5.6 Оценку прочности и допустимости изменения размеров элемента (компонента) ВКУ проводят наряду с расчетом на статическую прочность и устойчивость, в котором допускаемые напряжения определяют согласно [1].
5.7 Для элемента (компонента) ВКУ допускается не проводить расчеты на статическую прочность и устойчивость, если для него выполнено обоснование прочности на стадии проектирования в соответствии с ГОСТ Р 59429.
5.8 При оценке прочности элемента (компонента) ВКУ учитывают все нагрузки в соответствии с [1], в том числе:
- механические нагрузки от веса активной зоны, собственного веса ВКУ, усилий поджатия прижимных устройств и тепловыделяющих сборок;
- гидравлические нагрузки;
- перепад давления теплоносителя;
- архимедовы (выталкивающие) силы;
- динамические нагрузки от падения рабочих органов системы управления и защиты реактора при аварийном останове;
- динамические нагрузки от внешних динамических воздействий;
- силы взаимодействия между элементами ВКУ и элементами активной зоны (при наличии контакта);
- силы взаимодействия между элементами ВКУ и другими элементами реактора.
5.9 Анализ реализации критических событий 5.5.1 - 5.5.7 проводят по процедурам разделов 10 - 17 с использованием представленных в соответствующих приложениях определяющих уравнений деформирования и зависимостей для определения расчетных значений физико-механических свойств материалов ВКУ.
5.10 Прочность и допустимость изменения размеров элемента (компонента) ВКУ должны быть обоснованы для рассматриваемого периода эксплуатации на основе расчетов с использованием медианной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ, параметры которой принимают в соответствии с приложением А.
5.11 Для элемента (компонента) ВКУ для режимов НЭ и ННЭ допускается не проводить анализ реализации критических событий 5.5.2 - 5.5.6, если одновременно выполняются следующие условия:
- повреждающая доза нейтронного облучения материала этого элемента (компонента) за рассматриваемый период эксплуатации не превышает 3 сна;
- максимальные напряжения без учета их концентрации не превышают 0,5 предела текучести материала в исходном состоянии;
- повреждение по механизму усталости при циклическом нагружении не превышает 0,01.
5.12 Необходимость проведения периодического контроля изменения геометрических размеров элемента (компонента) ВКУ в процессе эксплуатации определяют по результатам анализа его прочности и допустимости изменения геометрических размеров с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ. Если прочность и допустимость изменения геометрических размеров элемента (компонента) ВКУ не обосновывают для рассматриваемого периода эксплуатации на основе расчетов с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ, параметры которой принимают в соответствии с приложением А, то дальнейшая эксплуатация рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ допускается только при выполнении всех перечисленных ниже условий:
- в рамках эксплуатационного контроля ВКУ проводят периодический контроль изменения геометрических размеров рассматриваемого элемента (компонента); время начала проведения, периодичность и способы учета результатов контроля определяют в соответствии с приложением Б;
- на основании результатов проведенного контроля изменения геометрических размеров прочность и допустимость изменения геометрических размеров рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ обоснована, по крайней мере, до следующего контроля изменения геометрических размеров этого элемента (компонента).
Примечание - На основании результатов периодического контроля изменения геометрических размеров рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ может быть изменен его назначенный срок службы.
5.13 Если прочность и допустимость изменения геометрических размеров элемента (компонента) ВКУ не обосновывают, по крайней мере, до следующего контроля изменения его геометрии, то эксплуатацию элемента (компонента) ВКУ не допускают без проведения компенсирующих мероприятий.
6 Условие обоснования прочности при анализе реализации критических событий при нормальной эксплуатации и нарушении нормальной эксплуатации
6.1 Обоснование прочности элемента (компонента) ВКУ проводят с учетом всех реализованных режимов нагружения и прогнозируемой модели эксплуатации ВКУ, в том числе при продлении срока службы.
Примечание - Если прочность элемента (компонента) ВКУ была обоснована в соответствии с ГОСТ Р 59429, рассматриваемый срок эксплуатации не превышает проектного срока службы и реализованные режимы нагружения соответствуют проектной модели эксплуатации элемента ВКУ, то прочность элемента (компонента) ВКУ считается обоснованной при НЭ и ННЭ.
6.2 Обоснование прочности элемента (компонента) ВКУ должно проводиться как для основного металла, так и для сварных швов этого элемента (компонента).
Примечание - Для всех однотипных сварных швов (выполненных по одинаковой схеме разделки) допускается проводить анализ прочности только для самого нагруженного шва. Если среди анализируемых однотипных сварных швов есть как швы, которые подвергают периодическому НЭК, так и швы, которые ему не подвергают, анализ прочности проводят как для самого нагруженного контролируемого шва, так и для самого нагруженного неконтролируемого шва.
6.3 Условия обоснования прочности элемента (компонента) ВКУ при НЭ и ННЭ зависят от результатов проведения периодического НЭК этого элемента (компонента).
6.4 Если периодический НЭК элемента (компонента) ВКУ не проводят, то анализ прочности этого элемента (компонента) проводят в соответствии с 6.4.1 - 6.4.5.
6.4.1 В основном металле элемента (компонента) ВКУ проводят анализ зарождения трещины при реализации критических событий 5.5.1 и 5.5.2 и анализ возможного ее стабильного подроста.
6.4.1.1 Анализ реализации критического события 5.5.1 проводят в соответствии с разделом 10. Для областей элемента (компонента) ВКУ, контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, анализ проводят с учетом влияния среды теплоносителя первого контура.
6.4.1.2 Анализ реализации критического события 5.5.2 проводят в соответствии с разделом 11. Анализ проводят только для областей элемента (компонента) ВКУ, контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, не принадлежащих ЗПО и имеющих повреждающую дозу выше 3 сна на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации.
6.4.1.3 Если прочность элемента (компонента) ВКУ обоснована в соответствии с ГОСТ Р 59429 и реализованные режимы нагружения соответствуют проектной модели эксплуатации элемента ВКУ, то допускается принимать, что критические события 5.5.1 и 5.5.2 не реализуются до момента окончания проектного срока службы элемента (компонента) ВКУ.
6.4.1.4 Если прочность элемента (компонента) ВКУ не обоснована в соответствии с ГОСТ Р 59429 или реализованные режимы нагружения отличаются от проектной модели эксплуатации элемента ВКУ, то анализ зарождения трещины проводят для всего рассматриваемого периода его эксплуатации.
6.4.1.5 Если в результате анализа зарождения трещины показано, что реализуется по крайней мере одно из критических событий 5.5.1 или 5.5.2, то определяют момент зарождения трещины tnuc, который соответствует более раннему из моментов реализации критических событий 5.5.1 (tfat) и 5.5.2 (tSCC). В этот момент времени в основном металле элемента (компонента) ВКУ постулируют расчетный дефект, вид, размеры и ориентацию которого при реализации критического события 5.5.1 определяют согласно 10.17, а при реализации критического события 5.5.2 - согласно 9.4.
6.4.1.6 Если по 6.4.1.5 постулируют дефект, то проводят анализ его возможного стабильного подроста в соответствии с разделом 13 за время от момента времени tnuc до момента окончания рассматриваемого периода эксплуатации элемента ВКУ или до момента нестабильного развития дефекта (до момента реализации критического события 5.5.4).
6.4.2 В сварных швах элемента (компонента) ВКУ проводят анализ возможного стабильного подроста постулируемых дефектов.
6.4.2.1 На момент начала эксплуатации элемента ВКУ в самых нагруженных сварных швах каждого типа (выполненных по различным схемам разделки) постулируют расчетный дефект, вид, размеры и ориентацию которого определяют согласно 9.2.
6.4.2.2 Для каждого дефекта, который постулируют по 6.4.2.1, проводят анализ его возможного стабильного подроста в соответствии с разделом 13 за время от момента начала эксплуатации элемента ВКУ до момента окончания рассматриваемого периода его эксплуатации или до момента нестабильного развития дефекта (до момента реализации критического события 5.5.4).
6.4.3 В элементе (компоненте) ВКУ (как в основном металле, так и в сварных швах) проводят анализ образования дефекта при реализации критического события 5.5.3 и возможного стабильного развития этого дефекта.
6.4.3.2 Если в результате анализа показано, что реализуется критическое событие 5.5.3, то в момент его реализации (tlea) в элементе (компоненте) ВКУ постулируют расчетный дефект, вид, размеры и ориентацию которого определяют согласно 9.3.
6.4.3.3 Если по 6.4.3.2 постулируют дефект, то проводят анализ его возможного стабильного развития при распространении ЗПО (в соответствии с разделом 12) и подроста по механизмам усталости и радиационной ползучести (в соответствии с разделом 13) за время от момента времени tlea до окончания рассматриваемого периода эксплуатации элемента ВКУ или до момента нестабильного развития дефекта (до момента реализации критического события 5.5.4).
6.4.4 Если в основном металле элемента (компонента) ВКУ критические события 5.5.1 - 5.5.3 не реализуются за весь рассматриваемый период эксплуатации, а повреждающая доза нейтронного облучения материала превышает 3 сна, то в момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации в элементе (компоненте) ВКУ постулируют расчетный дефект, вид, размеры и ориентацию которого определяют согласно 9.4.
6.4.5 Прочность элемента (компонента) ВКУ считается обоснованной при НЭ и ННЭ, если для него за весь рассматриваемый период эксплуатации не реализуются критические события 5.5.4 и 5.5.5:
- при наличии дефекта, который постулируют по 6.4.1.5, с учетом его возможного стабильного подроста;
- для каждого дефекта, который постулируют по 6.4.2.1, с учетом его возможного стабильного подроста;
- при наличии дефекта, который постулируют по 6.4.3.2, с учетом его возможного стабильного развития;
- при наличии дефекта, который постулируют по 6.4.4.
Анализ реализации критического события 5.5.4 проводят в соответствии с разделом 14, критического события 5.5.5 - в соответствии с разделом 15.
6.5 Если проводят периодический НЭК элемента (компонента) ВКУ и при этом не выявляют трещиноподобных дефектов, либо размер выявленного дефекта не больше размера дефекта, допускаемого на стадии эксплуатации, то анализ прочности этого элемента (компонента) проводится в соответствии с 6.5.1 - 6.5.4.
