- Законы
- Кодексы
- Форум
РД 03-421-01. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов
механические свойства металла основных элементов сосуда, указанные в сертификатных данных, должны удовлетворять требованиям соответствующих нормативных документов;
отклонения формы, увод (угловатость) кромок в сварных швах, смещение кромок стыкуемых листов должны соответствовать допускам, установленным Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 10-115-96), и (или) требованиями Правил проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных (ПБ 03-384-00), ОСТ 24.201.03-90 "Сосуды и аппараты стальные высокого давления. Общие технические требования" и другими нормативными документами.
При выявлении в ходе диагностирования сосудов отклонений каких-либо параметров от норм, установленных на сосуды, необходимо производить оценку технического состояния сосудов по критериям отбраковки, приведенным в п. 4.1.3, и проводить анализ их влияния на безопасность эксплуатации сосуда.
4.1.3. Критерии отбраковки при диагностировании сосудов.
Эксплуатационные нормы допускаемых размеров повреждений могут превышать технологические допуски на изготовляемые сосуды. Основные критерии отбраковки элементов сосудов при их диагностировании приведены ниже.
4.1.3.1. Допускаемые отклонения геометрических размеров и формы сосудов - отклонение от прямолинейности образующей цилиндрического корпуса сосуда, отклонение диаметра сосуда, овальность, допускаемые размеры отдельных выпуклостей (выпучин) и вогнутостей (вмятин), смещение кромок сварных швов, указаны в нормативной документации на сосуды (отраслевые стандарты, технические условия на изделия). Если измеренные отклонения геометрических размеров сосудов не превышают допусков, то сосуды могут быть допущены к дальнейшей эксплуатации без исправления. Если размеры отклонений больше допускаемых, то вопрос о возможности дальнейшей эксплуатации сосуда без исправления решается на основе расчета на прочность специализированной организацией.
4.1.3.2. Допускаемые толщины стенок сосудов и размеров коррозионных повреждений.
При равномерной коррозии минимальная толщина стенок элементов корпуса сосуда должна быть не менее расчетной с учетом эксплуатационной прибавки на коррозию. В качестве расчетной (отбраковочной) величины различных конструктивных элементов сосудов принимается наибольшая толщина, полученная из расчетов на прочность и устойчивость при различных режимах эксплуатации и испытания. Если минимальная толщина стенки равна расчетной без эксплуатационной прибавки, то возможность дальнейшей эксплуатации сосуда и остаточный срок его службы устанавливаются при условии изменения рабочих параметров эксплуатации.
Для сосудов из пластичных материалов в условиях эксплуатации
участки с локальными коррозионными повреждениями, расположенные на
_________
расстоянии не менее \/D (S - C) от штуцеров или других элементов,
вызывающих краевой эффект, могут быть допущены к эксплуатации без
ремонта, если одиночные коррозионные язвы, эрозионные повреждения
(нетрещиноподобного вида) имеют глубину C , не более 80% от
1
минимальной толщины стенки элемента S, определенной при
толщинометрии, и имеют длину не более величины, вычисленной по
формуле:
__________ _______
L <= 1,2B \/D (S - C), где B = (1 - C / S) / \/C / S,
1 1
где:
D - внутренний диаметр сосуда;
C - расчетная прибавка на равномерную коррозию.
Одиночными считаются дефекты, расстояние между ближайшими кромками которых составляет не менее длины меньшего дефекта. Если это расстояние меньше, то дефекты считаются взаимодействующими. В этом случае два дефекта (или несколько) могут рассматриваться как один, длина которого принимается равной расстоянию между наиболее удаленными кромками этих дефектов, а глубина принимается равной наибольшей глубине дефектов.
Если размеры дефектов превышают L, то вопрос о возможности ремонта или допуска к дальнейшей эксплуатации сосуда без ремонта решается на основе расчета на прочность специализированной организацией.
4.1.3.3. Сосуды с трещинами любых видов, трещиноподобными дефектами и дефектами, размеры которых превышают допускаемые, к эксплуатации не допускаются. Вопрос о возможности допуска к эксплуатации сосуда с указанными дефектами решается специализированной организацией с учетом рекомендаций подразд. 6.5 настоящих Методических указаний.
4.1.3.4. Для конкретных типов аппаратов (реакторов, автоклавов, теплообменников и др.) критерии отбраковки могут регламентироваться в технической документации с учетом характера нагрузки на элементы оборудования и свойств применяемых материалов.
4.1.4. Контроль исправленных дефектов.
Исправленные дефекты после выборки (зашлифовки) абразивным инструментом (с плавным скруглением краев выборок) должны быть проконтролированы методом ЦД или МПД по всей поверхности выборок.
Заваренные после выборки дефекты должны быть проконтролированы неразрушающими методами контроля. Выборки дефектов могут быть допущены к эксплуатации без заварки, если их глубина и длина не превышают значений, указанных в подп. 4.1.3.2. Вопрос о возможности эксплуатации сосуда без заварки выборок, превышающих указанные размеры, решается специализированной организацией на основе расчета на прочность.
Отбракованные элементы после их ремонта должны быть проконтролированы в соответствии с подразд. 3.6; при невозможности (нецелесообразности) ремонта они могут быть подвергнуты более детальному исследованию (расчетному или экспериментальному) в целях определения возможности и условий их дальнейшей безопасной эксплуатации.
4.2. Анализ погрешности контроля размеров повреждений и параметров технического состояния
4.2.1. Источники погрешностей и достоверность контроля.
Источники погрешностей при контроле подразделяются на объективные и субъективные. Субъективными являются погрешности, обусловленные действиями конкретного оператора, зависящими от его квалификации, физико-психических данных, состояния здоровья в момент контроля и др., и особенностями условий проведения контроля.
