ГОСТ Р 70432-2023
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТРУБОПРОВОДЫ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ, ПОДВЕРЖЕННЫЕ ЭРОЗИОННО-КОРРОЗИОННОМУ ИЗНОСУ
Методики расчета допустимых и прогнозируемых толщин стенок
Pipelines of nuclear power plants subject to flow accelerated corrosion. Methods for calculating allowable and predicted wall thicknesses
ОКС 27.120.20
Дата введения 2023-08-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Всероссийский Научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (АО "ВНИИАЭС")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 322 "Атомная техника"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 июля 2023 г. N 574-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5 Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии не несет ответственности за патентную чистоту настоящего стандарта. Патентообладатель может заявить о своих правах и направить в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии аргументированное предложение о внесении в настоящий стандарт поправки для указания информации о наличии в стандарте объектов патентного права и патентообладателе
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт распространяется на основной металл трубопроводов атомных станций:
- номинальными диаметрами от 14 до 1620 мм;
- эксплуатирующиеся: при температуре от 40°C до 350°C, при внутреннем избыточном давлении от 0,3 до 22,0 МПа, со скоростью потока среды более 2 м/с;
- относящиеся к классам безопасности 2, 3, 4, согласно федеральным нормам и правилам в области использования атомной энергии [1];
- изготовленные из углеродистых, кремнемарганцовистых сталей, а также легированных сталей с массовой долей хрома менее 1% [2];
- подверженные эрозионно-коррозионному износу и предназначенные для транспортирования пара или горячей воды.
1.2 Настоящий стандарт устанавливает методики расчета допустимых (по условиям прочности) и прогнозируемых (на основе анализа данных неразрушающего контроля) толщин стенок трубопроводов атомных станций, указанных в 1.1.
1.3 Настоящий стандарт применяют на стадии эксплуатации (включая стадию продленного срока службы) трубопроводов атомных станций, измерение толщины стенки которых определено федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии [3], программами управления ресурсом, согласно федеральным нормам и правилам в области использования атомной энергии [4] и [5], и на основании опыта эксплуатации трубопроводов атомных станций.
1.4 Стандарт не распространяется на трубопроводы атомных станций, подлежащие обязательному расчету на сопротивление хрупкому разрушению согласно ГОСТ Р 59115.9.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 50.05.03-2018 Система оценки соответствия в области использования атомной энергии. Оценка соответствия в форме контроля. Унифицированные методики. Ультразвуковой контроль и измерение толщины монометаллов, биметаллов и антикоррозионных покрытий
ГОСТ Р 59115.7 Обоснование прочности оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Прибавки к толщине стенки на сплошную коррозию
ГОСТ Р 59115.9 Обоснование прочности оборудования и трубопровода атомных энергетических установок. Поверочный расчет на прочность
ГОСТ Р 59115.11 Обоснование прочности оборудования и трубопровода атомных энергетических установок. Поверочный расчет на постпроектных стадиях
ГОСТ Р 59115.15-2021 Обоснование прочности оборудования и трубопровода атомных энергетических установок. Расчет на прочность типовых узлов трубопроводов
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 допустимая толщина стенки (permissible wall thickness): Толщина стенки детали и сборочной единицы трубопровода атомной станции, которая рассчитана по условиям прочности.
3.2 измеренная толщина стенки (measured wall thickness): Значение толщины стенки детали и сборочной единицы трубопровода атомной станции, определенное по результатам косвенных измерений методами неразрушающего контроля.
Примечание - Выполнение измерений - согласно требованиям [6].
3.3 номинальная толщина стенки (nominal wall thickness): Толщина стенки детали и сборочной единицы трубопровода атомной станции согласно конструкторской и проектной документации, относительно которой определяются отклонения толщины стенки.
3.4 прогнозируемая толщина стенки (predicted wall thickness): Прогнозируемое значение толщины стенки детали и сборочной единицы трубопровода атомной станции на момент следующего планируемого неразрушающего контроля металла, рассчитанное с учетом утонения.