Примечания
1 Размер дефекта, допускаемого на стадии эксплуатации, определяют согласно действующими требованиям по допускаемым дефектам на стадии эксплуатации, и он зависит от разрешающей способности контролирующего оборудования.
2 Трещиноподобный дефект, выявленный на поверхности компонента при телевизионном визуальном контроле, схематизируют поверхностной трещиной в соответствии с 9.4, малую полуось которой располагают по нормали к поверхности компонента, а размер большой полуоси cdet принимают равным половине протяженности выявленного дефекта.
6.5.1 В элементе (компоненте) ВКУ проводят анализ зарождения трещины при реализации критических событий 5.5.1 и 5.5.2 и анализ ее возможного стабильного подроста. Анализ проводят в соответствии с 6.4.1.1 - 6.4.1.6.
6.5.2 В элементе (компоненте) ВКУ проводят анализ образования дефекта при реализации критического события 5.5.3 и возможного стабильного развития этого дефекта. Анализ проводят в соответствии с 6.4.3.1 - 6.4.3.3.
6.5.3 Если в элементе (компоненте) ВКУ критические события 5.5.1 - 5.5.3 не реализуются за весь рассматриваемый период эксплуатации, а повреждающая доза нейтронного облучения материала превышает 3 сна, то в момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации в элементе (компоненте) ВКУ постулируют расчетный дефект, вид, размеры и ориентацию которого определяют согласно 9.4.
6.5.4 Прочность элемента (компонента) ВКУ считается обоснованной при НЭ и ННЭ, если для него за весь рассматриваемый период эксплуатации не реализуются критические события 5.5.4 и 5.5.5:
- при наличии дефекта, который постулируют по 6.4.1.5, с учетом его возможного стабильного подроста;
- при наличии дефекта, который постулируют по 6.4.3.2, с учетом его возможного стабильного развития;
- при наличии дефекта, который постулируют по 6.5.3.
Анализ реализации критического события 5.5.4 проводят в соответствии с разделом 14, критического события 5.5.5 - в соответствии с разделом 15.
6.6 Если проводят периодический НЭК элемента (компонента) ВКУ и при этом в некоторый момент времени tdet (отсчет времени ведется от начала эксплуатации элемента) выявляют трещиноподобный дефект, размер которого больше размера дефекта, допускаемого на стадии эксплуатации, то анализ прочности этого элемента (компонента) проводят в соответствии с 6.6.1 - 6.6.5.
6.6.1 Определяют расчетный момент зарождения выявленного дефекта tnuc. Для этого проводят анализ зарождения трещины при реализации критических событий 5.5.1 и 5.5.2 и анализ ее стабильного подроста.
6.6.1.1 Анализ реализации критического события 5.5.1 проводят в соответствии с разделом 10. Анализ проводят с учетом влияния среды теплоносителя первого контура ВВЭР для областей элемента (компонента) ВКУ, контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, и с учетом радиационного распухания для внутренних областей элемента (компонента) ВКУ, не имеющих контакта с теплоносителем первого контура ВВЭР.
6.6.1.2 Анализ реализации критического события 5.5.2 проводят в соответствии с разделом 11. Анализ проводят только для областей элемента (компонента) ВКУ контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, не принадлежащих ЗПО и имеющих повреждающую дозу выше 3 сна на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации.
6.6.1.3 Анализ реализации критических событий 5.5.1 и 5.5.2 проводят для периода времени от начала эксплуатации элемента ВКУ до момента времени tdet с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ, вид которой установлен в приложении А.
Примечание - Для снижения консервативности и повышения адекватности расчетов допускается проводить анализ с использованием уточненной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ, если она определена на основе результатов контроля изменения геометрии рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ.
6.6.1.4 Если в результате анализа зарождения трещины показано, что реализуется по крайней мере одно из критических событий 5.5.1 или 5.5.2, то определяют момент времени tnuc, соответствующий более раннему из моментов реализации критических событий 5.5.1 (tfat) и 5.5.2 (tSCC), иначе в качестве момента времени tnuc принимают момент начала эксплуатации элемента ВКУ.
6.6.1.5 В момент времени tnuc в рассматриваемой области постулируют расчетный дефект, вид, размеры и ориентацию которого при реализации критического события 5.5.1 определяют согласно 10.17, а при реализации критического события 5.5.2 определяют согласно 9.4.
6.6.1.6 Для дефекта, который постулируют по 6.6.1.5, проводят анализ стабильного подроста в соответствии с разделом 13 за время от момента времени tnuc до момента времени tdet.
6.6.2 Если на момент времени tdet размер большой полуоси c дефекта, который постулируют по 6.6.1.5, с учетом его стабильного подроста больше, чем размер выявленного трещиноподобного дефекта cdet, то проводят анализ по 6.6.3 - 6.6.4, иначе проводят анализ по 6.6.5.
6.6.3 Для дефекта, который постулируют по 6.6.1.5, проводят анализ дальнейшего стабильного подроста в соответствии с разделом 13 за время от момента времени tdet до момента окончания рассматриваемого периода эксплуатации.
6.6.4 Прочность элемента (компонента) ВКУ с дефектом, который постулируют по 6.6.1.5, считается обоснованной при НЭ и ННЭ, если в элементе (компоненте) не реализуются критические события 5.5.4 и 5.5.5 (в том числе с учетом возможного стабильного подроста дефекта). Анализ реализации критического события 5.5.4 проводят в соответствии с разделом 14, критического события 5.5.5 - в соответствии с разделом 15. Анализ по 6.6.5 не проводят.
6.6.5 Если на момент времени tdet размер большой полуоси c дефекта, который постулируют по 6.6.1.5, с учетом его стабильного подроста не превышает размера выявленного трещиноподобного дефекта cdet, то последующий анализ определяют по моменту времени tnuc.
6.6.5.1 Если момент времени tnuc отличается от момента начала эксплуатации элемента ВКУ, то в качестве tnuc принимают момент начала эксплуатации элемента ВКУ и повторяют анализ по 6.6.2 - 6.6.4.
6.6.5.2 Если момент времени tnuc соответствует началу эксплуатации элемента ВКУ, то дальнейшее использование зависимостей для описания роста дефектов должно быть обосновано. Решение о допуске использования этих зависимостей принимается эксплуатирующей организацией и подлежит рассмотрению уполномоченным органом государственного регулирования безопасности при использовании атомной энергии вместе с заключением организации научно-технической поддержки органа государственного регулирования безопасности при использовании атомной энергии.
7 Условия обоснования прочности при анализе реализации критических событий при динамических воздействиях
7.1 Обоснование прочности при ДВ выполняют для сочетания нагрузок в соответствии с требованиями [1]. Допускается выполнять анализ прочности при ДВ в соответствии с 7.3.
7.2 При анализе прочности при ДВ согласно [1] используют следующие положения.
7.2.1 Расчетный дефект в элементе (компоненте) ВКУ отсутствует.
7.2.2 Допускаемые напряжения определяют с учетом коэффициентов запаса согласно [1].
7.2.3 Прочность элемента (компонента) ВКУ для сочетания нагрузок в соответствии с [1] считается обоснованной, если приведенные напряжения не превышают допускаемых напряжений, значения которых устанавливают согласно [1] (приложение 5).
7.3.1 Если в качестве ДВ рассматривают ПА, то из всего спектра ПА, рассматриваемых в проекте РУ, при анализе прочности допускается рассматривать только те ПА, которые оказывают наибольшее воздействие на элементы (компоненты) ВКУ (приводят к наибольшим напряжениям или перемещениям).
7.3.2 Прочность элемента (компонента) ВКУ при ДВ считается обоснованной, если для него не реализуются критические события 5.5.4, 5.5.5 и 5.5.7. Анализ реализации критического события 5.5.4 проводят в соответствии с разделом 14, критического события 5.5.5 - в соответствии с разделом 15, критического события 5.5.7 - в соответствии с разделом 17.
Примечания
1 При анализе реализации критических событий 5.5.4 и 5.5.5 для элемента (компонента) с расчетным дефектом, постулированным по 6.4.1.5, 6.4.2.1, 6.6.1.4 или 6.6.4, учитывают возможный стабильный подрост этого дефекта по механизмам усталости, коррозионного растрескивания и радиационной ползучести при НЭ и ННЭ за время от момента зарождения дефекта до момента наступления анализируемого ДВ.
2 При анализе реализации критических событий 5.5.4 и 5.5.5 для элемента (компонента) с постулированным по 6.4.3.2 расчетным дефектом учитывают возможное развитие этого дефекта при распространении ЗПО и его подрост по механизмам усталости и радиационной ползучести при НЭ и ННЭ за время от момента зарождения дефекта до момента наступления анализируемого ДВ.
3 При анализе реализации критического события 5.5.7 принимают, что расчетный дефект в рассматриваемом элементе (компоненте) отсутствует.
8.1 При НЭ и ННЭ допустимость изменения размеров элемента (компонента) ВКУ считается обоснованной, если за рассматриваемый период эксплуатации для него не реализуется критическое событие 5.5.6 (анализ его реализации проводят в соответствии с разделом 16) и обоснована его прочность согласно 5.6 и одному из следующих условий: 6.4.5, 6.5.4 и 6.6.6.
8.2 При ДВ допустимость изменения размеров элемента (компонента) ВКУ считается обоснованной, если обоснована его прочность согласно разделу 7 и не реализуется критическое событие 5.5.6 (анализ его реализации проводят в соответствии с разделом 16), препятствующее выполнению следующих условий безопасности:
- возможность беспрепятственного падения поглощающих стержней системы управления и защиты для останова реактора при срабатывании аварийной защиты;
- обеспечение возможности охлаждения активной зоны за счет подачи воды от системы аварийного охлаждения зоны;
- обеспечение возможности выгрузки ВКУ и активной зоны после аварии.
Если в качестве ДВ рассматривают ПА, то из всего спектра ПА, рассматриваемых в проекте РУ, допускается рассматривать только ПА, которые оказывают наибольшее воздействие на элементы (компоненты) ВКУ (приводят к наибольшим напряжениям или перемещениям).