Объективными являются погрешности метода и средств измерений, а также статистические отклонения, обусловленные выборочным контролем показателей, имеющих естественный разброс (рассеяние).
При контроле дефектов и повреждений на сосудах, измерении параметров их технического состояния необходимо знать возможную величину погрешности контроля, которая определяет степень его достоверности и влияет на величину допускаемого ресурса дальнейшей безопасной эксплуатации сосудов.
Достоверность контроля характеризует степень соответствия его результатов фактическому техническому состоянию объекта и определяется двумя показателями: точностью и доверительной вероятностью. Точность контроля (размеров обнаруженных дефектов, геометрических размеров элементов сосудов и других параметров технического состояния сосудов) указывают в виде доверительного интервала (например, для измеренной толщины стенки: 19 +/- 1 мм) или односторонней доверительной границы (например, толщина стенки не менее 18 мм). Доверительную вероятность гамма, то есть вероятность нахождения фактического размера внутри доверительного интервала, стандарты по измерениям рекомендуют указывать в зависимости от ответственности контроля (как правило, гамма = 0,95).
4.2.2. Факторы, влияющие на достоверность контроля.
К основным факторам, влияющим на достоверность контроля при диагностировании сосудов, относятся следующие: методические погрешности, метрологические погрешности, особенности условий проведения контроля, психофизические факторы, статистические отклонения.
Методические погрешности обусловлены несовершенством методик контроля, основанных на определении контролируемого параметра через косвенные параметры. Например, при измерении толщины стенки сосуда методом УЗК прибор определяет время прохождения отраженных ультразвуковых волн от противоположной стороны стенки листа металла. Если на стенке имеются отложения или ее поверхность повреждена коррозией, то время прохождения ультразвуковой волны через стенку сосуда будет несколько отличаться от времени, измеренного на образцах. Величина этого отличия и составляет методическую погрешность.
Метрологические погрешности обусловлены наличием для любого прибора или мерительного инструмента устойчивой вероятности отклонения измеренного значения параметра от фактического значения контролируемого параметра, при этом величина отклонения зависит от класса точности прибора (инструмента). Величина метрологической погрешности при диагностировании сосудов при правильном выборе класса точности приборов и инструментов, как правило, не оказывает существенного влияния на достоверность контроля, так как бывает значительно ниже методической погрешности.
Особенности условий проведения контроля определяются возможностями доступа к объекту контроля, возможностями создания для операторов-дефектоскопистов оптимальных эргономических условий. Наличие помех (ограниченного доступа, затрудненных условий работы операторов) может вызывать дополнительные погрешности при контроле. Особые неудобства испытывают операторы при работе внутри сосудов из-за трудностей создания в них оптимальных рабочих условий (температуры, влажности, чистого воздуха в рабочей зоне, освещенности, удобства расположения тела и др.). При отсутствии оптимальных условий для работы операторов чаще возможны ошибки в их работе, увеличиваются погрешности измерений.
Психофизические факторы (иногда применяют выражение "человеческий фактор") определяют точность действий конкретного оператора в момент проведения контроля. Состояние каждого человека не бывает совершенно одинаковым в разные дни и часы работы. Возможны ухудшения здоровья, нарушение внимания и правильности действий в течение рабочего дня. При этом оператором могут быть допущены погрешности в правильности настройки прибора, установки датчика по отношению к объекту контроля, погрешности в прочтении показаний прибора, ошибки в записи показаний и т.п. Во многом стабильность контроля при возникновении для оператора неблагоприятных психофизических факторов зависит от его квалификации, профессионального и жизненного опыта, дисциплинированности.
Важной мерой предупреждения ошибок контроля, обусловленных психофизическими факторами, является контроль операторов со стороны руководителей и обеспечение ими необходимых мер для нормальной работы (обучение и проведение экзаменов по специальности и технике безопасности, прохождение медицинского контроля, создание оптимальных условий работы).
Статистические отклонения имеют место в случаях проведения выборочного контроля.
Сплошной контроль элементов сосудов всеми методами выполнить не всегда возможно (из-за недоступности некоторых участков), а в ряде случаев в этом нет необходимости, поэтому применяют выборочный контроль и оценку поврежденности по наибольшим размерам выявленных дефектов; оценку возможной при этом погрешности осуществляют с помощью статистических методов.
Например, при измерении толщины стенок портативными ультразвуковыми толщиномерами типов "Кварц-15", УТ-93П суммарная методическая и метрологическая погрешность измерений составляет до 0,1 - 0,2 мм. Более высокую погрешность контроля обусловливают статистические отклонения толщины стенок, присущие листовому прокату, из которого изготовляют аппараты. Допуск на отклонения толщины листов проката достигает 5% номинального размера и при толщинах более 20 мм отклонения могут достигать 1 мм.
Значительный разброс результатов измерений толщины стенок может наблюдаться из-за неравномерности их коррозии, вызванной различием условий нагружения различных участков поверхностей (различием концентраций агрессивных компонентов, температур, скоростей потоков, механических напряжений и др.), а также стохастическими свойствами процесса коррозии.
Участки, подвергающиеся повышенным нагрузкам и коррозии, обычно известны, определяются по конструктивным признакам и по результатам внутреннего осмотра аппаратов (см. подразд. 3.4 настоящих Методических указаний). Именно такие участки и подвергают более тщательному контролю. Однако и в пределах одного участка возможно существенное различие толщины стенок. Поэтому минимальная измеренная толщина может оказаться выше фактической минимальной на данном участке, поскольку точки измерения располагают на поверхности в некоторой последовательности, случайной по отношению к вероятностному распределению толщин. Достоверность контроля при этом может быть определена по статистическим закономерностям распределения толщин стенок сосудов с учетом вида и интенсивности коррозии стенок.
