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.