Примечание - При анализе реализации критического события 5.5.6 учитывают изменение геометрических размеров элемента (компонента) при НЭ и ННЭ за время от начала его эксплуатации до момента наступления анализируемого ДВ, включая само ДВ.
9.1 В зависимости от условий постулирования расчетного дефекта и геометрии элемента (компонента) ВКУ допускают следующие виды расчетного дефекта:
- внутренняя эллиптическая трещина [см. рисунок 9.1а)];
- поверхностная полуэллиптическая трещина [см. рисунок 9.1б)];
- поверхностная четвертьэллиптическая трещина [см. рисунок 9.1в)].
Расчетный дефект характеризуют длиной большой полуоси (c) и длиной малой полуоси (a).
![]() ![]() ![]() 1 - фронт трещины
9.2 При постулировании согласно 6.4.2.1 расчетный дефект постулируют в сварном шве в виде внутренней эллиптической трещины.
9.2.1 Отношение начальной длины большой полуоси c0 к начальной длине малой полуоси a0 расчетного дефекта принимают равным 3. Начальную длину малой полуоси a0 расчетного дефекта определяют по формуле
a0 = 0,5·l0, (9.1)
где l0 - максимально возможный размер технологического дефекта в направлении толщины свариваемых элементов (компонентов), мм.
Значение l0 определяют согласно таблице 9.1.
Таблица 9.1
9.2.2 Расчетный дефект располагают на глубине l0 от поверхности шва, контактирующей с теплоносителем, и ориентируют так, чтобы его плоскость была нормальна максимальным главным напряжениям. Зона локализации дефекта должна соответствовать наибольшему значению отношения J/Jc.
9.2.3 Конечные размеры расчетного дефекта определяют с учетом его стабильного подроста по механизмам усталости и радиационной ползучести в соответствии с разделом 13.
9.3 При реализации критического события 5.5.3 расчетный дефект постулируют в виде внутренней эллиптической трещины.
9.3.1 Начальные длины большой полуоси c0 и малой полуоси a0 расчетного дефекта выбирают так, чтобы вся область ЗПО была вписана в границы дефекта.
9.3.2 Расчетный дефект ориентируют так, чтобы отношение J/Jc было наибольшим.
9.3.3 Конечные размеры расчетного дефекта определяют с учетом его развития при распространении ЗПО в соответствии с разделом 12 и подроста по механизмам усталости и радиационной ползучести в соответствии с разделом 13.
9.4 При постулировании согласно 6.4.1.5, 6.4.4, 6.5.3 или 6.6.2 расчетный дефект постулируют в основном металле или сварном шве в виде поверхностной трещины.
9.4.1 Вид расчетного дефекта (полуэллиптическая или четвертьэллиптическая трещина) определяют в зависимости от геометрии элемента (компонента) ВКУ, в котором постулируют этот дефект.
9.4.2 Отношение начальной длины большой полуоси c0 к начальной длине малой полуоси a0 расчетного дефекта принимают равным 3. Начальную длину малой полуоси a0 расчетного дефекта принимают в зависимости от толщины Ht элемента (компонента) или свариваемых элементов (компонентов) ВКУ, равной:
- 1 мм при Ht до 4 мм включительно;
- 0,25 Ht при Ht свыше 4 до 8 мм включительно;
- 2 мм при Ht свыше 8 мм.
9.4.3 Расчетный дефект ориентируют так, чтобы отношение J/Jc было наибольшим.
9.4.4 Конечные размеры постулированного согласно 6.4.1.5, 6.6.1.4 или 6.6.4 расчетного дефекта определяют с учетом его стабильного подроста по механизмам усталости, коррозионного растрескивания и радиационной ползучести в соответствии с разделом 13.
9.5 Для постулированного согласно 6.4.4 или 6.5.3 расчетного дефекта расчет стабильного подроста не проводят.
10 Анализ реализации критического события "Зарождение трещины при циклическом нагружении по механизму усталости"
10.1 Анализ реализации критического события "Зарождение трещины при циклическом нагружении по механизму усталости" проводят с учетом влияния среды теплоносителя первого контура ВВЭР для областей элемента (компонента) ВКУ, контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР и с учетом радиационного распухания для внутренних областей элемента (компонента) ВКУ, не имеющих контакта с теплоносителем первого контура ВВЭР.
10.2 Анализ реализации критического события "Зарождение трещины при циклическом нагружении по механизму усталости" не проводят для областей элемента (компонента) ВКУ, принадлежащих ЗПО.
10.3 Рассматриваемый период эксплуатации ВКУ разбивают на временные интервалы
; , где L - количество временных интервалов Примечание - Для снижения консерватизма расчет проводят с большим количеством временных интервалов L. Величину
10.4 На каждом временном интервале
10.5 На каждом временном интервале
10.6 Для каждого временного интервала
Примечание - При проведении расчета НДС элемента (компонента) допускается не учитывать влияние радиационного распухания, если величина свободного радиационного распухания, рассчитанного по консервативной зависимости согласно приложению А, на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации составляет менее 0,1%. При расчете свободного радиационного распухания используют наибольшие за рассматриваемый период эксплуатации повреждающую дозу и температуру нейтронного облучения в элементе (компоненте) при НЭ.
10.7 Расчет в упругопластической постановке проводят МКЭ (допускается использовать другие численные методы) путем пошагового прослеживания истории нагружения элемента (компонента) ВКУ на временном интервале
10.8 Если расчет на циклическую прочность проводят с использованием кривых усталости с максимальной асимметрией цикла напряжений, то при расчете в упругопластической постановке с целью определения размахов деформаций
.10.9 В случае использования кривых усталости с максимальной асимметрией цикла напряжений допускается проводить независимые расчеты в упругопластической постановке для каждого временного интервала
10.10 Последовательность режимов нагружения в рассматриваемом интервале времени
10.11 Формирование циклов нагружения при сложном нагружении (определение числа циклов и соответствующих каждому циклу размахов деформаций) проводят в соответствии с процедурой, приведенной в приложении Е.
10.12 Повреждение материала по механизму усталости
, (10.1)где k - количество типов циклов с различным размахом деформации на временном интервале
Ni - количество циклов с одинаковым размахом деформаций
Nfi - допускаемое количество циклов при размахе деформаций
10.13 Значение Nfi определяют по расчетной кривой усталости (расчет кривой усталости проводят в соответствии с приложением Г) для повреждающей дозы нейтронного облучения Fj+1, которая соответствует моменту времени tj+1. Величину Nfi определяют по кривой усталости с максимальной асимметрией цикла напряжений. В случае если коэффициент асимметрии цикла напряжений известен, допускается определять Nfi в соответствии с приложением Г по формулам (Г.1), (Г.4), (Г.11), (Г.12), (Г.15), (Г.20), (Г.21).
10.14 Повреждение материала по механизму усталости DN в рассматриваемой области элемента (компонента) ВКУ за рассматриваемый период эксплуатации рассчитывают по формуле
. (10.2)10.15 Критическое событие 5.5.1 за рассматриваемый период эксплуатации не реализуется, если выполняется условие
DN < 1. (10.3)
10.16 Если на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации значение DN превышает 1, то определяют момент времени эксплуатации tfat (отсчет ведется с начала эксплуатации ВКУ), при котором значение DN равно 1. Время tfat соответствует моменту реализации критического события 5.5.1 для рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ.
10.17 В момент времени tfat в рассматриваемой области элемента (компонента) постулируют расчетный дефект. Вид, размеры и ориентацию дефекта определяют следующим образом.
10.17.1 Если в месте зарождения трещины интенсивность размаха напряжений
10.17.2 Если в месте зарождения трещины интенсивность размаха напряжений
- и максимальный линейный размер зоны циклического упругопластического деформирования не превышает величину a0, установленную согласно 9.4.2, то вид, размеры и ориентация дефекта определяют согласно 9.4; размер зоны упругопластического деформирования определяют из условия превышения интенсивностью размаха напряжений
- и максимальный линейный размер зоны циклического упругопластического деформирования превышает величину a0, установленную согласно 9.4.2, то вид и ориентацию дефекта определяют согласно 9.4, а размер малой оси дефекта принимают равным этому размеру.
Примечание - Если в результате анализа показано, что реализуется одно из критических событий 5.5.2, 5.5.4, 5.5.5 или 5.5.6, то анализ реализации критического события 5.5.1 допускается проводить только до момента времени, соответствующего более раннему из моментов реализации перечисленных критических событий.
11 Анализ реализации критического события "Зарождение трещины по механизму коррозионного растрескивания"
11.1 Анализ реализации критического события "Зарождение трещины по механизму коррозионного растрескивания" проводят только для областей элемента (компонента) ВКУ с повреждающей дозой на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации выше 3 сна, контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР и не принадлежащих ЗПО.
11.2 Рассматриваемый период эксплуатации ВКУ разбивают на временные интервалы
; , где L - количество временных интервалов 11.3 На каждом временном интервале
11.4 Для каждого временного интервала
Примечание - При проведении расчета НДС элемента (компонента) допускается не учитывать влияние радиационного распухания и радиационной ползучести, если величина свободного радиационного распухания, рассчитанного по консервативной зависимости с помощью приложения А, на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации составляет менее 0,1%. При расчете свободного радиационного распухания используют наибольшие за рассматриваемый период эксплуатации повреждающую дозу и температуру нейтронного облучения в элементе (компоненте) при НЭ.
11.5 Упруго-вязкопластический расчет проводят МКЭ (допускается использовать другие численные методы) с учетом пошагового прослеживания истории нагружения элемента (компонента) ВКУ. Размер шага при расчете назначают таким, чтобы нагружение на этом шаге было близко к простому нагружению.