4.2.3. Количественная оценка достоверности контроля.
Количественная оценка достоверности контроля осуществляется путем определения доверительного интервала или односторонней доверительной границы контролируемого параметра с заданной доверительной вероятностью.
Известно, что размеры листов проката металла, прочностные характеристики металла (временное сопротивление, предел текучести) распределены по нормальному закону. Параметрами нормального распределения являются математическое ожидание (среднее значение показателя) и среднее квадратическое отклонение.
Среднее квадратическое отклонение (СКО) контролируемого параметра может быть определено по экспериментальным данным (результатам контроля) или априорно путем суммирования дисперсий от независимых составляющих погрешностей.
Например, СКО результатов контроля толщины стенок сосуда может быть определено по формуле:
_______________________
/ 2 2 2
сигма = \/сигма + сигма + сигма , (4.1)
1 2 3
где:
сигма - СКО, обусловленное методической и метрологической
1
погрешностью контроля; при контроле методом УЗТ при отсутствии
расслоений металла сигма может составлять величины порядка
1
0,1 - 0,2 мм;
сигма - СКО от влияния условий проведения контроля; может
2
составлять величины от 0 (при толщинометрии, проводимой в
помещении с наружной поверхности сосуда) до 0,2 мм (при контроле
внутри сосуда);
сигма - СКО статистической погрешности контроля, вызванной
3
отклонением толщин проката металла и неравномерностью коррозии;
может составлять от 0,2 мм при равномерной коррозии до 0,5 мм и
выше при неравномерной коррозии.
Таким образом, величина СКО, определенная по формуле (4.1),
составляет 0,22 - 0,6 мм.
4.2.4. Планирование необходимого объема контроля и определение
минимальной толщины стенок сосудов с учетом статистических
отклонений толщины проката металла и неравномерности коррозии.
При планировании контроля возникает вопрос о необходимом и
достаточном числе участков (точек на поверхности аппарата) N,
выбираемых для измерений. Чем больше N, тем выше достоверность
контроля, но тем выше и его трудоемкость. Ниже рассмотрены
возможные варианты контроля.
Сплошной контроль. В машиностроении термин "сплошной контроль"
означает контроль каждой единицы из партии изделий. Применительно
к контролю толщины стенок сосуда термин "сплошной контроль"
означает контроль каждого участка поверхности F , глубина коррозии
0
(и толщина стенки) на котором может отличаться от соседних
участков. При сплошном контроле отсутствует статистическая
погрешность; погрешность контроля определяется технической
погрешностью приборов и условиями контроля.
В случаях необходимости контроля толщины при неравномерной
коррозии стенок (F - порядка 0,01 кв. м) и поверхности F
0
аппарата, составляющей несколько квадратных метров, сплошной
контроль может потребовать нескольких сотен измерений (N =
F / F ).
0
В случаях равномерной коррозии F ~= (0,2 - 1) кв. м
0
(отклонения толщины, измеренной в разных точках поверхности
аппарата, будут соответствовать отклонениям толщины листов проката
металла). Соответственно необходимое число точек для контроля
толщины будет составлять от одной до пяти на 1 кв. м.
Выборочный контроль. Выборочным называется контроль, при
котором назначаемое число точек контроля меньше, чем при сплошном
контроле, то есть N < F / F , где F - площадь контролируемой
0
поверхности. Достоверность контроля при выборочном контроле
зависит от отношения N / (F / F ), в частности, от степени
0
неравномерности коррозии, характеризующейся величиной F . При
0
выборочном контроле достоверность контроля может быть достаточно
высокой, если определено СКО измеряемой толщины.
СКО может быть определено по данным измерений по
формулам (4.2) и (4.3) или априорно, в частности, по табл. 4.2.
Для определения СКО по формулам (4.2) и (4.3) измерения толщины должны быть произведены на нескольких участках поверхности (не менее десяти), находящихся в одинаковых условиях эксплуатации и расположенных друг от друга на расстоянии не менее 0,5 м при равномерной коррозии и не менее двукратного среднего размера очагов (пятен) коррозии при неравномерной коррозии. Оценка среднего значения СКО вычисляется по формуле (4.2), и затем по
формуле (4.3) - верхняя доверительная граница СКО, используемая
для расчетов:
____________
/N 2
/SUM (S - S)
\/ i=1 i
сигма = ----------------, (4.2)
N - 1
где:
S - результаты измерений толщины на i-х участках поверхности;
i
S - средняя измеренная толщина;
N - число участков замера (величина N должна быть не менее 10,
так как при меньшем значении N точность оценки сигма
неудовлетворительна).
Верхнюю доверительную границу СКО определяют по формуле:
сигма = K сигма, (4.3)
в
где K - определяется по табл. 4.1 в зависимости от N.
Таблица 4.1
-----+-----T-----+-----T-----+-----T-----+-----T-----+-----T------ ¦N ¦10 ¦11 ¦12 ¦13 ¦14 ¦15 ¦16 ¦17 ¦18 ¦20 ¦ +----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+ ¦K ¦1,65 ¦1,59 ¦1,55 ¦1,52 ¦1,49 ¦1,46 ¦1,44 ¦1,42 ¦1,40 ¦1,37 ¦ +----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+ ¦N ¦22 ¦25 ¦30 ¦40 ¦50 ¦60 ¦70 ¦80 ¦90 ¦100 ¦ +----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+ ¦K ¦1,35 ¦1,32 ¦1,28 ¦1,23 ¦1,20 ¦1,18 ¦1,16 ¦1,15 ¦1,14 ¦1,13 ¦ -----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+------
Если рассчитанная сигма окажется меньшей сигма (см. табл.
