6.4. Прогнозирование ресурса сосуда, работающего в условиях ползучести материала
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.