11.6 Для рассматриваемого периода нагружения строят зависимости от времени главного напряжения
. Зависимость строят на основе зависимости и соотношения . (11.1)11.7 Зависимость
рассчитывают согласно приложению И. Схема построения зависимости показана на рисунке 11.1.![]() (a) - (b) и (c) - (d) - участки зависимости F(t),
на которых dF/dt равно 0
на основе зависимостей
и F(t)11.8 Определяют временные интервалы
где
При проведении расчетов принимают значение
Схема определения интервалов
![]() (a) - (b) и (c) - (d) - участки, на которых
выполняются условия (11.2)
при расчете повреждения материала по механизму
коррозионного растрескивания
11.9 Каждый интервал
, которые аппроксимируют ступенчатыми функциями таким образом, чтобы для субинтервалов значения Нумерацию субинтервалов
![]() на субинтервалы
11.10 Для каждого субинтервала
11.11 Повреждение материала по механизму коррозионного растрескивания
. (11.5)11.12 Повреждение материала по механизму коррозионного растрескивания
, (11.6)где m - количество субинтервалов
11.13 Повреждение материала по механизму коррозионного растрескивания
, (11.7)где M - количество интервалов
11.14 Критическое событие 5.5.2 за рассматриваемый период эксплуатации не реализуется, если выполняется условие
11.15 Если на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации значение
Примечание - Если в результате анализа показано, что реализуется одно из критических событий 5.5.1, 5.5.4, 5.5.5 или 5.5.6, то анализ реализации критического события 5.5.2 допускается проводить только до момента времени, соответствующего более раннему из моментов реализации перечисленных критических событий.
12 Анализ реализации критического события "Формирование зоны предельного охрупчивания материала"
12.1 Анализ реализации критического события "Формирование зоны предельного охрупчивания материала" выполняют путем оценки величины радиационного распухания материала элемента (компонента) ВКУ в соответствии с приложением А посредством расчета в упруго-вязкопластической постановке. Расчет проводят в геометрически нелинейной постановке.
Примечания
1 Допускается проводить расчет только для режима НЭ.
2 Допускается принимать, что в элементе (компоненте) ВКУ отсутствуют расчетные дефекты.
3 Допускается не проводить расчет для элементов (компонентов) ВКУ, для которых величина свободного радиационного распухания, рассчитанного по консервативной зависимости согласно приложению А, составляет величину, меньшую, чем критическое значение радиационного распухания Sкрит. Значение Sкрит принимают в соответствии с приложением К. При расчете свободного радиационного распухания используют наибольшие за рассматриваемый период эксплуатации повреждающую дозу и температуру нейтронного облучения в элементе (компоненте) при НЭ.
12.2 Рассматриваемый период эксплуатации ВКУ разбивают на временные интервалы
; , где L - количество временных интервалов 12.3 На каждом временном интервале
12.4 Для каждого временного интервала
12.5 Расчет в упруго-вязкопластической постановке проводят МКЭ (допускается использовать другие численные методы) с учетом пошагового прослеживания истории нагружения элемента (компонента) ВКУ. Размер шага при расчете назначают таким, чтобы нагружение на этом шаге было близко к простому нагружению.
S >= Sкрит, (12.1)
где S - радиационное распухание материала с учетом напряжений, отн. ед.;
Sкрит - критическое радиационное распухание материала, приводящее к образованию ЗПО, отн. ед.
Величину радиационного распухания S рассчитывают в соответствии с приложением А. Значение Sкрит принимают в соответствии с приложением К.
12.7 Критическое событие 5.5.3 за рассматриваемый период эксплуатации не реализуется, если максимальный линейный размер ЗПО не превышает 2 мм.
12.8 Если в какой-либо момент времени tlea (отсчет ведется с начала эксплуатации рассматриваемого элемента ВКУ) максимальный линейный размер ЗПО превысит 2 мм, то на месте ЗПО постулируют расчетный дефект, вид, размеры и ориентация которого определяют согласно 9.3. Время tlea соответствует моменту реализации критического события 5.5.3 для рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ.
12.9 Начиная с момента времени tlea для постулированного расчетного дефекта анализируют его развитие при распространении ЗПО: если в какой-либо момент времени tj ЗПО, определенная по 12.6, выйдет за границы расчетного дефекта, то этот дефект переопределяют согласно 9.3.
12.10 Начиная с момента времени tlea в каждый момент времени tj размер расчетного дефекта определяют по формулам:
, (12.2) , (12.3)где a0ЗПО(tj) и c0ЗПО(tj) - длины малой и большой полуосей расчетного дефекта, который постулируют на месте ЗПО согласно 9.3 в момент времени tj, мм;
a0(tj-1) и c0(tj-1) - длины малой и большой полуосей этого расчетного дефекта в момент времени tj-1, мм;
и - подрост за время 13.1.1 Для поверхностного расчетного дефекта, который постулируют согласно 6.4.4 и 6.5.3, расчет подроста не проводят. При анализе критических событий 5.5.4 и 5.5.5 длины малой и большой полуосей расчетного дефекта a и c принимают равными a0 и c0 соответственно.
13.1.2 Для поверхностного расчетного дефекта, который постулируют согласно 6.4.1.5 или 6.6.2, расчет подроста выполняют по механизмам усталости, радиационной ползучести и коррозионного растрескивания.
13.1.3 Для поверхностного расчетного дефекта, который постулируют согласно 6.4.1.5, расчет подроста начинают с момента времени tnuc, соответствующего более раннему из моментов реализации критических событий 5.5.1 (tfat) и 5.5.2 (tSCC), и завершают по окончании рассматриваемого периода эксплуатации элемента ВКУ.
13.1.4 Для поверхностного расчетного дефекта, который постулируют согласно 6.6.2, расчет подроста начинают с момента tnuc в соответствии с 6.6.1.4 и завершают по окончании рассматриваемого периода эксплуатации элемента ВКУ.
13.1.5 Расчет подроста поверхностного расчетного дефекта выполняют в направлениях его большой и малой полуосей.
13.1.6.1 На первом этапе расчета в качестве исходных размеров дефекта принимают начальные длины малой и большой полуосей a0 и c0 и затем определяют подрост дефекта по механизмам коррозионного растрескивания и радиационной ползучести за весь рассматриваемый период его подроста.
13.1.6.2 На втором этапе расчета в качестве исходных размеров дефекта принимают его размеры, полученные на момент окончания первого этапа расчета, и затем определяют подрост дефекта по механизму усталости за весь рассматриваемый период его подроста. Для этого проводят расчет в упругой постановке НДС анализируемого элемента (компонента) ВКУ.
Примечание - При расчете в упругой постановке используют начальные деформации, равные неупругим деформациям, получаемым из расчета в упруго-вязкопластической постановке на первом этапе. Допускается не учитывать начальные деформации, если при анализе скорости роста усталостной трещины коэффициент асимметрии нагружения принимают равным 0,95.
13.1.7 Для внутреннего расчетного дефекта, который постулируют согласно 6.4.2.1 или 6.4.3.2, расчет подроста выполняют по механизмам усталости и радиационной ползучести; коэффициент
13.1.8 Для внутреннего расчетного дефекта, который постулируют согласно 6.4.2.1, расчет подроста начинают с начала эксплуатации элемента ВКУ и завершают по окончании рассматриваемого периода эксплуатации ВКУ.
13.1.9 Для внутреннего расчетного дефекта, который постулируют согласно 6.4.3.2, расчет подроста начинают с момента реализации критического события 5.5.3 (tlea) и завершают по окончании рассматриваемого периода эксплуатации элемента ВКУ.
13.1.10 Расчет подроста внутреннего расчетного дефекта выполняют в направлениях его большой и малой полуосей.
13.1.11 Расчет подроста внутреннего расчетного дефекта выполняют в два этапа.
13.1.11.1 На первом этапе расчета в качестве исходных размеров дефекта принимают начальные длины малой и большой полуосей a0 и c0 и затем определяют подрост дефекта по механизму радиационной ползучести за весь рассматриваемый период его подроста.
13.1.11.2 На втором этапе расчета в качестве исходных размеров дефекта принимают его размеры, полученные на момент окончания первого этапа расчета, и затем определяют подрост дефекта по механизму усталости за весь рассматриваемый период его подроста. Для этого проводят расчет в упругой постановке НДС анализируемого элемента (компонента) ВКУ.
Примечание - При расчете в упругой постановке используют начальные деформации, равные неупругим деформациям, получаемым из расчета в упруго-вязкопластической постановке на первом этапе. Допускается не учитывать начальные деформации, если при анализе скорости роста усталостной трещины коэффициент асимметрии нагружения принимают равным 0,95.
13.1.12 Если в результате расчета подроста внутреннего расчетного дефекта в какой-либо момент времени получают, что фронт этого дефекта пересекает поверхность элемента (компонента) ВКУ, контактирующую с теплоносителем первого контура реактора ВВЭР, то внутренний расчетный дефект заменяют поверхностным полуэллиптическим дефектом, и этот момент времени считают временем постулирования поверхностного расчетного дефекта tnuc. Начальные длины малой и большой полуосей a0 и c0 этого поверхностного расчетного дефекта выбирают таким образом, чтобы весь внутренний дефект был вписан в границы поверхностного дефекта. Дальнейший анализ подроста поверхностного дефекта проводят по 13.1.6.
13.1.13 Если в результате расчета подроста дефектов в какой-либо момент времени получено, что внутренний расчетный дефект пересекается с поверхностным расчетным дефектом в рассматриваемом элементе (компоненте) ВКУ, то оба этих расчетных дефекта заменяют одним поверхностным полуэллиптическим дефектом, и этот момент времени считают временем постулирования поверхностного расчетного дефекта tnuc. Начальные длины малой и большой полуосей a0 и c0 этого поверхностного расчетного дефекта выбирают таким образом, чтобы оба пересекающихся дефекта были вписаны в границы нового поверхностного дефекта. Дальнейший анализ подроста поверхностного дефекта проводят по 13.1.6.
13.2 Расчет подроста поверхностного дефекта по механизмам коррозионного растрескивания и радиационной ползучести
13.2.1 Весь период эксплуатации ВКУ, соответствующий периоду подроста расчетного дефекта, разбивают на временные интервалы
; , где L - количество временных интервалов 13.2.2 На каждом временном интервале
13.2.3 Для каждого временного интервала
Примечание - При проведении расчета НДС элемента (компонента) допускается не учитывать влияние радиационного распухания и радиационной ползучести, если величина свободного радиационного распухания, рассчитанного по консервативной зависимости согласно приложению А, на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации составляет менее 0,1%. При расчете свободного радиационного распухания используют наибольшие за рассматриваемый период эксплуатации повреждающую дозу и температуру нейтронного облучения в элементе (компоненте) при НЭ.
