и т.д.). 5.5. Критерии предельного состояния устанавливаются в зависимости от нагруженности, условий эксплуатации, закономерностей механизмов повреждений, которые могут привести сосуд к аварийному состоянию. Для пластичных в условиях эксплуатации материалов при непрерывном режиме эксплуатации в качестве предельного состояния можно принимать состояние предельного равновесия либо превышение общих и местных напряжений допускаемых значений, устанавливаемых нормативно-техническими документами. При расчете сосуда по теории предельного равновесия (предельных нагрузок) должны выполняться условия:  ; ,где  ,  - приведенные упругие мембранные и изгибные напряжения, определяемые на основании проведения уточненных расчетов; - допускаемые напряжения, определяемые по ГОСТ 14249-89 [64].Уточненный расчет с учетом общих и местных напряжений можно проводить по ПНАЭ Г-7-002-86 [15]. Для сосудов, работающих при переменном режиме эксплуатации, предельное состояние определяется статической и циклической прочностью. Расчет остаточного ресурса при переменном режиме эксплуатации изложен в подразд.6.2. 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА СОСУДОВ И АППАРАТОВ Остаточный ресурс сосуда определяется на основании анализа условий эксплуатации, результатов технического диагностирования и критериев предельного состояния. Когда остаточный ресурс определяется на основании рассмотрения нескольких критериев предельного состояния, то остаточный ресурс назначается по тому критерию, который определяет минимальный срок остаточного ресурса. Если полученный в результате расчетов остаточный ресурс превышает 10 лет, то его следует принять равным 10 годам. 6.1. Прогнозирование ресурса аппаратов, подвергающихся коррозии и изнашиванию (эрозии) 6.1.1. Остаточный ресурс аппарата, подвергающегося действию коррозии (эрозии), определяется по формуле  , (6.1)где  - фактическая минимальная толщина стенки элемента, мм; - расчетная толщина стенки элемента, мм; - скорость равномерной коррозии (эрозионного износа), мм/год;Формула (6.1), используется, если число замеров  толщины стенок за время эксплуатации сосуда не превышает 3. При  3 остаточный ресурс сосуда определяется по Методике прогнозирования остаточного ресурса безопасной эксплуатации сосудов и аппаратов по изменению параметров технического состояния [16].6.1.2. Скорость равномерной коррозии определяется следующим образом.6.1.2.1. Если после проведения очередного обследования имеется только одно измерение контролируемого параметра  , полученное при рассматриваемом обследовании, то скорость коррозии определяется по формуле , (6.2)где  - исполнительная толщина стенки элемента, мм; - плюсовой допуск на толщину стенки, мм; - время от момента начала эксплуатации до момента обследования, лет.6.1.2.2. Если после проведения очередного обследования имеются два измерения контролируемого параметра  , , то скорость коррозии определяется по формуле , (6.3)где , - фактическая толщина стенки, определенная при первом и втором обследованиях соответственно, мм; ,  - время от момента начала эксплуатации до момента первого и второго обследования соответственно, лет; - коэффициент, учитывающий отличие средней ожидаемой скорости коррозии (эрозии) от гарантированной скорости коррозии (эрозии) с доверительной вероятностью  = 0,7-0,95; - коэффициент, учитывающий погрешность определения скорости коррозии (эрозии) по линейному закону, от скорости коррозии, рассчитанной по более точным (нелинейным) законам изменения контролируемого параметра. Коэффициенты и выбираются на основе анализа результатов расчета скорости коррозии для аналогичного оборудования на основе формул [16] при 4. При отсутствии данных для такого анализа значения коэффициентов и следует принимать в пределах =0,5-0,75; =0,75-1,0. При этом большие значения и принимаются при незначительной фактической скорости коррозии (меньше 0,1 мм/год) и при общей величине коррозии, не превышающей проектную прибавку на коррозию (2-3 мм), меньшие значения и принимаются при значительной скорости коррозии и при общей величине коррозии, превышающей проектную прибавку на коррозию.6.1.2.3. Если после проведения очередного диагностирования имеются три значения контролируемого параметра , ,  , полученные при обследованиях в моменты времени , ,  , то для определения скорости коррозии проводятся следующие вычисления. Вычисляются величины: ;  ; ;  ;После чего определяется по формуле . (6.4)6.1.3. Если число измерений контролируемого параметра  больше или равно четырем ( ), то расчет