2.7 Оценка остаточного ресурса работоспособности технологического оборудования по изменению механических характеристик металла согласно рд 03-421-01

В процессе эксплуатации оборудования в ряде случаев происходит снижение механических свойств материала отдельных элементов сосудов и аппаратов .

R^t_m –минимальное значение временного сопротивления (предел прочности) при максимальной температуре за время t;

R^t_е – минимальное значение предела текучести при максимальной температуре за время t;

- равномерное сужение поперечного сечения при длительном статическом разрушении;

А_t - относительное удлинение образца при длительном статическом разрушении;

KCU – ударная вязкость материала.

Такое снижение механических свойств может быть определено путем испытания образцов, изготовленных из контрольных вырезок, либо путем замера твердости металла и определения механических характеристик по существующим корреляционным зависимостям.

В случае если снижение механических свойств оказалось менее 5 % нормативных, то все расчеты отбраковочных размеров либо допускаемого количества циклов проводят по фактическим механическим свойствам материала.

Если снижение механических свойств оказалось более 5 % нормативных, то определяют скорость снижения механических свойств аналогично определению скорости коррозии (когда имеются два контролируемых параметра) и путем экстраполяции определяют механические свойства материала к концу ожидаемого остаточного периода эксплуатации. Отбраковочные размеры конструктивных элементов или остаточный ресурс определяются по этим механическим характеристикам.

2.8 Особые требования к диагностированию сосудов, находящихся на открытом воздухе

Сосуды, установленные на открытом воздухе, в холодное время года подвергаются воздействию низких температур, в результате чего температура стенки может стать ниже, чем минимальная разрешенная температура применения стали; это может привести к снижению пластических свойств металла и опасности возникновения и развития хрупких трещин. Это относится в первую очередь к углеродистым и некоторым низколегированным сталям, из которых изготовлено значительное количество сосудов, работающих на открытом воздухе (воздухосборников, цистерн, емкостей для хранения различных химических реагентов и другого оборудования).

Неразрушающий контроль сварных швов сосудов, указанных выше должен проводиться в следующих объемах:

- для сосудов, работающих в режиме воздействия циклических нагрузок, контролю УЗК или РД методами подлежат сварные швы в объеме 100 %; швы, не подлежащие контролю УЗК или РД (например, патрубки диаметром менее 100 мм, швы с конструктивным зазором и др.), должны быть проконтролированы цветным, магнитопорошковым или вихретоковым методами;

- для сосудов, режим нагружения которых является непрерывным, контролю методами УЗК или РД в объеме 100 % должны быть подвергнуты продольные швы обечайки и места пересечений продольных и кольцевых швов; сварные швы приварки патрубков и горловин люков контролируются в объеме 100 %, при этом для контроля швов патрубков диаметром до 100 мм используются цветной, магнитопорошковый или вихретоковый методы (как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом).

Применение метода акустико-эмиссионного контроля вместо методов контроля, указанных выше, не рекомендуется. Для получения достоверных данных о склонности дефектов к развитию в условиях эксплуатации сосуда при отрицательных температурах АЭК должен проводиться при температуре стенки, соответствующей минимальной температуре окружающего воздуха. Проведение АЭК при более высоких температурах усложняет получение достоверной информации о склонности металла сосуда к хрупкому разрушению при минимальной рабочей температуре.

При положительных результатах неразрушающего контроля возможность эксплуатации сосудов при минимальных климатических температурах может быть обоснована:

- испытаниями материала сосуда на ударную вязкость при требуемой температуре;

- расчетом на прочность.

Образцы для испытаний на ударную вязкость изготовляются из заготовок, вырезаемых из корпуса сосуда (как правило, из каждой царги обечайки и каждого днища; в случаях когда сосуд изготовлен из металла одной плавки, допускается вырезка одной заготовки); рекомендуемый размер заготовки 100х100 мм или 100 мм. Количество образцов для испытаний на ударную вязкость должно быть не менее трех из каждой заготовки. Используются образцы типа 1 по ГОСТ 9454-88 «Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температурах» (в случаях когда из-за малой толщины стенки элементов сосуда изготовление образцов типа 1 не представляется возможным, допускается применение образцов типов 2-4).

Общий вид образца с концентратором типа U приведен на рисунке 1.

Рисунок 1- Общий вид образца с концентратором типа U

Значение ударной вязкости КСU 3 кгс·м/см . На одном из образцов допускается КСU 2,5 кгс·м/см .

Возможность эксплуатации сосудов при отрицательных температурах ниже минимальных разрешенных температур применения материала сосуда (например, ниже минус 20 °С для сосуда из стали Ст3) может быть обоснована с учетом требований Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03), расчетом с использованием более низких, чем нормативные, допускаемых напряжений []’ ([]’=[]/K, где _[] - нормативное допускаемое напряжение в соответствии с ГОСТ 52857.1-2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования» ; К =1,35 для термообработанных и К = 2,85 для нетермообработанных сосудов с толщиной стенки до 36 мм).

Расчет на прочность можно выполнить, рассматривая материал сосуда как хрупкий. Коэффициенты запаса в этом случае принимаются как для чугуна с пластинчатым графитом по ГОСТ 26159-84 «Сосуды и аппараты чугунные. Нормы и методы расчета на прочность».