13.2.4 Расчет в упруго-вязкопластической постановке проводят МКЭ (допускается использовать другие численные методы) с учетом пошагового прослеживания истории нагружения элемента (компонента) ВКУ. Размер шага при расчете назначают таким, чтобы нагружение на этом шаге было близко к простому нагружению.
13.2.5 Период нагружения
13.2.6 Для каждого временного интервала
13.2.7 Если на временном интервале
13.2.8 На основании зависимостей, приведенных в приложении Л, определяют величины подроста поверхностного расчетного дефекта по механизму коррозионного растрескивания на временном интервале
; (13.1) , (13.2)где
Kia и Kic - КИН I-го рода в вершинах расчетного дефекта на концах его малой и большой полуосей на временном интервале
;13.2.9 На основании зависимостей, приведенных в приложении М, определяют величины подроста расчетного дефекта по механизму радиационной ползучести на временном интервале
где
B0 - константа материала, определяемая по приложению Ж, МПа-1;
F0 - нормирующий коэффициент, равный 1 сна;
dF/dt - скорость набора повреждающей дозы нейтронного облучения, сна/ч;
Kia и Kic - КИН I-го рода в вершинах расчетного дефекта на концах его малой и большой полуосей на временном интервале
;Величину
; (13.5) . (13.6)13.2.11 Расчеты согласно 13.2.6 - 13.2.10 проводят для каждого
13.3.1 Расчет подроста внутреннего дефекта по механизму радиационной ползучести не проводят, если величина свободного радиационного распухания, рассчитанного по консервативной зависимости согласно приложению А, на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации составляет менее 0,1%. При расчете свободного радиационного распухания используют наибольшие за рассматриваемый период эксплуатации повреждающую дозу и температуру нейтронного облучения в элементе (компоненте) при НЭ.
13.3.2 Весь период эксплуатации ВКУ, соответствующий периоду подроста расчетного дефекта, разбивают на временные интервалы
; , где L - количество временных интервалов 13.3.3 На каждом временном интервале
13.3.4 Для каждого временного интервала
13.3.5 Расчет в упруго-вязкопластической постановке проводят МКЭ (допускается использовать другие численные методы) с учетом пошагового прослеживания истории нагружения элемента (компонента) ВКУ. Размер шага при расчете назначают таким, чтобы нагружение на этом шаге было близко к простому нагружению.
13.3.7 Для каждого временного интервала
13.3.8 Если на временном интервале
13.3.9 На основании зависимостей, приведенных в приложении М, определяют величины подроста расчетного дефекта по механизму радиационной ползучести на временном интервале
; (13.7) . (13.8)13.3.11 Расчеты согласно 13.3.6 - 13.3.10 проводят для каждого
13.4.1 В качестве исходных размеров расчетного дефекта используют длины малой и большой полуосей расчетного дефекта ac и cc, полученные в 13.2.11 или 13.3.11. Если подроста расчетного дефекта по механизму радиационной ползучести не произошло, то в качестве исходных размеров дефекта принимают его начальные длины малой и большой полуосей a0 и c0.
13.4.2 По результатам расчета НДС в упругой постановке определяют циклы нагружения таким образом, чтобы в начале и в конце каждого i-го цикла нагружения значения КИН были приблизительно одинаковыми. Если невозможно выделить цикл нагружения, то в качестве характеристик цикла нагружения (
Примечание - При проведении расчета НДС элемента (компонента) допускается не учитывать влияние радиационного распухания, если консервативная оценка величины свободного радиационного распухания на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации не превышает 0,1%. При расчете свободного радиационного распухания используют наибольшие за рассматриваемый период эксплуатации повреждающую дозу и температуру нейтронного облучения в элементе (компоненте) при НЭ.
13.4.3 Для каждого i-го цикла (полуцикла) нагружения в точках a и c расчетного дефекта (см. рисунок 9.1) определяют величины размахов КИН первого рода
Примечания
1 Величины
2 При проведении расчета без учета радиационного распухания коэффициенты асимметрии цикла напряжений Ria и Ric принимают равными 0,95.
13.4.4 Если для i-го цикла (полуцикла) нагружения рассчитанное значение Ria или Ric менее 0, то это значение принимают равным 0. Если для i-го цикла нагружения рассчитанное значение Ria или Ric больше чем 0,95, то это значение принимают равным 0,95.
13.4.5 Расчет подроста дефекта по механизму усталости проводят только для тех циклов (полуциклов) нагружения, для которых значение
, то на i-м цикле (полуцикле) нагружения принимают, что подрост расчетного дефекта в направлении малой полуоси отсутствует. Если рассчитанное значение , то на i-м цикле (полуцикле) нагружения принимают, что подрост расчетного дефекта в направлении большой полуоси отсутствует.13.4.6 На основании зависимостей, приведенных в приложении Н, определяют величины подроста расчетного дефекта по механизму усталости за i-й цикл (полуцикл) нагружения:
; (13.9) , (13.10)где
ncyc - коэффициент, равный 1,0 при учете цикла и 0,5 - при учете полуцикла;
Cf и nf - коэффициенты уравнения Пэриса;
.Значения коэффициентов
; (13.11) , (13.12)где aicN и cicN - текущие длины малой и большой полуоси расчетного дефекта с учетом его подроста по механизмам усталости, радиационной ползучести и коррозионного растрескивания, мм.
13.4.8 Расчеты согласно 13.4.3 - 13.4.7 повторяют до тех пор, пока не будут учтены все циклы нагружения за рассматриваемый период эксплуатации, соответствующий периоду подроста расчетного дефекта. В результате определяют длины малой и большой полуосей расчетного дефекта acN и ccN на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации с учетом его подроста по механизмам усталости, радиационной ползучести и коррозионного растрескивания.
14 Анализ реализации критического события "Нестабильное развитие трещины"
14.1 Анализ реализации критического события 5.5.4 проводят для элемента (компонента) ВКУ с расчетным дефектом.
14.2 Последовательность режимов нагружения определяют согласно реализованным режимам и прогнозируемой модели эксплуатации ВКУ.
14.3 При анализе реализации критического события 5.5.4 используют упругую компоненту J-интеграла.
14.4 Значение J-интеграла в области упругости рассчитывают по формуле
где J - значение J-интеграла, Н/мм;
KI - КИН I-го рода,
;E - модуль упругости материала, МПа.
Величину KI рассчитывают МВФ, в качестве исходной информации используют напряжения, нормальные к плоскости дефекта, которые рассчитывают при его отсутствии. Напряжения определяют на основании расчета в упруго-вязкопластической постановке МКЭ (допускается использовать другие численные методы) с учетом остаточных сварочных напряжений (при наличии таковых), радиационного распухания, радиационной ползучести и истории нагружения. Расчет проводят в геометрически нелинейной постановке. Определяющие уравнения для расчета в упруго-вязкопластической постановке приведены в приложении Д; учет радиационных распухания и ползучести проводят в соответствии с приложениями А и Ж. Значение модуля упругости материала рассчитывают по формуле (В.21) приложения В.
14.5 Расчет J-интеграла допускается выполнять на основании расчета в упругой постановке МКЭ (допускается использовать другие численные методы). При этом в качестве входной информации задают механические нагрузки и начальные деформации, которые рассчитывают по формуле
, (14.2)где
S - радиационное распухание материала, отн. ед.
Величину радиационного распухания S рассчитывают в соответствии с приложением А.
14.6 Критическое событие 5.5.4 не реализуется, если для всех режимов эксплуатации ВКУ выполняется условие
где nJ - коэффициент запаса, nJ = 1,2;
J(a, c, Pp) - наибольшее по фронту расчетного дефекта значение J-интеграла, зависящее от размеров этого дефекта (a и c - длины малой и большой полуоси расчетного дефекта) и от первичной нагрузки Pp, Н/мм;
Jc(T, F, S) - статическая трещиностойкость материала элемента (компонента) ВКУ, зависящая от текущей температуры эксплуатации T, повреждающей дозы нейтронного облучения F и радиационного распухания материала S, Н/мм.
В качестве длин малой и большой полуосей расчетного дефекта a и c при проверке условия (14.3) принимают для расчетного дефекта, который постулируют:
- 6.4.3.2, значения a0 и c0, которые определяют в соответствии с разделом 12;
Значение Jc рассчитывают в соответствии с приложением П.
14.7 Для расчетного дефекта, который постулируют по 6.4.2.1, допускается проверять реализацию критического события 5.5.4 по условию (14.3), рассчитывая величину J по формуле (14.1), в которой величину KI рассчитывают по формуле
, (14.4)где
Значение
Значение acN рассчитывают в соответствии с разделом 13.
14.8 Если расчеты, выполненные с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ, показывают, что условие (14.3) не выполняется на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации, то определяют момент времени tnsf (отсчет ведется с начала эксплуатации ВКУ), когда это условие перестает выполняться.
Примечание - Если в результате анализа показано, что реализуется одно из критических событий 5.5.1, 5.5.2, 5.5.5 и 5.5.6, то допускается показать, что критическое событие 5.5.4 не реализуется только до момента времени, соответствующего более раннему из моментов реализации перечисленных критических событий.
15 Анализ реализации критического события "Потеря несущей способности элемента конструкции"
15.1 Анализ реализации критического события 5.5.5 проводят для элемента (компонента) ВКУ с расчетным дефектом.
15.2 Последовательность режимов нагружения определяют согласно реализованным режимам и прогнозируемой модели эксплуатации ВКУ.
15.3 Критическое событие 5.5.5 не реализуется, если при всех условиях эксплуатации выполняется условие обоснования несущей способности элемента (компонента) ВКУ с трещиной
где
; - референсное напряжение, зависящее от размеров дефекта (a и c - длины малой и большой полуосей расчетного дефекта) и от первичной нагрузки Pp, МПа; - предел текучести материала элемента (компонента) ВКУ в исходном состоянии, зависящий от температуры эксплуатации T, МПа.В качестве длин малой и большой полуосей расчетного дефекта a и c при проверке условия (15.1) принимают для расчетного дефекта, который постулируют:
- 6.4.3.2, значения a0 и c0, которые определяют в соответствии с разделом 12;
Величину
15.4 Для постулируемого по 6.4.2.1 расчетного дефекта допускается проверять реализацию критического события 5.5.5 по условию
В формуле (15.2) величину
15.5 Если расчеты, выполненные с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ, показывают, что условие (15.2) не выполняется на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации, то для расчетного дефекта, который постулируют по 6.4.2.1, выполняют проверку по условию (15.1).