в п
4.2), характеризующей отклонение толщины ДЕЛЬТА листов проката
металла, то неравномерность коррозии незначительна, и в расчетах
следует принимать сигма = сигма из табл. 4.2.
в п
Таблица 4.2
----------------+----T----+----T---+----T---+----T----+----------- ¦ДЕЛЬТА, мм ¦До 4¦6 ¦8 ¦10 ¦16 ¦20 ¦24 ¦30 ¦40 и более¦ +---------------+----+----+----+---+----+---+----+----+----------+ ¦сигма , мм ¦0,12¦0,15¦0,18¦0,2¦0,27¦0,3¦0,32¦0,36¦0,4 ¦ ¦ п ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ----------------+----+----+----+---+----+---+----+----+-----------
Минимальную возможную толщину стенки аппарата с учетом неконтролированных участков поверхности определяют по формуле:
S = S - K сигма , (4.4)
min 1 в
где K - определяется по табл. 4.3 в зависимости от
1
доверительной вероятности гамма.
Таблица 4.3
-------------+-------------+------------+-----------+------------- ¦гамма, % ¦95 ¦98 ¦99 ¦99,9 ¦
+------------+-------------+------------+-----------+------------+ ¦K ¦1,64 ¦2,05 ¦2,33 ¦3,1 ¦ ¦ 1 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ -------------+-------------+------------+-----------+-------------
При необходимости более точной оценки остаточной толщины
стенки на каком-либо участке поверхности аппарата число измерений
N увеличивают, имея в виду, что уменьшение ошибки контроля
__
пропорционально \/N.
4.2.5. Планирование минимально необходимого объема контроля размеров локальных повреждений.
При наличии на поверхности сосуда большого числа рассредоточенных локальных коррозионных повреждений (язв, питтингов) и невозможности измерения глубины каждого повреждения для объективной оценки средней и максимальной глубины повреждений на поверхности сосуда необходимо планировать число измерений.
Минимальное необходимое число N точек на поверхности для измерений следует выбирать в зависимости от степени неравномерности коррозии, характеризующейся коэффициентом вариации глубин повреждений ипсилон (по табл. 4.4).
Коэффициент вариации глубин повреждений ипсилон = сигма / h, где h - средняя глубина повреждений, а сигма определяется по формуле (4.2), в которую вместо S подставляют h.
Ориентировочно ипсилон определяют по результатам осмотра коррозионного состояния аппарата, а уточненную оценку получают путем статистической обработки результатов измерений.
Числовое значение ипсилон может быть ориентировочно выбрано в следующих интервалах:
до 0,2 - при умеренной неравномерности (сплошная коррозия);
0,2 - 0,5 - при средней неравномерности (коррозия пятнами);
выше 0,5 - при высокой неравномерности (язвы, питтинги).
Доверительную вероятность гамма выбирают из ряда 0,8; 0,9; 0,95; 0,99. Максимальную допустимую относительную ошибку ДЕЛЬТА выбирают из ряда 0,05; 0,1; 0,15; 0,2.
После выполнения измерений следует вычислить фактический коэффициент вариации и в случае, если он окажется больше предварительно выбранного, выполнить дополнительные измерения в соответствии с рекомендациями табл. 4.4.
Таблица 4.4
МИНИМАЛЬНОЕ ЧИСЛО ТОЧЕК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ N
---------+-------+------------------------------------------------ ¦ ДЕЛЬТА ¦ Гамма ¦ N при ипсилон ¦ +--------+-------+------+------+-----T------+------+------+------+ ¦0,05 ¦0,8 ¦0,1 ¦0,2 ¦0,3 ¦0,4 ¦0,6 ¦0,8 ¦1,0 ¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,9 ¦4 ¦13 ¦25 ¦50 ¦100 ¦200 ¦315 ¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,95 ¦8 ¦25 ¦65 ¦100 ¦250 ¦500 ¦650 ¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,99 ¦13 ¦40 ¦100 ¦1500 ¦400 ¦650 ¦1000 ¦ +--------+-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦0,1 ¦0,8 ¦25 ¦100 ¦200 ¦315 ¦800 ¦1000 ¦> 1000¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,9 ¦< 3 ¦5 ¦10 ¦13 ¦32 ¦50 ¦100 ¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,95 ¦3 ¦8 ¦15 ¦32 ¦65 ¦125 ¦200 ¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,99 ¦5 ¦13 ¦25 ¦50 ¦100 ¦200 ¦400 ¦ +--------+-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦0,15 ¦0,8 ¦8 ¦25 ¦50 ¦100 ¦200 ¦400 ¦650 ¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,9 ¦< 3 ¦3 ¦5 ¦6 ¦15 ¦25 ¦40 ¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,95 ¦< 3 ¦4 ¦8 ¦15 ¦32 ¦65 ¦80 ¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,99 ¦3 ¦6 ¦13 ¦25 ¦50 ¦100 ¦150 ¦ +--------+-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦0,2 ¦0,8 ¦5 ¦13 ¦25 ¦40 ¦100 ¦200 ¦315 ¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,9 ¦< 3 ¦< 3 ¦3 ¦5 ¦10 ¦2 ¦25 ¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,95 ¦< 3 ¦4 ¦6 ¦10 ¦20 ¦40 ¦50 ¦ ¦ +-------+------+------+-----+------+------+------+------+ ¦ ¦0,99 ¦< 3 ¦5 ¦8 ¦15 ¦32 ¦50 ¦100 ¦ ---------+-------+------+------+-----+------+------+------+-------
4.2.6. Контроль максимальной глубины очагов коррозии.
