Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов рд 03-421-01 (стр. 6 из 21)

3.8.25.7. При наличии информации о хрупком разрушении конструкции из углеродистых и низколегированных сталей при комнатной и более высоких температурах в целях удобства и экономии хладагента первые испытания ударных образцов и микропроб рекомендуется проводить при комнатной температуре.

3.8.25.8. В целях предотвращения коррозионных повреждений поверхности разрушения отогрев изломов следует производить в ванне с предохраняющей от коррозии жидкостью (ацетоном, толуолом, гексаном и т.п.), а сушку — с помощью фена или вакуумирования.

3.8.25.9. При измерении доли структурных составляющих хрупкого излома просматривают не менее 50—100 полей зрения при 1000—3000-кратном увеличении в растровом электронном микроскопе и 500—600 полей зрения с 3—5 реплик (с числом полей зрения в каждой реплике не менее 70) при 4000—6000-кратном увеличении в просвечивающем электронном микроскопе.

3.8.25.10. Рабочее увеличение, используемое при электронно-фрактографическом анализе, определяется из условия, чтобы размер поля (кадра) не превышал или был равен наиболее вероятному размеру наименьшего структурного элемента, например, фасетки транскристаллитного скола.

3.8.25.11. В каждом из полей зрения (кадра) отмечают превалирующий (±85 %) характер разрушения: хрупкий транскристаллитный скол (X), ямочный (Я), межкристаллитный (М) и смешанные: (М + Я), (М + X), (X + Я). Доля межкристаллитной составляющей определяется по формуле

,

где N — общее число полей зрения;

S — суммарное число полей, занятых данным видом структурной составляющей излома. Аналогичным образом устанавливается доля полей f_X, занятая фасетками хрупкого транскристаллитного скола.

3.8.25.12. Приведенная доля межкристаллитной составляющей, отражающая увеличение длины свободного пробега элементарной хрупкой микротрещины за счет ослабленных границ зерен, определяется по отношению величины f_M к площади хрупкой зоны излома, занятой фасетками транскристаллитного скола и фасетками межкристаллитного разрушения:

.

3.8.25.13. Смещение критической температуры, связанной с величиной межкристаллитного охрупчивания стали, устанавливается по соотношению

,

где

и — критические температуры хрупкости металла после эксплуатации и в исходном состоянии (до эксплуатации) соответственно;

— постоянная материала, зависящая от типа структуры: = 10 °С для стали со структурой феррита и феррит + перлит, = 20 °С для стали со структурой мартенсита и бейнита, в том числе мартенсита и бейнита отпуска, и смешанной структурой, в которой присутствуют продукты сдвигового (бездиффузионного) превращения;

К — коэффициент пропорциональности, зависящий от вида межкристаллитного разрушения: К = 3,0 °С/% для межзеренного разрушения по границам бывших зерен аустенита в сталях, структура которых образовалась по сдвиговому механизму превращения и К = 1,04 °С/% для межсубзеренного разрушения в сталях, структура которых образовалась по сдвиговому механизму превращения, и межзеренного разрушения в сталях, испытавших диффузионное превращение;

и — приведенные доли межкристаллитного разрушения в металле после эксплуатации и в исходном состоянии соответственно.

3.8.25.14. Установление вида межкристаллитного разрушения в сталях, показывающих в структуре продукты сдвигового превращения, проводят по характеристикам структуры хрупкого излома путем измерения фасеток хрупкого межкристаллитного и транскристаллитного сколом разрушения: если средний размер фасетки межкристаллитного разрушения меньше среднего размера фасетки транскристаллитного скола, то имеет место межсубзеренное разрушение, а в иных случаях — межзеренное.

3.8.25.15. Для сосуда, выполненного из разнородных материалов, степень межзеренного охрупчивания определяется для каждой стали.

3.8.25.16. Для сварных конструкций рекомендуется оценку степени охрупчивания стали производить для основного металла, металла сварного шва, для околошовной зоны.