15.6 Если расчеты, выполненные с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ, показывают, что условие (15.1) не выполняется на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации, то определяют момент времени tfail (отсчет ведется с начала эксплуатации ВКУ), когда это условие перестает выполняться.
Примечание - Если в результате анализа показано, что реализуется одно из критических событий 5.5.1, 5.5.2, 5.5.4 или 5.5.6, то допускается показать, что критическое событие 5.5.5 не реализуется только до момента времени, соответствующего более раннему из моментов реализации перечисленных критических событий.
16 Анализ реализации критического события "Недопустимое изменение геометрических размеров"
16.1 Анализ реализации критического события "Недопустимое изменение геометрических размеров" для режимов НЭ и ННЭ выполняют путем оценки изменения геометрических размеров элемента (компонента) ВКУ за счет радиационного распухания и радиационной ползучести материала посредством расчета в упруго-вязкопластической постановке.
Примечания
1 Допускается проводить расчет только для режима НЭ.
2 Допускается не проводить расчет для элемента (компонента) ВКУ, если консервативная оценка величины свободного радиационного распухания на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации не превышает 0,1%. При расчете свободного радиационного распухания используют наибольшие за рассматриваемый период эксплуатации повреждающую дозу и температуру нейтронного облучения в элементе (компоненте) при НЭ.
3 Допускается принимать, что в элементе (компоненте) ВКУ отсутствуют расчетные дефекты.
16.2 Рассматриваемый период эксплуатации элемента ВКУ разбивают на временные интервалы
; , где L - количество временных интервалов 16.3 На каждом временном интервале
16.4 Для каждого временного интервала
16.5 Расчет в упруго-вязкопластической постановке проводят МКЭ (допускается использовать другие численные методы) с учетом пошагового прослеживания истории нагружения элемента (компонента) ВКУ. Размер шага при расчете назначают таким, чтобы нагружение на этом шаге было близко к простому нагружению.
16.6 При ДВ изменение геометрических размеров элементов ВКУ за счет их упругопластического деформирования оценивают посредством расчета в упругопластической динамической постановке. Если в качестве ДВ рассматриваются ПА, то из всего спектра ПА, рассматриваемых в проекте РУ, учитывают только те ПА, которые оказывают наибольшее воздействие на элементы (компоненты) ВКУ.
16.7 Критическое событие 5.5.6 за рассматриваемый период эксплуатации не реализуется, если выполняется условие
, (16.1)где
16.8 В случае, если вводят ограничение на минимальное расстояние между элементами (компонентами) ВКУ либо между элементом (компонентом) ВКУ и иными элементами (компонентами) РУ, критическое событие 5.5.6 не реализуется, если выполняется условие
Wi > [W]i, (16.2)
где Wi - расстояние между элементами (компонентами) ВКУ либо между элементом (компонентом) ВКУ и иными элементами (компонентами) РУ в i-м направлении, мм;
[W]i - допускаемое минимальное расстояние между элементами (компонентами) ВКУ, либо между элементом (компонентом) ВКУ и иными элементами (компонентами) РУ в i-м направлении, мм.
Примечание - При ДВ за исключением ПЗ, допускаемое изменение геометрических размеров
16.9 Если расчеты, выполненные с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ, показывают, что для режимов НЭ и ННЭ условие (15.1) или (15.2) не выполняется на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации, то определяют момент времени tgeom (отсчет ведется с начала эксплуатации элемента ВКУ), когда это условие перестает выполняться.
Примечание - Если в результате анализа показано, что реализуется одно из критических событий 5.5.1, 5.5.2, 5.5.4 или 5.5.5, то допускается показать, что критическое событие 5.5.6 не реализуется только до момента времени, соответствующего более раннему из моментов реализации перечисленных критических событий.
17 Анализ реализации критического события "Исчерпание деформационной способности материала элемента (компонента)"
17.1 При анализе реализации критического события "Исчерпание деформационной способности материала элемента (компонента) ВКУ" принимают, что расчетный дефект в элементе (компоненте) ВКУ отсутствует. Анализ реализации критического события "Исчерпание деформационной способности материала элемента (компонента) ВКУ" не проводят, если сумма общих мембранных и изгибных напряжений в нем не превышает допускаемых в соответствии с требованиями [1].
17.2 Расчет проводят посредством решения упругопластической задачи в динамической постановке.
17.3 Критическое событие 5.5.7 не реализуется, если выполняется условие
, (17.1)где
, (17.2)где
- критическая деформация материала, ед.Критическую деформацию материала
Для сочетания нагрузок НЭ + ПЗ и ННЭ + ПЗ критическое событие 5.5.7 не реализуется, если выполняется условие
. (17.3)(обязательное)
А.1 Область применения приложения
Настоящее приложение применимо для определения расчетных значений радиационного распухания материалов элементов (компонентов) ВКУ с повреждающей дозой нейтронного облучения F до 165 сна в диапазоне температур облучения Tобл от 270 °C до 400 °C.
А.2 Расчет свободного радиационного распухания
А.2.1 Свободное радиационное распухание материалов ВКУ (распухание материала без учета напряжений) рассчитывают по формуле
где S0 - свободное радиационное распухание материала, отн. ед.;
cD - параметр радиационного распухания материала;
F - повреждающая доза нейтронного облучения, сна;
F0 - нормирующий коэффициент; равный 1 сна;
Tобл - температура облучения, °C;
Tmax - параметр материала (температура облучения, соответствующая максимуму распухания при заданной повреждающей дозе), °C;
r - константа материала, 1/°C-2;
nD - константа материала.
А.2.2 При проведении расчетов с использованием медианной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ в качестве параметра cD используют значение cDmed.
А.2.3 При проведении расчетов с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ в качестве параметра cD используют значение cDcon.
А.2.4 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т или 10Х16Н25МТ), а также для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) значения параметров и констант в формуле (А.1) принимают по таблице А.1.
Таблица А.1
Значения параметров и констант в формуле (А.1)
А.3 Расчет радиационного распухания под напряжением
А.3.1 Радиационное распухание материала при заданном уровне напряжений рассчитывают по формуле
, (А.2)где S - радиационное распухание материала, отн. ед.;
- функция учета влияния напряжений на радиационное распухание;А.3.2 Эффективное напряжение рассчитывают по формуле
, (А.3)где
А.3.3 Функция учета влияния напряжений имеет вид
где P - константа материала, МПа-1.
А.3.4 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т или 10Х16Н25МТ), а также для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) константа
А.4 Расчет скорости радиационного распухания
А.4.1 Скорость свободного радиационного распухания материала (без учета напряжений) рассчитывают по формуле
где
dF/dt - скорость набора повреждающей дозы нейтронного облучения, сна/ч;
t - время, ч.
При расчете по формуле (А.5) значения F0, Tобл, cD, r и nD принимают такими же, как при использовании формулы (А.1).
А.4.2 Скорость радиационного распухания материала с учетом напряжений рассчитывают по формуле
где
При расчете по формуле (А.6) функцию учета влияния напряжений на радиационное распухание
рассчитывают по формуле (А.4).(обязательное)
ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ (КОМПОНЕНТОВ) ВКУ
Б.1 Область применения приложения
Настоящее приложение определяет требования к срокам начала и периодичности контроля изменения геометрических размеров в процессе эксплуатации элементов (компонентов) ВКУ, рассматриваемых в соответствии с 5.12, а также для регламентации учета результатов этого контроля.
Для рассматриваемых в настоящем приложении элементов (компонентов) ВКУ рекомендуется иметь в распоряжении сведения об их фактических геометрических размерах на момент начала эксплуатации РУ.
Примечание - Если контролируемым элементом (компонентом) ВКУ является выгородка внутрикорпусная РУ ВВЭР-1000, ВВЭР-1200, ВВЭР-ТОИ, то в качестве фактических геометрических размеров в исходном состоянии используют расстояния от оси выгородки до всех ее ребер в каждом кольце выгородки на момент начала эксплуатации (допускается использовать результаты измерения геометрических размеров при сроке эксплуатации не более пяти лет от начала эксплуатации).
Б.3.1 Определяют момент времени tcr (отсчет ведется с начала эксплуатации ВКУ), когда по результатам анализа с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ реализуется какое-либо из предельных состояний, указанных в таблице 5.1. Этот момент времени определяют как
tcr = min(tnsf, tfail, tgeom), (Б.1)
где tnsf - время до нестабильного развития трещины, ч;
tfail - время до потери несущей способности элемента, ч;
tgeom - время до достижения недопустимого изменения размеров элемента (компонента) конструкции, ч.
Момент времени tnsf определяют согласно 14.8, момент времени tfail определяют согласно 15.6, момент времени tgeom определяют согласно 16.9.
Примечание - Допускается определять только один из перечисленных моментов времени и показать, что за время от начала эксплуатации до этого момента времени не реализуются критические события, соответствующие другим перечисленным моментам времени.
Б.3.2 Время tcont, начиная с которого проводят периодический контроль изменения геометрических размеров рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ, определяют как момент начала проведения планово-предупредительного ремонта РУ с выгрузкой активной зоны, ближайший к моменту времени 0,8·tcr.
Для рассматриваемых в настоящем приложении элементов (компонентов) ВКУ начиная с момента времени tcont проводят периодический контроль изменения геометрических размеров. Период контроля
Б.5 Задачи проведения контроля
Контроль изменения геометрических размеров элемента (компонента) ВКУ в процессе эксплуатации проводят для решения следующих задач:
- определение изменения геометрических размеров в зоне, где согласно анализу будет реализовываться критическое событие 5.5.6 за счет радиационного распухания и радиационной ползучести материала;
- определение фактического значения параметра радиационного распухания материала cD в уравнении (А.1) приложения А.