Для определения максимальной глубины равномерно распределенных по поверхности большого числа мелких питтингов и язв значительного уменьшения трудоемкости контроля (в некоторых случаях на порядок) можно достичь, если использовать при выборочном контроле закон распределения экстремальных значений (двойной экспоненциальный). Такому закону подчиняется выборка максимальной величины из n значений, распределенных по закону с затухающей плотностью распределения (в том числе и распределению Вейбулла, которому соответствует распределение глубин коррозионных повреждений).
Функция распределения экстремальных значений имеет следующий вид:
Ф(x) = exp{-exp[-альфа (x - u )]}, (4.5)
n n
где:
альфа - параметр интенсивности (размерность обратна
n
размерности x);
u - характеристическое наибольшее значение величины x:
n
F(u ) = 1 - 1 / n.
n
Параметры распределения можно определить из следующих соотношений:
_________
x = u + омега / u ; сигма = пи / \/6 альфа , (4.6)
-n n n n n
где:
x - математическое ожидание максимальной величины x ;
-n n
омега = 0,57721... - постоянная Эйлера;
сигма - среднее квадратическое отклонение x .
n n
Для вычисления параметров распределения необходимо на
нескольких случайно выбранных участках N поверхности площадью F
0
(со средним числом дефектов >= 10) измерить максимальные величины
дефектов x ; затем определить x = SUM x / N, вычислить сигма
ni -n ni n
и по формулам (4.6) определить параметры распределения альфа
n
и u .
n
Далее по формуле (4.5) можно определить вероятность Ф(x)
отсутствия на произвольном участке площадью F дефектов размером
0
более x. Вероятность отсутствия таких дефектов на всей поверхности
оборудования площадью F находится по формуле:
F / F
0
Ф (x) = [Ф(x)] . (4.7)
F
При необходимости определения максимального вероятного размера
дефекта x задают допустимую вероятность (риск) наличия такого
дефекта 1 - Ф (x) и вычисляют x по формулам (4.7) и (4.5) в
F
обратном порядке.
4.3. Анализ закономерностей изменения параметров технического состояния
4.3.1. В качестве параметров технического состояния (ПТС) для прогнозирования остаточного ресурса сосудов и аппаратов чаще всего используют измеренные величины возникших повреждений (глубины коррозии, величины эрозионного или механического износа, остаточной пластической деформации), данные об изменении физико-химических характеристик материалов, а также число циклов нагружения сосудов. Кроме того, для прогнозирования могут использоваться косвенные параметры (например, по изменению температуры стенок футерованного сосуда можно прогнозировать срок его эксплуатации до предельно допустимого значения температуры стенок и необходимости ремонта).
Для прогнозирования остаточного ресурса сосудов необходимо знать закономерности изменения ПТС, которые более точно могут быть определены по данным длительных наблюдений за изменением ПТС. Однако во многих практических ситуациях при диагностировании сосудов данных наблюдений бывает недостаточно. В таких случаях необходимо использовать априорную информацию о виде зависимости ПТС от продолжительности эксплуатации сосудов (см. п. 4.3.2) и возможные погрешности при контроле значений ПТС.
4.3.2. Рекомендуемые математические модели для прогнозирования остаточного ресурса сосудов.
1. Линейная модель вида h(t) = h + C t, где h и C -
0 0
постоянные величины для заданных условий; t - продолжительность
эксплуатации.
Эта модель хорошо описывает кинетику разрушения металлов при
общей коррозии и различных видах механического изнашивания (при
трении, гидро- и газоабразивной эрозии). Величина h может быть
0
положительной и отрицательной. Отрицательные значения h
0
наблюдаются в тех случаях, когда появлению внешних признаков
разрушения предшествует так называемый инкубационный период,
обусловленный накоплением микроповреждений на поверхности металла
до значений, достаточных для отделения частиц металла от
поверхности. Такой вид разрушения наблюдается при
ударно-абразивном изнашивании, а также при кавитации. Во многих
случаях значение h бывает равным или близким к нулю. Это имеет
0
место при коррозионных испытаниях некоторых чистых металлов, при
равномерной коррозии, например атмосферной, и в других случаях.
m
2. Степенная зависимость вида h(t) = C t , где C и m -
постоянные для заданных условий величины.
Модель применяется при описании многих видов коррозии поверхностей металлов (как сплошной, так и локальной), а также при коррозии под напряжением и изнашивании. Для многих случаев общей коррозии при умеренных напряжениях, а также при локальной коррозии m < 1. При высоких напряжениях (превышающих некоторое значение, называемое пороговым напряжением) m > 1.
При химической коррозии металлов, в частности при газовой, m часто имеет значения, близкие к 1/2. Изменение максимальной глубины питтингов хорошо описывается при m = 1/3.
3. Логарифмическая зависимость вида h(t) = A ln(t + C), где A и C - постоянные для заданных условий величины, в ряде случаев хорошо описывает кинетику газовой и локальной коррозии.
4. Экспоненциальная модель вида h(t) = C exp[T(t)], где C - постоянная для заданных условий величина и T(t) - некоторая функция от времени, применяется при описании кинетики общей коррозии под напряжением.
Применяются также другие математические модели для описания частных случаев разрушения элементов оборудования, включающие кроме фактора времени ряд эксплуатационных параметров.
На практике при оценке ресурса оборудования чаще всего применяется линейная модель h(t), которая во многих случаях дает оценки остаточного ресурса с некоторым запасом.
После выбора математической модели необходимо по результатам контроля ПТС определить величины коэффициентов модели и оценить их погрешности, по которым может быть вычислена достоверность прогноза остаточного ресурса сосуда (аппарата).