3.5 расчетная толщина стенки (calculating wall thickness): Толщина стенки детали и сборочной единицы трубопровода атомной станции, определенная по выбору основных размеров, от действия внутреннего давления при нормальных условиях эксплуатации.
3.6 утонение (thinning): Значение, на которое уменьшилась толщина стенки детали и сборочной единицы трубопровода атомной станции с момента начала эксплуатации.
3.7 эрозионно-коррозионный износ (flow accelerated corrosion): Утонение стенки детали и сборочной единицы трубопровода атомной станции, вызванное потоком среды и коррозией.
4 Обозначения и сокращения
В настоящем стандарте использованы следующие обозначения и сокращения:
- прибавка толщины стенки на сплошную коррозию, мм; | |
- технологическая прибавка толщины стенки для колена (гнутого отвода), мм; | |
- внешний диаметр, мм; | |
i | - номер неразрушающего контроля; |
f | - количество измерений в одном неразрушающем контроле; |
K | - коэффициент кривизны поверхности; |
- протяженность области расчетного моделирования в осевом направлении, мм; | |
- протяженность области расчетного моделирования в окружном направлении, мм; | |
m | - протяженность утонения, мм; |
N | - назначенный срок эксплуатации, год; |
p | - внутреннее давление, МПа; |
- радиус кривизны колена (гнутого отвода), мм; | |
- минимальная измеренная толщина стенки при i неразрушающем контроле, мм; | |
- минимальная измеренная толщина стенки при i + 1 неразрушающем контроле, мм; | |
- минимальное значение измеренной толщины стенки первого контроля, мм; | |
- минимальное значение измеренной толщины стенки второго контроля, мм; | |
- номинальная толщина стенки, мм; | |
- толщина стенки при расточке, согласно документам по стандартизации на изготовление, мм; | |
- максимально возможное положительное отклонение толщины стенки от номинального значения, мм; | |
- максимально возможное отрицательное отклонение толщины стенки от номинального значения, согласно документам по стандартизации на изготовление, мм; | |
- прогнозируемая толщина стенки, мм; | |
[s] | - допустимая толщина стенки, мм; |
- расчетная толщина стенки, мм; | |
t | - прогнозируемое время проведения следующего неразрушающего контроля, год; |
T | - температура, °C; |
- средняя скорость потока среды, м/с; | |
- скорость эрозионно-коррозионного износа металла стенки, мм/год; | |
- угол образования конуса, рад; | |
- допускаемое напряжение, МПа; | |
- величина мембранных напряжений от действия внутреннего давления с учетом равномерного утонения, МПа; | |
- эффективное время между началом эксплуатации и проведением неразрушающего контроля, год; | |
- эффективное время между началом эксплуатации и проведением первого неразрушающего контроля,год; | |
- эффективное время эксплуатации между первым и вторым неразрушающими кон-тролями, год; | |
- погрешность измерения, мм; | |
- погрешность измерений i + 1 неразрушающего контроля, мм; | |
- погрешность измерений первого неразрушающего контроля, мм; | |
- погрешность измерений второго неразрушающего контроля, мм; | |
АС | - атомная станция; |
НК | - неразрушающий контроль; |
ЭКИ | - эрозионно-коррозионный износ. |
5 Основные положения
- наименование детали и сборочной единицы трубопровода АС;
- акт дефектного узла (при наличии);
- типовая программа (при наличии);
- сведения о марке стали или сертификатные данные (при наличии) о механических свойствах металла детали и сборочной единицы трубопроводов АС;
- эффективные часы работы детали и сборочной единице трубопровода АС;
- дата проведения ремонта или замены (реконструкции трубопровода);
- расчетные напряжения, возникающие в детали и сборочной единице трубопровода АС в процессе эксплуатации.
Рисунок 1 - Схема проведения расчета
5.6 Проверяют утонение стенки детали и сборочной единицы трубопровода АС с момента начала эксплуатации:
- по двум и более результатам НК - определяют по критерию, приведенному в 6.2.7.