остаточного ресурса проводится в соответствии с нормативно-технической документацией [16].6.2. Прогнозирование ресурса аппаратов при циклических нагрузках 6.2.1. Для аппарата, эксплуатируемого в условиях малоциклового нагружения (до 5·10  циклов), допускаемое число циклов нагружения [ ] определяется из расчета циклической долговечности по ГОСТ 25859-83 [17]. Для сосудов, у которых расчетное давление свыше 10 МПа, расчет циклической долговечности по ГОСТ 25859-83 определяется с учетом требований ОСТ 26-1046-87 [18]. Ресурс циклической работоспособности сосуда определяется по формуле , (6.5)где  - время эксплуатации сосуда с момента его пуска, лет;[ ] - допускаемое количество циклов нагружения; - количество циклов нагружения за период эксплуатации.При определении [ ] используются минимальные толщины стенок элементов сосуда  , определенные при толщинометрии сосуда с учетом прибавки на коррозию на момент исчерпания ресурса циклической работоспособности сосуда  .6.2.2. В случае если сосуд нагружен циклами различного вида, ресурс определяется по формуле  , (6.6)где  - количество циклов нагружения  -го вида за время эксплуатации ;[  ] - допускаемое количество циклов нагружения для -го типа нагружения.6.2.3. Ресурс остаточной работоспособности определяется по формуле  . (6.7)6.2.4. Если аппарат эксплуатируется в условиях многоциклового нагружения (  5·10 ), то допускаемое количество циклов нагружения [ ] (до  10 ) может быть определено с помощью зависимостей, приведенных в нормах расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок ПНАЭ Г-7-002-86.После этого ресурс остаточной работоспособности сосуда определяется также с помощью формул (6.5)-(6.7). 6.2.5. Если ресурс остаточной работоспособности, определенный по формулам (6.5)-(6.7), оказался исчерпанным, то необходимо провести очередное диагностирование соответствующего сосуда или аппарата. При этом необходимо подвергнуть 100%-ному контролю места концентраторов и сварные швы аппарата. Если в проконтролированных местах не обнаружено растрескивание, то рассматриваемые сосуды можно допустить к дальнейшей эксплуатации при регулярном дефектоскопическом контроле зон концентраторов напряжений и сварных швов сосудов. Этот контроль должен проводиться через промежутки времени, за которые число циклов нагружения сосуда не превосходит 0,1[ ]. Промежутки времени между очередным контролем могут быть увеличены, если с помощью стандартных испытаний определить статические механические характеристики материала ( ,  ,  ,  ) сосуда, находящегося в эксплуатации. Размеры образцов и методика их испытаний должны соответствовать ГОСТ 1497-90, ГОСТ 9651-90, ГОСТ 11150-90 [19-21].После определения статических механических характеристик, допускаемое число циклов нагружения для дальнейшей эксплуатации сосуда определяется с помощью зависимостей, приведенных в нормах ГОСТ 25859-83. Ресурс циклической долговечности, определенный по результатам испытаний образцов, вырезанных из сосуда, может быть распространен на партию сосудов, имеющих однотипную конструкцию, изготовленных из одного материала и находящихся в идентичных условиях эксплуатации. При этом в качестве представителя группы для вырезки темплетов для образцов выбирается сосуд, подвергшийся наибольшему из данной группы количеству циклов нагружения или имевший большой уровень нагрузок за предшествующий период эксплуатации. 6.3. Прогнозирование ресурса аппаратов по изменению механических характеристик металла В процессе эксплуатации оборудования в ряде случаев происходит снижение механических свойств материала отдельных элементов сосудов и аппаратов ( , , , , KCU).Такое снижение механических свойств может быть определено путем испытания образцов, изготовленных из контрольных вырезок, либо путем замера твердости металла и определения механических характеристик по существующим корреляционным зависимостям. В случае если снижение механических свойств оказалось менее 5% нормативных, то все расчеты отбраковочных размеров либо допускаемого количества циклов проводят по фактическим механическим свойствам материала. Если снижение механических свойств оказалось более 5% нормативных, то определяют скорость снижения механических свойств аналогично определению скорости коррозии в подп.6.1.2.2 настоящих Методических указаний и путем экстраполяции определяют механические свойства материала к концу ожидаемого остаточного периода эксплуатации. Отбраковочные размеры конструктивных элементов или остаточный ресурс определяются по этим механическим характеристикам. |