4.3.3. Анализ возможности использования для прогнозирования остаточного ресурса сосудов косвенных параметров.
При оценке возможности использования для прогнозирования остаточного ресурса сосуда (аппарата) в качестве ПТС какого-либо косвенного параметра необходимо определить, является ли процесс изменения данного параметра монотонным.
Большинство контролируемых параметров технологических процессов являются стационарными и немонотонными, так как подвергаются регулированию. Некоторые из них могут нести информацию об интенсивности деградации оборудования; в таких случаях при анализе записей параметров наблюдается их дрейф, то есть постепенное смещение среднего значения. Если этот дрейф не устраняется регулированием технологического процесса и определены предельно допустимые уровни параметров, то такие параметры могут быть использованы для прогнозирования ресурса оборудования.
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:
сигма
m
------- <= 1;
[сигма]
сигма 2 сигма
m 2 и
(-------) + --------- <= 1,
[сигма] 3 [сигма]
где:
сигма , сигма - приведенные упругие мембранные и изгибные
m и
напряжения, определяемые на основании проведения уточненных
расчетов;
[сигма] - 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:
S - S
ф р
T (T ) = -------, (6.1)
к э a
где:
S - фактическая минимальная толщина стенки элемента, мм;
ф
S - расчетная толщина стенки элемента, мм;
р
a - скорость равномерной коррозии (эрозионного износа),
мм/год.
Формула (6.1) используется, если число замеров N толщины
стенок за время эксплуатации сосуда не превышает 3. При N >= 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 a определяется следующим
образом.
6.1.2.1. Если после проведения очередного обследования имеется
только одно измерение контролируемого параметра S (t ), полученное
ф 1
при рассматриваемом обследовании, то скорость коррозии
определяется по формуле:
S + C - S
и 0 ф
a = ------------, (6.2)
t
1
где:
S - исполнительная толщина стенки элемента, мм;
и
C - плюсовой допуск на толщину стенки, мм;
0
t - время от момента начала эксплуатации до момента
1
обследования, лет.
6.1.2.2. Если после проведения очередного обследования имеются
два измерения контролируемого параметра S (t ), S (t ), то
ф 2 ф 1
скорость коррозии определяется по формуле:
S (t ) - S (t )
ф 1 ф 2
a = ---------------, (6.3)
(t - t ) K K
2 1 1 2
где:
S (t ), S (t ) - фактическая толщина стенки, определенная при
ф 1 ф 2
первом и втором обследованиях соответственно, мм;
t , t - время от момента начала эксплуатации до момента
1 2
первого и второго обследования соответственно, лет;
K - коэффициент, учитывающий отличие средней ожидаемой
1
скорости коррозии (эрозии) от гарантированной скорости коррозии
(эрозии) с доверительной вероятностью гамма = 0,7 - 0,95;
K - коэффициент, учитывающий погрешность определения скорости
2
коррозии (эрозии) по линейному закону, от скорости коррозии,
рассчитанной по более точным (нелинейным) законам изменения
контролируемого параметра.
Коэффициенты K и K выбираются на основе анализа результатов
1 2
расчета скорости коррозии для аналогичного оборудования на основе
формул [16] при N >= 4. При отсутствии данных для такого анализа
значения коэффициентов K и K следует принимать в пределах
1 2
K = 0,5 - 0,75; K = 0,75 - 1,0. При этом большие значения K и
1 2 1
K принимаются при незначительной фактической скорости коррозии
2
(меньше 0,1 мм/год) и при общей величине коррозии, не превышающей
проектную прибавку на коррозию (2 - 3 мм), меньшие значения K и
1
K принимаются при значительной скорости коррозии и при общей
2
величине коррозии, превышающей проектную прибавку на коррозию.
6.1.2.3. Если после проведения очередного диагностирования
имеются три значения контролируемого параметра S (t ), S (t ),
ф 1 ф 2
S (t ), полученные при обследованиях в моменты времени t , t , t ,
ф 3 1 2 3
то для определения скорости коррозии a проводятся следующие
вычисления. Вычисляются величины:
3 3
S = SUM S (t ); S = SUM S (t ) t ;
1 i=1 ф i 2 i=1 ф i i
3 3 2
X = SUM t ; X = SUM t .
1 i=1 i 2 i=1 i
После чего a определяется по формуле:
S X - 3S
1 1 2
a = ----------------. (6.4)
2
(3X - X ) K K
2 1 1 2
6.1.3. Если число измерений N контролируемого параметра S (t )
ф i
больше или равно четырем (N >= 4), 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
5
нагружения (до 5 x 10 циклов), допускаемое число циклов
нагружения [N] 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:
T [N]
э
T = ------, (6.5)
ц N
э
где:
T - время эксплуатации сосуда с момента его пуска, лет;
э
[N] - допускаемое количество циклов нагружения;
N - количество циклов нагружения за период эксплуатации.
э
При определении [N] используются минимальные толщины стенок
элементов сосуда S , определенные при толщинометрии сосуда с
ф
учетом прибавки на коррозию на момент исчерпания ресурса
циклической работоспособности сосуда T .
ц
6.2.2. В случае, если сосуд нагружен циклами различного вида,
ресурс определяется по формуле:
T
э
T = --------, (6.6)
ц N
n j
SUM ----
j=1 [N ]
j
где:
N - количество циклов нагружения j-го вида за время
j
эксплуатации T ;
э
[N ] - допускаемое количество циклов нагружения для j-го типа
j
нагружения.
