Е.5.2 Методика оценки склонности к хрупкому разрушению

Е.5.2.1 Оценка склонности элементов сосуда к хрупкому разрушению производится на основе сопоставления фактического значения критической температуры или ее оценки с использованием паспортного значения ударной вязкости с расчетно-нормируемым значением критической температуры хрупкости.

Е.5.2.2 За расчетную температуру Т _р принимается минимальное значение из нижеследующих:

- минимальной температуры стенки сосуда, которая может реализоваться на любом режиме работы сосуда, находящегося под давлением;

- абсолютной минимальной температуры наружного воздуха данного района (СНиП 23-01-99 [48]), если температура стенки сосуда, находящегося под давлением, может стать отрицательной от воздействия окружающего воздуха;

- средней температуры воздуха наиболее холодной пятидневки данного района с обеспеченностью 0,92 (СНиП 23-01-99 [48]), если температура стенки сосуда, находящегося под давлением, положительная.

Е.5.2.3 Значения расчетно-нормируемой критической температуры хрупкости марок сталей, соответствующие значениям критической температуры хрупкости, устанавливаемым на поперечных образцах типа 11 по ГОСТ 9454 (образцы с V -образным надрезом типа Шарпи), определяются по номограмме (рисунок Е.4) в зависимости от уровня гарантированного предела текучести, толщины листа и расчетной температуры T _р.

Е.5.2.4 Для проката с гарантированным пределом текучести выше 390 МПа расчетно-нормируемая критическая температура хрупкости принимается равной расчетной температуре T _р.

Е.5.2.5 Условие обеспечения заданного уровня ударной вязкости на образцах Шарпи при назначенной в соответствии с Е.5.2.3 температуре испытания эквивалентно требованию гарантии определенного значения (уровня) критической температуры хрупкости . Оценка применяется для начальной номинальной толщины самого толстого листа обечайки (или другого элемента) сосуда.

Е.5.2.6 Для низколегированных сталей 16ГС и 09Г2С согласно ГОСТ 5520 нормированная величина ударной вязкости KCU, определяемая на поперечных образцах Менаже, устанавливается равной 34, 39 и 44 Дж/см².

Е.5.2.7 Для стали с пределом текучести 315 МПа и ниже допускается (в интервале температур, ограничиваемых сверху нормируемым уровнем ударной вязкости 34 Дж/см²) снижение нормируемого значения ударной вязкости на поперечных образцах Менаже до 29 Дж/см² при условии, что для одного из трех образцов разрешается снижение ударной вязкости на 5 % ниже нормированной величины. Для термически обработанной стали 10Г2С1 категорий 7, 8 и 9 при толщинах 10-60 мм допускается снижение нормируемого значения ударной вязкости до 24 Дж/см².

Е.5.2.8 Для сосудов, эксплуатируемых в условиях возможного хрупкого разрушения, когда при отсутствии в технической документации (в паспорте) сведений по ударной вязкости стали при проведении экспертного обследования выявлено трещинообразование, щелевая и/или точечная коррозия, наличие зон пластической деформации (например, образование гофра и т.п.), необходимо проведение экспериментальной работы по определению фактической критической температуры хрупкости сосуда.

Определение фактической критической температуры хрупкости сосуда проводится руководствуясь п. 5.5 Приложения 2 ПНАЭ Г-7-002 [46]. При этом в качестве критериальных значений ударной вязкости следует принимать значения, соответствующие требованиям ПБ 03-584-03 [2], определяющим допускаемые значения ударной вязкости в зависимости от температуры.

Е.5.2.8.1 В качестве фактического значения критической температуры хрупкости сосуда принимается наибольшее из значений основных элементов сосуда. Это же требование относится и к сосуду, элементы которого изготовлены из разных марок стали.

Е.5.2.8.2 По результатам экспериментальной работы металл не склонен к хрупкому (квазихрупкому) разрушению, если выполняется условие

< . (Е.14)

Е.5.2.8.3 Трещинообразование металла при выполнении условия Е.5.2.8.2 наиболее вероятно обусловлено либо циклическим нагружением зоны трещинообразования¹⁾, либо нарушением технологии сварки²⁾ при изготовлении (ремонте) сосуда.

__________________

¹⁾ Характерные признаки: трещина проходит по зоне сплавления, сглаженный характер траектории трещины.

²⁾ Характерные признаки: расположение в зоне максимального усиления шва (часто поперек шва), в зоне кратера или свища; изломы и разветвления траектории, сравнительно небольшие размеры.

