|
Содержание
Вступительная статья
Опыт эксплуатации трубопроводов и малых, и больших диаметров на АЭС показывает, что их эксплуатационные разрушения (отказы) с образованием трещин с течью (сквозных) и без течи (поверхностных) являются достоверными событиями. В случае возникновения и обнаружения в трубопроводах оборудования АЭС дефектов сплошности материала, классифицируемых далее как трещины, возникает ряд вопросов. Среди них: возможно ли наличие сквозных устойчивых трещин и, соответственно, течи перед окончательным разрушением трубопровода; является ли трещина развивающейся; каковы критические размеры трещины и т.п. Некоторые ответы на эти вопросы и предлагаются в книге. В первой главе представлены условия работы металла в трубопроводах и особенности расчета трубопроводов на прочность. Во второй рассмотрены критерии трещиностойкости линейной и нелинейной механики разрушения и особенности экспериментального определения параметров трещиностойкости сталей трубопроводов. Третья глава представляет инженерные методы оценки сопротивления хрупкому, квазихрупкому и вязкому разрушениям трубопроводов с определением критических и допускаемых размеров трещин. В четвертой главе предложен расчетно-аналитический метод, используемый для изучения поведения тел с трещинами при статическом нагружении. Метод позволяет расчетное построение докритических и критических диаграмм разрушения, как наиболее полных характеристик процесса разрушения, и использован для построения диаграмм разрушения цилиндрических оболочек со сквозными и поверхностными трещинами. В пятой главе представлены некоторые вопросы, связанные с разрушением и течью трубопроводов, содержащих трещины (сквозные и поверхностные полуэллиптические; продольные и кольцевые), для различных мест их расположения (прямой участок; гиб). Вопросы рассмотрены на примере главного циркуляционного трубопровода Ду-500 энергетического реактора ВВЭР-440 для трех режимов его работы: нормальных условий эксплуатации; режима гидроиспытаний и аварийного режима. В шестой главе рассмотрены условия разрушения и течи зоны соединения главного трубопровода Ду-500 с патрубком корпуса реактора, содержащей кольцевые трещины, при температурном нагружении в аварийном режиме. Инженерные методы оценки сопротивления разрушению при упругопластическом деформировании и упругопластического J-интеграла при термосиловом нагружении трубопроводов с трещинами представлены в седьмой главе. В восьмой главе рассмотрены возможности расчетов трубопроводов ядерных энергетических установок на основе концепции "течь перед разрушением". Критерии и методы расчета. Введение
Трубопроводы относятся к категории массовых и энергонапряженных элементов промышленных объектов, эксплуатационные разрушения (отказы) которых сопряжены, как правило, со значительным материальным и экологическим ущербом. Традиционный прочностной расчет признает конструкцию приемлемой, если эквивалентное максимальное напряжение в ней не превышает допускаемого, определяемого по пределу прочности (или пределу текучести) материала с учетом соответствующих коэффициентов запаса. При проектировании трубопроводов расчет на прочность осуществляется по нормам, в которых регламентируются расчетные формулы, допускаемые напряжения и нормативные добавки к толщине стенки, учитывающие технологические допуски при изготовлении труб и их износ от коррозии и эрозии. Со временем эти нормативы меняются, так как совершенствуются не только знания об условиях прочности элементов, накапливаются данные по механическим свойствам материалов и т.д., но и изменяются подходы к выбору расчетных давлений, температур и т.п. Применительно к трубопроводам в период с 1950 года по настоящее время нормы расчета на прочность (регламентирующие формулы и допускаемые напряжения) претерпели изменения 6 раз. Данные по многочисленным отказам трубопроводов показывают, что на настоящее время сложилась ситуация, когда методологические резервы и возможности традиционных методов расчета на прочность полностью исчерпаны. Инициаторами разрушений трубопроводов являются, как правило, дефекты труб, заложенные на стадиях производства, строительства или ремонта, приобретенные в процессе эксплуатации и развившиеся до поверхностных или сквозных трещин (с появлением течи). Можно утверждать, что большинство отказов трубопроводов обусловлено недостаточным сопротивлением материала труб и сварных соединений зарождению и развитию трещин, и поэтому традиционные методы расчетов на прочность должны быть дополнены расчетами по критериям трещиностойкости. В этом плане представляется важным рассмотрение всех этапов развития трещины от зарождения до докритического и критического роста и, соответственно, получение ответов на такие вопросы, как: каковы критические размеры трещины, каков путь докритического роста трещины от начального (обнаруженного или предполагаемого) размера до критического (недопустимого), как определить размеры имеющейся трещины, если она дала о себе знать в виде течи и т.п. Некоторые ответы на эти вопросы и предлагаются в книге. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||