Б.6 Учет результатов проведения контроля
Б.6.1 Результаты каждого контроля изменения геометрических размеров элемента (компонента) ВКУ используют для определения фактического значения параметра радиационного распухания материала
Примечание - Если контролируемым элементом (компонентом) ВКУ является выгородка внутрикорпусная РУ ВВЭР-1000, ВВЭР-1200, ВВЭР-ТОИ, то определение фактического значения параметра радиационного распухания материала
Б.6.2 По результатам двух (и более) периодических контролей определяют среднее фактическое значение параметра
Б.6.2.1 Если хотя бы одно из полученных значений
Б.6.2.2 Если все полученные значения
Б.6.2.3 Если все полученные значения
(обязательное)
В.1 Область применения приложения
Настоящее приложение применимо для определения расчетных значений механических свойств материалов элементов (компонентов) ВКУ с повреждающей дозой нейтронного облучения F от 0 до 165 сна в диапазоне температур облучения Tобл от 270 °C до 400 °C и диапазоне температур эксплуатации T от 20 °C до 400 °C для температур эксплуатации T ниже температур облучения Tобл.
В.2 Расчет механических свойств в исходном состоянии
В.2.1 Температурная зависимость предела текучести
В.2.1.1 Температурную зависимость предела текучести материалов ВКУ в исходном состоянии рассчитывают по формуле
где
T - температура эксплуатации, °C;
h - константа материала, 1/°C.
В.2.1.2 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) значения констант
Таблица В.1
В.2.2 Температурная зависимость предела прочности
В.2.2.1 Температурную зависимость предела прочности материалов ВКУ в исходном состоянии рассчитывают по формуле
где
hU - константа материала, 1/°C.
В.2.2.2 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) значения констант
В.2.3 Критическая деформация разрушения
Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) принимают, что критическая деформация разрушения в исходном состоянии
В.3 Расчет механических свойств в облученном состоянии
В.3.1 Температурно-дозовая зависимость предела текучести основного металла
В.3.1.1 При использовании в качестве основного металла ВКУ стали марок 08Х18Н10Т или 10Х16Н25МТ температурно-дозовую зависимость эффективного предела текучести материала (предела текучести материала без учета радиационного распухания) рассчитывают в соответствии с В.3.1.2 - В.3.1.7.
В.3.1.2 Принимают, что приращение предела текучести под облучением не зависит от температуры эксплуатации при повреждающей дозе нейтронного облучения F, большей, чем величина Fstab, равная 7 сна.
В.3.1.3 Рассчитывают температурную зависимость предела текучести материала для повреждающей дозы нейтронного облучения Fstab по формуле
, (В.3)где
В.3.1.4 Рассчитывают температурно-дозовую зависимость приращения предела текучести материала под облучением для диапазона повреждающих доз нейтронного облучения от 0 до Fstab по формуле
где
F - повреждающая доза нейтронного облучения, сна;
В.3.1.5 Параметр
. (В.5)В.3.1.6 Рассчитывают дозовую зависимость приращения предела текучести материала под облучением для повреждающей дозы нейтронного облучения свыше Fstab по формуле
, (В.6)где
В.3.1.7 Рассчитывают температурно-дозовую зависимость эффективного предела текучести материала по формуле
где
В.3.1.8 При использовании в качестве основного металла ВКУ стали марки 08Х16Н11М3 температурно-дозовую зависимость эффективного предела текучести материала (предела текучести материала без учета радиационного распухания) рассчитывают по формуле
В.3.1.9 Параметр
. (В.9)В.3.1.10 Температурно-дозовую зависимость предела текучести материала с учетом радиационного распухания рассчитывают по формуле
где S - радиационное распухание материала, отн. ед.
В формуле (В.10) температурно-дозовую зависимость эффективного предела текучести материала для стали марок 08Х18Н10Т и 10Х16Н25МТ рассчитывают по формуле (В.7), для стали марки 08Х16Н11М3 - по формуле (В.8). Величину радиационного распухания материала S рассчитывают в соответствии с приложением А.
В.3.2 Температурно-дозовая зависимость предела текучести сварного шва
В.3.2.1 Для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) температурно-дозовую зависимость предела текучести сварного шва рассчитывают в соответствии с В.3.2.2 и В.3.3.2.
В.3.2.2 Рассчитывают температурно-дозовую зависимость эффективного предела текучести сварного шва (предела текучести без учета радиационного распухания) по формуле
В.3.2.3 Рассчитывают температурно-дозовую зависимость предела текучести сварного шва с учетом радиационного распухания по формуле (В.10), где в качестве температурно-дозовой зависимости эффективного предела текучести материала используют зависимость, рассчитанную по формуле (В.11).
В.3.3 Температурно-дозовая зависимость предела прочности основного металла
В.3.3.1 При использовании в качестве основного металла ВКУ стали марок 08Х18Н10Т или 10Х16Н25МТ температурно-дозовую зависимость эффективного предела прочности основного металла (предела прочности без учета радиационного распухания) рассчитывают по формуле
где
В.3.3.2 При использовании в качестве основного металла ВКУ стали марки 08Х16Н11М3 температурно-дозовую зависимость эффективного предела прочности основного металла (предела прочности без учета радиационного распухания) рассчитывают по формуле
где
В.3.3.3 Температурно-дозовую зависимость предела прочности основного металла ВКУ с учетом радиационного распухания рассчитывают по формуле
В формуле (В.14) температурно-дозовая зависимость эффективного предела прочности материала для стали марок 08Х18Н10Т и 10Х16Н25МТ рассчитывают по формуле (В.12), для стали марки 08Х16Н11М3 - по формуле (В.13). Величину радиационного распухания материала S рассчитывают в соответствии с приложением А.
В.3.4 Температурно-дозовая зависимость предела прочности сварного шва
В.3.4.1 Для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) температурно-дозовую зависимость предела прочности сварного шва рассчитывают в соответствии с В.3.4.2 и В.3.4.3.
В.3.4.2 Рассчитывают температурно-дозовую зависимость эффективного предела прочности сварного шва (предела прочности без учета радиационного распухания) по формуле
где
В.3.4.3 Рассчитывают температурно-дозовую зависимость предела прочности сварного шва с учетом радиационного распухания по формуле (В.14), где в качестве температурно-дозовой зависимости эффективного предела текучести материала используют зависимость, рассчитанную по формуле (В.15).
В.3.5 Дозовая зависимость критической деформации разрушения
В.3.5.1 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) принимают, что критическая деформация разрушения не зависит от температуры эксплуатации, а дозовую зависимость критической деформации разрушения рассчитывают в соответствии с В.3.5.2 и В.3.5.3.
В.3.5.2 Рассчитывают дозовую зависимость эффективной критической деформации разрушения материалов ВКУ (критической деформации разрушения материала без учета радиационного распухания) по формуле
где
Таблица В.2
Значения констант для формулы (В.16)
В.3.5.3 Рассчитывают дозовую зависимость критической деформации разрушения материалов ВКУ с учетом радиационного распухания по формуле
В формуле (В.17) величину радиационного распухания материала S рассчитывают в соответствии с приложением А.
В.4 Расчет параметров деформационного упрочнения
В.4.1 Диаграмму деформирования для материалов ВКУ при температуре эксплуатации T и повреждающей дозе нейтронного облучения F задают уравнением
, (В.18)где
, ед.;A(T,F) - параметр деформационного упрочнения материала, МПа;
n(T,F) - параметр деформационного упрочнения материала;
S - радиационное распухание материала, отн. ед.
В.4.2 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также сварных для швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) температурно-дозовую зависимость параметра деформационного упрочнения A(T,F) рассчитывают по формуле
где T* - параметр материала, °C;
b1 - параметр материала, МПа;
b2 - параметр материала, МПа/°C;
b3 - параметр материала.
Параметры материала в формуле (В.19) принимают по таблице В.3.
Таблица В.3
Значения параметров для формулы (В.19)
Температурную зависимость предела текучести для материалов ВКУ в исходном состоянии рассчитывают по формуле (В.1). Температурно-дозовую зависимость эффективного предела текучести для основного металла рассчитывают по формуле (В.7) или (В.8), для сварного шва - по формуле (В.11).
В.4.3 Параметр деформационного упрочнения n для материалов ВКУ рассчитывают при температуре эксплуатации T и повреждающей дозе нейтронного облучения F на основании рассчитанных значений параметра деформационного упрочнения A, эффективного предела текучести и эффективного предела прочности путем решения относительно неизвестных величин n и
, (В.20)где
В.5 Расчет модуля упругости
Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) температурную зависимость модуля упругости рассчитывают по формуле
где E - модуль упругости материала, МПа.
(обязательное)
Г.1 Область применения приложения
Настоящее приложение применимо для определения расчетных кривых усталости материалов элементов (компонентов) ВКУ с повреждающей дозой нейтронного облучения F от 0 до 165 сна в диапазоне температур облучения Tобл от 270 °C до 400 °C и диапазоне температур эксплуатации T от 20 °C до 400 °C для температур эксплуатации T ниже температур облучения Tобл.
Г.2 Расчет кривых усталости для основного металла
Г.2.1 Расчет кривых усталости для основного металла ВКУ с повреждающей дозой нейтронного облучения F выполняют по следующей процедуре.
Г.2.2 Рассчитывают кривую усталости для основного металла ВКУ при температуре 350 °C с учетом среды теплоносителя первого контура ВВЭР.
Г.2.2.1 Рассчитывают кривую усталости основного металла ВКУ при температуре 350 °C с учетом среды теплоносителя первого контура ВВЭР и коэффициента запаса по размаху деформации
При известной величине коэффициента асимметрии цикла напряжений R расчет выполняют по формуле
При неизвестной величине R расчет выполняют при максимальной асимметрии цикла напряжений по следующим формулам:
- при условии
по формуле (Г.2)- при условии
по формулеВ формулах (Г.1) - (Г.3):
- допустимый размах деформаций, ед.;Nf - допускаемое количество циклов при размахе деформаций
R - коэффициент асимметрии цикла напряжений,
, отн. ед.; - критическая деформация разрушения материала с учетом среды теплоносителя первого контура ВВЭР, ед.;Rc(350 °C, F) - истинное напряжение в момент разрушения образца при его кратковременном растяжении при температуре 350 °C, МПа;
E(350 °C) - модуль упругости материала при температуре 350 °C, МПа;
me(350 °C, F) - параметр материала при температуре 350 °C;
- эффективный предел текучести материала при температуре 350 °C, МПа.Г.2.2.2 Рассчитывают кривую усталости для основного металла ВКУ при температуре 350 °C с учетом среды теплоносителя первого контура ВВЭР и коэффициента запаса по числу циклов nN.