6.2.3. Ресурс остаточной работоспособности определяется по
формуле:
T = T - T . (6.7)
ост(ц) ц э
6.2.4. Если аппарат эксплуатируется в условиях многоциклового
5
нагружения (N > 5 x 10 ), то допускаемое количество циклов
j 12
нагружения [N] (до N <= 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[N].
Промежутки времени между очередным контролем могут быть увеличены,
если с помощью стандартных испытаний определить статические
t t t t
механические характеристики материала (R , R , Z , A ) сосуда,
m e
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
t t t t
сосудов и аппаратов (R , R , Z , A , KCU).
m e
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.
6.4. Прогнозирование ресурса сосуда, работающего в условиях ползучести материала
6.4.1. Остаточный ресурс с учетом ползучести материалов
(длительной прочности) определяется для сосудов, работающих при
повышенных температурах, когда в расчетах на прочность допускаемое
напряжение определяется по пределу длительной прочности или 1%
5
предела ползучести для заданного срока эксплуатации (10 ч). Если
нет таких данных, то температура, когда учитывается ползучесть,
принимается равной и выше 380 °C для углеродистых сталей, 420 °C -
для низколегированных сталей, 525 °C - для аустенитных сталей.
6.4.2. Остаточный ресурс сосудов, работающих при непрерывном
режиме нагружения, определяется по формуле:
S - S
ф р
T = -------,
a
где:
S - фактическая минимальная толщина стенки элемента, мм;
ф
S - расчетная толщина стенки элемента, определенная по
р
допускаемым напряжениям, учитывающим предел длительной прочности
материала элемента (1% предела ползучести) для планируемого срока
службы, мм;
a - скорость равномерной коррозии (эрозионного изнашивания),
мм/год.
Скорость равномерной коррозии (эрозии) a определяется в
соответствии с подразд. 6.1 настоящих Методических указаний.
Предел длительной прочности (1% предел ползучести) или
допускаемое напряжение для планируемого срока службы определяется
по нормативной документации (например, по ГОСТ 14249-89,
ОСТ 108.031.08-85, ПНАЭ Г-7-002-86). Если в указанных НД нет таких
данных, то предел длительной прочности для планируемого
остаточного срока эксплуатации может быть определен в соответствии
с рекомендациями подразд. 7.9 настоящих Методических указаний.
6.4.3. Если имеется какой-либо установленный фактический
размер L (t) диаметра сосуда или другого фиксированного размера в
ф
кольцевом направлении в местах с наиболее высокой температурой и
при очередном диагностировании (не более 4 лет) выявлена
остаточная деформация ползучести, то ресурс сосуда может быть
определен по следующей зависимости:
1
T = --,
п a
п
где a - скорость установившейся ползучести, %/год.
п
Остаточный ресурс сосуда в этом случае определяется по
формуле:
0
T = T - T ,
п п э
где T - продолжительность эксплуатации от начала до
э
последнего обследования.
Скорость установившейся ползучести определяется по формуле:
100 [L (t ) - L (t )]
ф 1 ф 2
a = ----------------------,
п L (t ) ДЕЛЬТА t K K
ф 1 1 2
где:
L (t ), L (t ) - фактический размер диаметра сосуда или
ф 1 ф 2
другого фиксированного линейного размера в кольцевом направлении
при первом и втором обследованиях соответственно, мм;
ДЕЛЬТА t - время между первым и вторым обследованиями, лет;
K - коэффициент, учитывающий отличие средней ожидаемой
1
скорости ползучести от гарантированной скорости ползучести с
доверительной вероятностью гамма = 0,7 - 0,95;
K - коэффициент, учитывающий погрешность определения скорости
2
ползучести по линейному закону, от скорости ползучести,
рассчитанной по более точным нелинейным законам изменения
контролируемого параметра.
Значения коэффициентов K и K следует принимать в пределах:
1 2
K = 0,5 - 0,75; K = 0,75 - 1,0. При этом большие значения K , K
1 2 1 2
принимаются при незначительной скорости ползучести (меньше 0,05% в
год) и при общей остаточной деформации меньше 0,5%; меньшие
значения K , K принимаются при значительной скорости ползучести
1 2
(более 0,05% в год) и при общей остаточной деформации, превышающей
0,5%.
6.4.4. Если после проведения очередного диагностирования
имеются три значения контролируемого параметра L (t ), L (t ),
ф 1 ф 2
L (t ), полученные в моменты времени t , t , t , то для
ф 3 1 2 3
определения скорости ползучести a проводятся следующие
п
вычисления. Вычисляются величины:
3 3
L = SUM L (t ); L = SUM L (t ) t ;
1 i=1 ф i 2 i=1 ф i i
3 3 2
X = SUM t ; X = SUM t .
1 i=1 i 2 i=1 i
После этого скорость ползучести определяется по формуле:
100 (L X - 3L )
1 1 2
a = -------------------.
п 2
L (X - 3X ) K K
п 1 2 1 2
6.4.5. Если число измерений N контролируемого параметра L (t )
ф i
больше или равно четырем (N >= 4), то расчет остаточного ресурса
проводится в соответствии с нормативно-технической документацией
[16].
6.4.6. Прогнозирование остаточного ресурса при циклических
нагрузках в условиях ползучести проводится, если аппарат работает
при температурах, вызывающих ползучесть, и при этом нагружается
повторными тепловыми или механическими усилиями. В этом случае
элементы аппарата должны быть рассчитаны на длительную циклическую
прочность.
Расчеты на длительную циклическую прочность проводятся по
нормам ПНАЭ Г-7-002-86 с помощью тех же формул, что и расчеты на
циклическую прочность при температурах, не вызывающих ползучести.