Е.5.2.8.4 При невыполнении условия Е.5.2.8.2 сосуд может быть допущен к дальнейшей эксплуатации либо по заключению специализированной научно-исследовательской организации, либо после проведения ремонта сосуда с заменой элемента, обладающего склонностью к хрупкому разрушению, на элемент, отвечающий условию Е.5.2.8.2.

Е.5.2.9 Для сосудов, у которых в технической документации (в паспорте) имеются данные по ударной вязкости KCU примененных марок сталей (полученные при испытаниях образцов типа Менаже (тип 1 по ГОСТ 9454)), проводится априорная оценка склонности к хрупкому разрушению.

Е.5.2.9.1 Приближенная оценка склонности к хрупкому разрушению делается на основании проверки выполнения условия

, (Е.15)

где - критическая температура хрупкости, определенная на образцах типа Менаже по нормируемому категорией качества значению ударной вязкости при заданной температуре испытания;

- смещение критической температуры хрупкости при переходе от образца типа Менаже к образцу типа Шарпи (ГОСТ 9454).

При выполнении данного условия металл не склонен к хрупкому разрушению.

Так, для Ст3сп при толщине проката 10-25 мм по ГОСТ 14637-89 требуется, чтобы ударная вязкость KCU была не менее 29 Дж/см² (3 кгс м/см²) при температуре испытания минус 20 °С. Предполагается, что это равносильно выполнению условия

(KCU = 3 кгс м/см²) = -20 °С.

Е.5.2.9.2 Величина зависит от класса прочности стали и нормируемого значения ударной вязкости. В таблице Е.3 приведены значения при нормируемых величинах ударной вязкости 25-30 Дж/см² (числитель) и 35-45 Дж/см² (знаменатель) для сталей с различной прочностью (пределом текучести).

Е.5.2.9.3 Учитывая, что при оценке качества (хладостойкости) стали по уровню ударной вязкости применяется односторонний критерий KCU £ А (или KCV £ Б), то фактическое значение критической температуры стали + может быть намного ниже . С учетом этого обстоятельства при невыполнении условия Е.5.2.9.1 возможна переаттестация (переиспытание образцов) качества стали с оценкой ее соответствия условию Е.5.2.8.2.

Е.5.2.9.4 При невыполнении условия Е.5.2.9.1, если материал не был переаттестован (см. Е.5.2.9.3), при отсутствии дефектов и повреждений, указанных в Е.5.2.8, сосуд может быть допущен к дальнейшей эксплуатации только по заключению специализированной научно-исследовательской организации.

В случае переаттестации материала решения принимаются в соответствии с требованиями Е.5.2.8.2-Е.5.2.8.4.

Е.5.2.10 Допускается оценку степени охрупчивания металла под воздействием эксплуатационных факторов проводить с использованием микропроб согласно РД 03-380-00 [49].

Таблица Е.3 -Диапазон предела текучести при разных значениях смещения критической температуры хрупкости

Диапазон предела текучести, МПа	, °С
245-315	36/34
315-345	30/28
Более 345	24/20

Пример - Оценка склонности металла обечайки сосуда к хрупкому разрушению.

1 Исходные данные
Наименование сосуда:	Газосепаратор ГС I-2,5-600
Материал стенки обечайки корпуса:	16ГС ГОСТ 5520
Номинальная толщина стенки обечайки корпуса:	10,0 мм;
Минимальный предел текучести (по паспорту):	315 МПа
Минимальная температура стенки аппарата под давлением (по паспорту и условиям эксплуатации):	минус 40 °С
Значение ударной вязкости KCU при температуре испытаний минус 60 °С (по паспорту):	29 Дж/см^2

2 Определение критической температуры хрупкости

В соответствии с таблицей Е.3 значение смещения критической температуры хрупкости для стали 16ГС(диапазон s_0,2 315-345) составляет = 28 °С.

Принимаем значение температуры испытаний (по паспорту) соответствующим температуре вязкохрупкого перехода при испытаниях образцов Менаже: = -60°С.

Приближенно критическая температура хрупкости = + = -60+28 = -32 °С.

В соответствии с номограммой (рисунок Е.4) расчетная нормируемая температура хрупкости составляет = -12 °С.

3 Результаты расчета

Условие несклонности металла к хрупкому разрушению выполняется:

+ < ® -32°С < -12°С.

Переаттестации качества стали (переиспытание образцов) не требуется.

Рисунок Е.4 - Номограмма для определения расчетно-нормируемой критической температуры хрупкости (стрелками показан порядок действий)

Дата добавления: 2015-11-30