Е.4 Расчетная оценка сопротивления хрупкому разрушению при выявлении трещиноподобных дефектов

Е.4.1 Расчет проводится для двух расчетных случаев: рабочих условий и гидравлических (пневматических) испытаний. В качестве расчетного давления при анализе рабочих условий принимается разрешенное давление. При гидравлическом (пневматическом) испытании - пробное давление по ПБ 03-576-03 [1]. Расчетная температура определяется в соответствии с требованием Е.5.2.2.

Е.4.2 Сопротивление хрупкому разрушению в условиях растяжения для трещиноподобного дефекта считается обеспеченным при выполнении условия:

K ₁ < [ K _СI], (Е.13)

где K ₁ - расчетное значение коэффициента интенсивности напряжений;

[ K _CI] - допускаемое значение коэффициента интенсивности напряжений материала в исходном состоянии.

Е.4.3 Схематизация выявленных неразрушающими методами контроля трещиноподобных дефектов проводится в соответствии с рекомендациями МР 125-02-95[ 47].

Для трещиноподобного дефекта в сварном соединении штуцера при проведении расчета допускается его замена кольцевой трещиной длиной, равной максимальной длине выявленного дефекта.

Е.4.4 Значения коэффициентов K ₁ интенсивности напряжений для расчетных трещиноподобных дефектов вычисляют методами механики разрушения, используя, например, ПНАЭ Г-7-002 [46], специальную литературу или математическое моделирование и прикладные программы.

Е.4.5 Температурные зависимости допускаемых коэффициентов интенсивности напряжений для ряда сталей и их сварных соединений в исходном состоянии приведены на рисунках Е.1-Е.3.

1 -толщина проката 8-20 мм; 2 - толщина проката 21-40 мм; 3 - толщина проката 41-60 мм

Рисунок Е.1 - Температурная зависимость допускаемых значений коэффициента интенсивности напряжений для нормализованной стали 09Г2С

1 - толщина проката 10-15 мм; 2 - толщина проката 16-20 мм; 3 - толщина проката 21-50 мм;

4 - сварное соединение (околошовная зона) при толщине свариваемых листов 10-20 мм

Рисунок Е.2 - Температурная зависимость допускаемых значений коэффициента интенсивности напряжений для нормализованной стали 16ГС

1 - сталь 20К в нормализованном состоянии; 2 - сталь Ст3сп в нормализованном состоянии;

3 - сталь Ст3сп в горячекатаном состоянии

Рисунок Е.3 - Температурная зависимость допускаемых значений коэффициента интенсивности напряжений стали 20К и Ст3сп при толщинах проката 10-25 мм

Е.4.6 При определении допускаемых значений критического коэффициента интенсивности напряжений для текущего (на момент проведения экспертного обследования) состояния сосуда в качестве температуры T на рисунках Е.1-Е.3 следует принять величину T _р - D T, где T _р - расчетная температура (см. п. Е.1.2), D T - сдвиг температуры.

Для стали 16ГС следует принять D T = 30 °С, для стали 09Г2С - D T = 20 °С.

Е.4.7 Для сталей и сварных соединений, для которых значения [ K _СI] не приведены на рисунках Е.1-Е.3, допускается значения [ K _СI] определять по ПНАЭ Г-7-002 [46] по приведенной температуре , где - фактическое значение критической температуры хрупкости, устанавливаемое руководствуясь Е.5 (приложение Е). При определении значений [ K _СI] коэффициент запаса прочности n принимается равным 1,66, а значение температурного запаса D T = 30°С.

Пример - Оценка сопротивления хрупкому разрушению при выявлении трещиноподобных дефектов в сварном шве обечайки корпуса сосуда.

1 Исходные данные
Наименование сосуда:	Сепаратор С-1
Материал стенки обечайки корпуса:	09Г2С ГОСТ 5520
Внутренний диаметр обечайки корпуса:	1400 мм
Рабочее давление:	40,0 кг/см^2
Рабочая температура:	20 °С
Пробное давление гидроиспытаний:	50,0 кг/см^2
Температура среды при испытаниях:	20 °С
Номинальная толщина стенки обечайки корпуса:	50,0 мм

Параметры выявленного дефекта:

Глубина залегания^1) h, мм	Протяженность DL, мм	Высота DН, мм	Толщина стенки в зоне дефекта, S*	Местонахождение дефекта, ориентация
7,5	34,0	5,0	47,4	Кольцевой сварной шов обечайки, параллельно оси шва
^1) Отсчитывается от внутренней поверхности обечайки до ближайшей точки контура дефекта.

2 Допускаемое значение коэффициента интенсивности напряжений

В соответствии с Е.4.6 принимаем значение расчетной температуры Т=Т_р-DT = 20-20=0 °С.

В соответствии с рисунком Е.1 при температуре Т = 0 °С [K_CI]» 58 МПа·м^0,5.

3 Расчетное значение коэффициента интенсивности напряжений

В соответствии с рекомендациями МР 125-02-95 [47] для расчетной оценки заменяем выявленный дефект эллиптической трещиной размером 40´6 (малая полуось а = 3 мм, большая полуось b = 20 мм).

Расчет коэффициента интенсивности напряжений для эллиптической трещины производится по формуле

,

где Y - коэффициент формы;

s_eq - напряжение, приведенное к равномерному;

а - размер трещины, мм (малая полуось эллиптической трещины).

Значения коэффициента формы вычисляется в по формуле

,

где с - большая полуось;

h - глубина расположения трещины;

S - толщина элемента конструкции.

Для ближайшей к свободной поверхности точки А контура трещины

.

Для дальней от свободной поверхности точки С контура трещины

.

В качестве значения напряжения s_eq принимаем значение кольцевых напряжений в металле обечайки от давления гидроиспытаний (для трещины, расположенной в кольцевом шве такое допущение идет в запас расчета), определяемых по формуле

.

Для условий гидроиспытаний сосуда значение кольцевых напряжений составляет 76,3 МПа. Так как рабочая температура и температура гидроиспытаний совпадают, расчет коэффициента интенсивности напряжений выполняется только для условий гидроиспытаний.

Результаты вычислений по вышеприведенным формулам приведены в таблице:

gа	gВ	YA	YB	KА	KB
0,077552	0,479742	1,779825	1,736786	7,44	7,26

4 Результаты расчета

Условие сопротивления хрупкому разрушению для выявленного дефекта выполняется:

7,44 << 58МПа·м^0,5.

Выявленный дефект не способен развиваться по хрупкому механизму при фактических параметрах эксплуатации и в условиях испытаний на прочность.

Дата добавления: 2015-11-30