При этом в формулах вместо кратковременных механических
характеристик материала используются механические характеристики,
полученные при испытаниях на длительную статическую прочность
t 5 t t
(R / 10 , Z , A ).
m
t 5
R / 10 - предел длительной прочности при максимальной
m
температуре цикла нагружения за время t;
t
Z - равномерное сужение поперечного сечения при длительном
статическом разрушении;
t
A - относительное удлинение образца при длительном
статическом разрушении.
Остаточный ресурс определяется в соответствии с рекомендациями
подразд. 6.2.
6.5. Прогнозирование ресурса сосудов по критерию хрупкого разрушения
6.5.1. Определение остаточного ресурса по критерию хрупкого разрушения (трещиностойкости) проводится в следующих случаях.
1. Минимальная температура стенки сосуда при рабочих режимах эксплуатации или при гидроиспытании может быть меньше минимальной температуры, предусмотренной для применения стали в Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 10-115-96).
2. Сталь или сварные соединения при рабочих режимах эксплуатации или испытаний имеет ударную вязкость ниже значений, предусмотренных табл. 8 Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 10-115-96), например в результате наводораживания сталей.
3. При проведении дефектоскопии сосуда обнаружены дефекты, выходящие за пределы норм, установленных Правилами проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных (ПБ 03-384-00) и ОСТ 24.201.03-90 "Сосуды и аппараты стальные высокого давления. Общие технические требования". При этом проведение ремонта дефектных мест связано с большими техническими трудностями.
4. При проведении дефектоскопии выявлены отдельные трещины, которые после выборки были заварены и места ремонта проконтролированы на отсутствие дефектов.
6.5.2. Условие сопротивления хрупкому разрушению проверяется выполнением следующего соотношения:
K <= [K ],
1 1
где:
K - коэффициент интенсивности напряжений;
1
[K ] - допускаемый коэффициент интенсивности напряжений.
1
Коэффициент интенсивности напряжений определяется в
соответствии с нормами, изложенными в ПНАЭ Г-7-002-86.
Для первого случая п. 6.5.1 (при отсутствии информации о
дефекте) при определении K принимается условная поверхностная
1
трещина глубиной a = 0,25S и полудлиной C = 1,5a.
Для первого случая при оценке хрупкой прочности можно провести
расчет по критерию "течь перед разрушением".
Использование критерия "течь перед разрушением"
предусматривает выполнение условия, при котором процессу
неконтролируемого роста трещины (хрупкому разрушению) предшествует
образование сквозного дефекта на стадии ее медленного подрастания,
то есть значение критического размера дефекта l больше, чем
кр
толщина стенки S элемента сосуда, в котором имеется дефект:
l > S.
кр
Критический размер дефекта рассчитывается по формуле:
2
K
1с
l = --------,
кр 2
M сигма
1
где:
К - критический коэффициент интенсивности напряжений в
1с
материале сосуда;
М - параметр, зависящий от конструкции сосуда, формы трещины и
напряженного состояния;
сигма - максимальное напряжение в зоне дефекта.
1
Параметр M определяется по справочной литературе.
Условие трещиностойкости по критерию "течь перед разрушением"
может быть записано в следующем виде:
l >= S n ,
кр e
где n - коэффициент запаса по критическому размеру дефекта.
e
Учитывая, что коэффициент запаса прочности по коэффициенту
интенсивности напряжений равен 2, значение коэффициента n следует
e
принимать: n = 4.
e
Если снижение температуры по сравнению с требованиями Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 10-115-96), не более 20 °C, то проверку на хрупкое разрушение можно провести на основании выполнения расчетов на прочность при пониженных допускаемых напряжениях. При толщине стенки меньше 36 мм и проведении термообработки сосуда допускаемое напряжение, определяемое по ГОСТ 14249-89, должно быть понижено в 1,35 раза. При отсутствии термообработки допускаемое напряжение снижается в 2,85 раза.
Для третьего случая, рассмотренного в п. 6.5.1, когда в процессе дефектоскопии обнаружены недопустимые один или несколько дефектов, расчет проводится для трещиноподобного дефекта. Размеры дефекта и его глубина залегания определяются по результатам дефектоскопии. Учитывая, что коэффициент интенсивности напряжений зависит от размеров дефекта и величины напряжений, в расчете (при наличии нескольких дефектов) рассматривается наихудшее их сочетание и определяется максимальная возможная интенсивность напряжений.
Для четвертого случая, рассмотренного в п. 6.5.1, когда в процессе дефектоскопии обнаружены отдельные трещины, расчет коэффициента интенсивности напряжений проводится для фактических размеров трещины, обнаруженной в сосуде.
Допускаемый коэффициент интенсивности напряжений определяется по формуле:
K
1кр
[K ] = ----,
1 n
к
где:
K - критический коэффициент интенсивности напряжений;
1кр
n - коэффициент запаса прочности по трещиностойкости. Для
к
рабочих условий n = 2; для условий испытаний n = 1,5.
к к
Критический коэффициент интенсивности напряжений может определяться на основании результатов испытания материала на хрупкое разрушение в соответствии с требованиями ГОСТ 25.506-85 [22] для рабочих условий эксплуатации или условий испытаний. Если проведение таких испытаний невозможно, то значение допускаемого коэффициента интенсивности напряжений рекомендуется определять по ПНАЭ Г-7-002-86. При определении допускаемого коэффициента интенсивности напряжений по ПНАЭ Г-7-002-86 за критическую температуру хрупкости материала следует принимать минимальную температуру применения сталей, предусмотренную Правилами проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных (ПБ 03-384-00) и ОСТ 24.201.03-90 "Сосуды и аппараты стальные высокого давления. Общие технические требования".
Комментарии Комментирование через социальные сервисы Facebook и Вконтакте:
Федеральное