3.8.25.17. Для сосудов с антикоррозионным защитным покрытием, эксплуатируемых при повышенных (выше 150 °С) температурах допускается проводить отбор проб металла с наружной стороны конструкции. Степень охрупчивания металла со стороны защитного покрытия рассчитывается специализированной организацией с учетом перепада температур по толщине стенки.

3.8.25.18. При прогнозировании характеристик трещиностойкости и остаточного ресурса сосуда, выполненного из материалов, склонных к хрупкому разрушению, и эксплуатируемого в диапазоне температур вязкохрупкого перехода, скорость охрупчивания стали V_охр определяется как V_охр = DТ_к/t, где t — продолжительность эксплуатации сосуда.

3.9. Анализ результатов технического диагностирования и проведение расчетов на прочность

3.9.1. Анализ прочности является одним из наиболее ответственных этапов диагностирования, в результате которого определяются фактические запасы прочности сосуда по его состоянию на момент диагностирования, устанавливается соответствие сосуда требованиям действующих норм прочности и определяются условия и ресурс дальнейшей безопасной эксплуатации.

3.9.2. Расчет на прочность выполняется с учетом результатов технического диагностирования в соответствии с подразд. 3.1—3.8 настоящих Методических указаний. В расчетах учитываются фактические значения толщин стенок элементов сосудов, размеры и расположение выявленных дефектов, результаты исследований свойств металла. Расчеты на прочность выполняются на основании требований действующих нормативных документов (приложение В).

Расчетам на прочность подвергаются все основные конструктивные элементы сосуда: цилиндрические, конические или сферические корпуса, выпуклые и плоские днища и крышки, укрепление отверстий, фланцы и т.д. Расчеты на прочность проводятся с учетом всех видов нагрузок, действующих на сосуд: внутреннего, внешнего давления, при необходимости — ветровых и сейсмических воздействий, веса аппарата и примыкающих к нему элементов.

Расчеты на статическую прочность проводятся в обязательном порядке. Расчет на циклическую прочность проводится, когда количество циклов нагружения сосуда превышает 1000. Когда в процессе эксплуатации возможен переход материала сосуда в хрупкое состояние, то необходимо оценивать прочность и остаточный ресурс сосуда с учетом хрупкого разрушения.

Различные особые случаи определения остаточного ресурса сосудов приведены в разд. 6 и 7 настоящих Методических указаний.

3.9.3. В тех случаях, когда расчетов на прочность по действующим нормативным документам недостаточно, то проводятся уточненные расчеты в соответствии с рекомендациями разд. 5 настоящих Методических указаний.

3.9.4. В случае обнаружения недопустимых дефектов типа вмятин, выпучин, смещения кромок стыкуемых элементов, овальности, а также внутренних дефектов в сварных швах допускается определять их влияние на прочность сосуда расчетом по РД 26-6—87 [14], ПНАЭ Г-7-002—86 [15] или с помощью специальных методов расчетов, согласованных с Госгортехнадзором России, или экспериментально.

3.9.5. При невозможности расчетной или экспериментальной оценки влияния дефекта или при неудовлетворительных результатах, полученных в соответствии с п. 3.9.4 или разд. 5, дефектное место подлежит ремонту (в случае его ремонтопригодности) с обязательным последующим обследованием места ремонта и проведением расчета на прочность.

3.10. Гидравлические (пневматические) испытания сосуда

3.10.1. Гидравлические испытания, являющиеся завершающим этапом работ по диагностированию, проводятся в целях проверки прочности и плотности элементов сосуда. Гидравлическое испытание проводится при положительных результатах диагностирования или после устранения выявленных дефектов в соответствии с требованиями Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 10-115—96).

3.10.2. Значение пробного давления определяется по рабочим параметрам сосуда (давлению и температуре), которые устанавливаются по результатам диагностирования.

3.10.3. Гидравлическое испытание может быть заменено пневматическим при условии контроля процесса нагружения методом АЭК; контроль осуществляется в соответствии с требованиями Правил организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов (РД 03-131—97).

3.10.4. В том случае, когда при проведении гидравлических испытаний используется метод АЭК, величина давления в соответствии с Правилами организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов (РД 03-131—97) может быть принята равной 1,05 рабочего давления.