Прогнозирование ресурса сосудов по критерию хрупкого

Разрушения

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 ПБ 10-115-96.

2. Сталь или сварные соединения при рабочих режимах эксплуатации или испытаний имеет ударную вязкость ниже значений, предусмотренных таблицей 8 ПБ 03-576-03. например, в результате наводороживания сталей.

3. При проведении дефектоскопии сосуда обнаружены дефекты, выходящие за пределы норм установленные ОСТ 26-291 и ОСТ 24.201.03. При этом проведение ремонта дефектных мест связано с большими технически­ми трудностями.

4. При проведения дефектоскопии выявлены отдельные трещины, которые после выборки были заварены и места ремонта проконтролированы на отсутствие дефектов.

Условие сопротивления хрупкому разрушению проверяется выполнением следующего соотношения;

К₁ [К₁],

где К₁ - коэффициент интенсивности напряжений;

[К₁]- допускаемый коэффициент интенсивности напряжений.

Коэффициент интенсивности напряжений определяется в соответствии с нормами, изложенными в ПНАЭ Г-7-002.

Для первого случая (при отсутствии информации о дефекте) при определении K принимается условная поверхностная трещина глубиной а = 0,25S и полудлиной С = 1,5а.

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, т.е. значение критического размера дефекта l_кр больше, чем толщина стенки элемента сосуда S, в котором имеется дефект;

1_кр>S

Критический размер дефекта рассчитывается по формуле:

где К_1с- критический коэффициент интенсивности напряжений в материале сосуда;

- максимальное напряжение в зоне дефекта;

М - параметр, зависящий от конструкции сосуда, формы трещины и напряженного состояния.

Параметр М определяется на основании данных справочной литературы (например «Механика разрушения и прочность материалов, Киев, Наукова думка, 1990»).

Условие трещиностойкости по критерию «течь перед разрушением» может быть записано в виде:

где n_e - запас по критическому размеру дефекта.

Учитывая, что коэффициент запаса прочности по коэффициенту интенсивности напряжений равен 2, значение коэффициента n_e следует принимать n_e=4.

Если снижение температуры по сравнению с требованиями ПБ 10-115-96 не более 20°С, 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, должно быть понижено в 1,35 раза. При отсутствии термообработки допускаемое напряжение снижается в 2,85 раза.

Для случая, когда в процессе дефектоскопии обнаружен недопустимый один или несколько дефектов, расчет проводится для трещиноподобного дефекта. Размеры дефекта и его глубина залегания определяются по результатам дефектоскопии. Учитывая, что коэффициент интенсивности напряжении зависит от размеров дефекта и величины напряжений в расчете при наличии нескольких дефектов, рассматривается наихудшее их сочетание и определяется максимально возможная интенсивность напряжений.

Для случая, когда в процессе дефектоскопии обнаружены отдельные трещины, расчет коэффициента интенсивности напряжений проводится для фактических размеров трещины, обнаруженной в сосуде.

Допускаемый коэффициент интенсивности напряжений определяется

где K_1кр- критический коэффициент интенсивности напряжений;

n_к - коэффициент запаса прочности по трещиностойкости. Для рабочих условий n_к=2; для условий испытаний n_к=1,5.

Критический коэффициент интенсивности напряжений может определяться на основании результатов испытания материала на хрупкое разрушение в соответствии с требованиями ГОСТ 25.506 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. При определении допускаемого коэффициента интенсивности напряжений по ПНАЭГ-7-002 за критическую температуру хрупкости материала следует принимать минимальную температуру применения сталей, предусмотренную в ОСТ 26-291 и ОСТ 24.201. 03.