5.7 Рассчитывают значение допустимой толщины стенки [s] детали и сборочной единицы трубопровода АС согласно 6.3:
5.12 При пересмотре прогнозируемого времени проведения следующего НК t детали и сборочной единицы трубопровода АС необходимо учитывать:
- график планово-предупредительного ремонта, сформированный в порядке, установленном эксплуатирующей организацией;
- требования федеральных норм и правил в области использования атомной энергии [3] на стадии эксплуатации;
- требования федеральных норм и правил в области использования атомной энергии [3], [4], [7] на стадии продленного срока службы.
5.13 Если уменьшенное прогнозируемое время проведения следующего НК t менее, чем по условиям 5.12, то следует провести ремонт или замену детали и сборочной единицы трубопровода АС.
6 Методики расчета допустимых и прогнозируемых толщин стенок детали и сборочной единицы трубопроводов атомных станций, подверженных эрозионно-коррозионному износу
6.1 Анализ исходных данных
6.1.3 Если нарушается следующий критерий, то деталь и сборочная единица трубопровода АС подлежат ремонту или замене:
6.2 Критерии наличия утонения толщины стенки
6.2.1 Для детали и сборочной единицы трубопровода АС критерии утонения толщины стенки с момента начала эксплуатации определяют неравенствами (4) и (5).
6.2.2 Если в зоне контроля детали и (или) сборочной единицы трубопровода АС измерения толщины проводились один раз от момента начала эксплуатации, то наличие утонения толщины стенки с момента начала эксплуатации определяют следующим неравенством:
6.2.7 Если измерение толщины проводилось два или более раз от момента начала эксплуатации (в различный период времени) детали и сборочной единицы трубопровода АС, то наличие утонения толщины стенки определяют следующим неравенством:
Если для детали и сборочной единицы трубопровода АС по неравенству (5) было определено утонение толщины стенки с момента начала эксплуатации, то необходимо проводить расчет согласно 6.3-6.5.
6.3 Расчет допустимой толщины стенки деталей и сборочных единиц трубопроводов атомных станций
6.3.1 Для расчета допустимой толщины стенки [s] детали и сборочной единицы трубопровода АС с утонением необходимо:
- категории напряжений, в соответствии с ГОСТ Р 59115.9;
- размеры области расчетного моделирования и формы 6.3.2-6.3.5;
6.3.2 Моделирование утонения прямого участка, колена, отвода (гнутого, секторного) и перехода (конусный) проводят в соответствии с моделями утонений по 6.3.3. Для штуцера и тройника моделирование утонения представляют в виде прямого участка, ослабленного отверстием, размер которого соответствует врезаемому трубопроводу для штуцера или ответвлению присоединенного трубопровода для тройника.
а) утонение, моделируемое в виде усеченной сферы, в первом случае, с диаметром, равным половине от внутреннего диаметра и, во втором случае, с диаметром, равным внутреннему диаметру детали и сборочной единицы трубопровода АС. Расчет необходимо проводить в двух вариантах;
б) утонение по окружности сечения трубопровода со смещением центра, моделируемое как смещение центра внутренней окружности с одновременным ее увеличением;
в) равномерное утонение по окружности.
Рисунок 2 - Модели утонения детали и сборочной единицы трубопровода АС
- в окружном направлении
- в осевом направлении
Если область расчетного моделирования стенки детали и сборочной единицы трубопровода АС по результатам НК:
Рисунок 3 - Область расчетного моделирования детали и сборочной единицы трубопровода АС
а) расчет на статическую прочность;
б) расчет на циклическую прочность;
в) расчет на внешние динамические воздействия;
г) расчет на вибропрочность;
д) расчет на устойчивость;
е) расчет на прочность при гидроударах.
