Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов рд 03-421-01 (стр. 11 из 21)
При расчете сосуда по теории предельного равновесия (предельных нагрузок) должны выполняться условия:
; 
,где sт, sи — приведенные упругие мембранные и изгибные напряжения, определяемые на основании проведения уточненных расчетов;
[s] — 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 Sф — фактическая минимальная толщина стенки элемента, мм;
Sр — расчетная толщина стенки элемента, мм;
а — 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 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 а определяется следующим образом.
6.1.2.1. Если после проведения очередного обследования имеется только одно измерение контролируемого параметра Sф (t1), полученное при рассматриваемом обследовании, то скорость коррозии определяется по формуле
, (6.2)где Sи — исполнительная толщина стенки элемента, мм;
С0 — плюсовой допуск на толщину стенки, мм;
t1 — время от момента начала эксплуатации до момента обследования, лет.
6.1.2.2. Если после проведения очередного обследования имеются два измерения контролируемого параметра Sф(t2), Sф(t1), то скорость коррозии определяется по формуле
, (6.3)где Sф(t1), Sф(t2) — фактическая толщина стенки, определенная при первом и втором обследованиях соответственно, мм;
t1, t2 — время от момента начала эксплуатации до момента первого и второго обследования соответственно, лет;
К1 — коэффициент, учитывающий отличие средней ожидаемой скорости коррозии (эрозии) от гарантированной скорости коррозии (эрозии) с доверительной вероятностью g = 0,7—0,95;
К2 — коэффициент, учитывающий погрешность определения скорости коррозии (эрозии) по линейному закону, от скорости коррозии, рассчитанной по более точным (нелинейным) законам изменения контролируемого параметра.
Коэффициенты К1 и К2 выбираются на основе анализа результатов расчета скорости коррозии для аналогичного оборудования на основе формул [16] при N ³ 4. При отсутствии данных для такого анализа значения коэффициентов К1 и К2 следует принимать в пределах К1=0,5—0,75; К2=0,75—1,0. При этом большие значения К1 и К2 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 К1 и К2 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 Sф(t1), Sф(t2), Sф(t3) полученные при обследованиях в моменты времени t1, t2, t3, то для определения скорости коррозии а проводятся следующие вычисления. Вычисляются величины:
; 
; 
; 
.После чего а определяется по формуле
. (6.4)6.1.3. Если число измерений N контролируемого параметра Sф(ti) больше или равно четырем (N ³ 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 нагружения (до 5·105 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
, (6.5)где Тэ — время эксплуатации сосуда с момента его пуска, лет;
[N] — допускаемое количество циклов нагружения;
Nэ — количество циклов нагружения за период эксплуатации.
При определении [N] используются минимальные толщины стенок элементов сосуда Sф, определенные при толщинометрии сосуда с учетом прибавки на коррозию на момент исчерпания ресурса циклической работоспособности сосуда Tц.
6.2.2. В случае если сосуд нагружен циклами различного вида, ресурс определяется по формуле
, (6.6)где Nj — количество циклов нагружения j-го вида за время эксплуатации Тэ;
[Nj] — допускаемое количество циклов нагружения для j-го типа нагружения.
6.2.3. Ресурс остаточной работоспособности определяется по формуле
(6.7)6.2.4. Если аппарат эксплуатируется в условиях многоциклового нагружения (Nj > 5·105), то допускаемое количество циклов нагружения [N] (до N £ 1012) 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 механические характеристики материала (
, 
, Zt, At) 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.