Расчет на вибропрочность не проводят при выполнении условий по ГОСТ Р 59115.11. Расчет на устойчивость проводят в том случае, если деталь и (или) сборочная единица трубопровода АС нагружается внешним избыточным давлением.
6.3.7 Условия прочности для классов безопасности 2 и 3 принимают в соответствии с федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии [8], ГОСТ Р 59115.9, ГОСТ Р 59115.11, ГОСТ Р 59115.15, для класса безопасности 4 - в соответствии с федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии [5], федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности [9], при отсутствии документов по стандартизации для класса безопасности 4 необходимо использовать документы по стандартизации для классов безопасности 2 и 3, в части применения методических подходов ГОСТ Р 59115.9, ГОСТ Р 59115.11, ГОСТ Р 59115.15.
6.3.8 Расчет напряженно-деформированного состояния детали и сборочной единицы трубопровода АС классов безопасности 2 и 3 проводят в упругой постановке, с учетом расчетных нагрузок и воздействий, в соответствии с федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии [8], ГОСТ Р 59115.9 и ГОСТ Р 59115.11, от следующих типов нагрузок:
а) внутреннее давление;
б) температурные воздействия;
в) реакции и перемещения опор;
г) вибрационные нагрузки;
д) внешние динамические воздействия;
е) весовые нагрузки;
ж) монтажные нагрузки (при их наличии);
и) динамические нагрузки при гидроударах.
6.3.9 Для деталей и сборочных единиц трубопровода АС класса безопасности 4 расчет напряжений проводят в соответствии с федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии [5], федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности [9], с учетом утонений и моделирования объемного утонения, характерного для механизма ЭКИ в соответствии с 6.3.2-6.3.5, при отсутствии документов по стандартизации для класса безопасности 4 необходимо использовать документы по стандартизации для классов безопасности 2 и 3, в части применения методических подходов ГОСТ Р 59115.9, ГОСТ Р 59115.11, ГОСТ Р 59115.15.
6.4 Расчет скорости эрозионно-коррозионного износа
Консервативный учет значений измеренной толщины стенки детали и сборочной единицы трубопровода АС, которые не удовлетворяют физическому смыслу механизма повреждения ЭКИ согласно критерию
6.5 Расчет прогнозируемой толщины стенки деталей и сборочных единиц трубопроводов атомных станций
Приложение А
(обязательное)
Определение расчетной толщины стенки детали и сборочной единицы трубопроводов атомных станций от действия внутреннего давления
где
Библиография
[1] | Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии НП-001-15 | Общие положения обеспечения безопасности атомных станций |
[2] | Сводный перечень документов по стандартизации в области использования атомной энергии | |
[3] | Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии НП-084-15 | Правила контроля основного металла, сварных соединений и наплавленных поверхностей при эксплуатации оборудования, трубопроводов и других элементов атомных станций |
[4] | Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии НП-096-15 | Требования к управлению ресурсом оборудования и трубопроводов атомных станций. Основные положения |
[5] | Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии НП-045-18 | Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды для объектов использования атомной энергии |
[6] | Метрологические требования к измерениям, эталонам единиц величин, стандартным образцам, средствам измерений, их составным частям, программному обеспечению, методикам (методам) измерений, применяемым в области использования атомной энергии (утверждены приказом Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом" от 31 октября 2013 г. N 1/10-НПА, зарегистрированы Министерством юстиции Российской Федерации 27 февраля 2014 г., регистрационный N 31442) | |
[7] | Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии НП-017-18 | Основные требования к продлению срока эксплуатации блока атомной станции |
[8] | Правила и нормы в атомной энергетике ПНАЭ Г-7-002-86 | Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок |
[9] | Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности | Правила безопасной эксплуатации технологических трубопроводов (Приказ Федеральной службы по экологическому технологическому и атомному надзору N 444 от 21 декабря 2021 г.) |
УДК 621.039:621.311.25 | ОКС 27.120.20 |
Ключевые слова: эрозионно-коррозионный износ, неразрушающий контроль |