При известной величине R расчет выполняют по формуле
При неизвестной величине R расчет выполняют при максимальной асимметрии цикла напряжений по следующим формулам:
- при условии
по формуле (Г.5)- при условии
по формулеnN - коэффициент запаса по числу циклов, равный 10.
Г.2.2.3 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ) значения физико-механических свойств и параметры формул (Г.1) - (Г.6) определяют следующим образом.
Критическую деформацию разрушения материала рассчитывают по формуле
, (Г.7)где
- эффективная критическая деформация разрушения материала, ед.;fenv - коэффициент учета среды теплоносителя первого контура ВВЭР.
Величину
рассчитывают по формуле (В.16).Коэффициент fenv зависит от скорости деформирования в цикле
- при
- при
; (Г.8)- при
Истинное напряжение в момент разрушения образца при кратковременном растяжении при температуре 350 °C рассчитывают по формуле
, (Г.9)где
- эффективный предел прочности материала при температуре 350 °C, МПа.Модуль упругости E(350 °C) рассчитывают по формуле (В.21).
Параметр me(350 °C, F) при значениях
не более 700 МПа принимают равным 8,3·10-2, при значениях свыше 700 МПа этот параметр рассчитывают по формуле . (Г.10)Г.2.2.4 Кривую усталости основного металла ВКУ при температуре 350 °C с учетом среды теплоносителя первого контура ВВЭР определяют как нижнюю огибающую кривых усталости, рассчитанных с учетом коэффициентов запаса по размаху деформации и по числу циклов
Г.2.3 Рассчитывают кривую усталости для основного металла ВКУ при температуре 400 °C с учетом радиационного распухания.
Г.2.3.1 Рассчитывают кривую усталости основного металла ВКУ при температуре 400 °C с учетом радиационного распухания и коэффициента запаса по размаху деформации
При известной величине R расчет выполняют по формуле
При неизвестной величине R расчет выполняют при максимальной асимметрии цикла напряжений по следующим формулам:
- при условии
по формуле (Г.13)- при условии
по формуле - критическая деформация разрушения материала, ед.;Rc(400 °C, F, S) - истинное напряжение в момент разрушения образца при его кратковременном растяжении при температуре 400 °C, МПа;
E(400 °C) - модуль упругости материала при температуре 400 °C, МПа;
me(400 °C, F, S) - параметр материала при температуре 400 °C;
- предел текучести при температуре 400 °C, МПа.Г.2.3.2 Рассчитывают кривую усталости для основного металла ВКУ при температуре 400 °C с учетом радиационного распухания и коэффициента запаса по числу циклов nN.
При известной величине R расчет выполняют по формуле
При неизвестной величине R расчет выполняют при максимальной асимметрии цикла напряжений по следующим формулам:
- при условии
по формуле (Г.16)- при условии
по формулеВ формулах (Г.15) - (Г.17) используют те же обозначения, что в формулах (Г.12) - (Г.14), кроме того:
nN - коэффициент запаса по числу циклов, равный 10.
Г.2.3.3 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ) значения физико-механических свойств и параметры формул (Г.12) - (Г.17) определяют следующим образом.
Критическую деформацию разрушения материала
рассчитывают по формуле (В.17).Истинное напряжение в момент разрушения образца при кратковременном растяжении при температуре 400 °C рассчитывают по формуле
, (Г.18)где
- предел прочности материала при температуре 400 °C, МПа.Величину
рассчитывают по формуле (В.14).Модуль упругости E(400 °C) рассчитывают по формуле (В.21).
Параметр me(400 °C, F, S) при значениях
не более 700 МПа принимают равным 8,3·10-2, при значениях свыше 700 МПа рассчитывают по формуле . (Г.19)Г.2.3.4 Кривую усталости основного металла ВКУ при температуре 400 °C с учетом радиационного распухания определяют как нижнюю огибающую кривых усталости, рассчитанных с учетом коэффициентов запаса по размаху деформации и по числу циклов
Г.2.4 Кривую усталости для основного металла ВКУ определяют как нижнюю огибающую кривой усталости, определенной для температуры 350 °C с учетом среды теплоносителя первого контура ВВЭР и кривой усталости, определенной для температуры 400 °C с учетом радиационного распухания
Г.3 Расчет кривых усталости для сварного шва
Г.3.1 Кривую усталости для сварного шва ВКУ рассчитывают по формуле
, (Г.22)где
- кривая усталости для основного металла ВКУ;Г.3.2 Для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) коэффициент снижения циклической прочности
(рекомендуемое)
ЭЛЕМЕНТОВ В УПРУГО-ВЯЗКОПЛАСТИЧЕСКОЙ ПОСТАНОВКЕ
Д.1 Общие положения приложения
Упруго-вязкопластический расчет проводят с учетом радиационного распухания и радиационной ползучести. Рекомендуется проводить расчет в геометрически нелинейной постановке, когда размеры элемента (компонента) на каждом шаге расчета корректируют в соответствии с расчетными значениями приращения перемещений.
Д.2 Напряжения и деформации
Д.2.1 Напряжения определяют по уравнению
где
sij - компоненты девиатора напряжений, МПа;
. (Д.2)Д.2.2 Гидростатическое напряжение определяют по уравнению
. (Д.3)Д.2.3 Деформации определяют по уравнению
где
Д.2.4 Уравнения (Д.1) - (Д.4) позволяют рассчитать НДС в конструкции с учетом упруго-вязкопластического деформирования материала при известных его свойствах и задании краевых условий и деформаций, обусловленных температурным расширением и радиационным распуханием. Температурные деформации определяют на основе полей температур, которые рассчитывают посредством решения стационарной или нестационарной задачи по стандартным программным кодам. Для описания поведения материала в области упругого, пластического, вязкого деформирования, а также деформирования, обусловленного распуханием, используют уравнения, приведенные в Д.3 и Д.6 соответственно.
Д.3.1 Связь между напряжениями и упругими деформациями определяют по уравнению
, (Д.5)где G - модуль сдвига, МПа;
K - коэффициент объемного сжатия.
Д.3.2 Модуль сдвига определяют по уравнению
, (Д.6)где
E - модуль упругости материала, МПа.
Д.3.3 Коэффициент объемного сжатия определяют по уравнению
. (Д.7)Д.3.4 Принимают, что модуль упругости, модуль сдвига и коэффициент объемного сжатия зависят от температуры.
Д.4 Уравнения теории пластичности
Д.4.1 Для описания пластического деформирования материалов используют теорию течения. Компоненты тензора приращений пластических деформаций определяют по уравнению
, (Д.8)где
Эквивалентное приращение пластических деформаций определяют по уравнению
. (Д.9)Компоненты тензора активных напряжений определяют по уравнению
, (Д.10)где
Интенсивность активных напряжений определяют по уравнению
. (Д.11)Д.4.2 Для описания упругопластического деформирования материалов рекомендуется использовать уравнения на основе нелинейного кинематического упрочнения:
; (Д.13)В уравнениях (Д.12) - (Д.14):
Cp0 - радиус поверхности текучести, МПа;
T - текущая температура, °C;
S - радиационное распухание материала, отн. ед.;
F - повреждающая доза нейтронного облучения, сна;
- предел текучести материала, МПа;g1 - параметр материала (функция температуры), МПа/ч;
g2 - параметр материала (функция флюенса нейтронов), ч-1.
Предел текучести материала
определяют в соответствии с приложением В. Параметры g1 и g2 определяют согласно Д.6.Д.5 Уравнения теории ползучести
Компоненты тензора приращений деформаций ползучести определяют по уравнению
, (Д.15)где
; (Д.16) ; (Д.17) , (Д.18)dt - приращение времени, ч.
Радиационную ползучесть при различных температурах и скоростях набора повреждающей дозы нейтронного облучения рассчитывают в соответствии с приложением Ж.
Изменение деформации распухания
, (Д.19)где
Скорость радиационного распухания определяют в соответствии с приложением А.
Д.7 Определение параметров материала в уравнении пластичности с нелинейным кинематическим упрочнением
Параметры материала g1 и g2 определяют методом наименьших квадратов на основе минимизации критерия, заданного уравнением
, (Д.20)где A(T, F) - параметр деформационного упрочнения материала, МПа;
n(T, F) - параметр деформационного упрочнения материала.
Параметры A и n определяют в соответствии с приложением В. Для получения упрощенной и консервативной оценки допускается принимать g1 и g2 равными 0.
(рекомендуемое)
Е.1.1 Определяют кинетику НДС в рассматриваемой зоне элемента (компонента) ВКУ при исследуемом режиме нагружения или группе режимов нагружения.
Примечание - При определении кинетики НДС рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ фиксируют систему координат.
Е.1.2 Рассматриваемый режим (группа режимов) нагружения разбивают на L блоков таким образом, чтобы термосиловые условия нагружения (напряжения и температура) в начале и в конце каждого блока были одинаковы. Для каждого j-го блока
профиль нагружения определяют отдельно.Е.1.3 Деформацию в начальный момент рассматриваемого j-го блока нагружения принимают равной нулю
Е.1.4 На первом шаге нагружения j-го блока нагружения для текущего момента времени t рассчитывают эквивалентную деформацию
(Е.2)где
Е.1.5 Определяют момент времени t(1), когда достигают локальный максимум
. (Е.3)Значению
Е.1.6 Деформацию в момент времени t(1) рассматриваемого j-го блока нагружения рассчитывают по формуле
. (Е.4)Е.1.7 На втором шаге нагружения j-го блока нагружения для текущего момента времени t рассчитывают компоненты приращения деформации по формуле
, t > t(1), (Е.5)где
Е.1.8 На втором шаге нагружения j-го блока нагружения для текущего момента времени t рассчитывают эквивалентное приращение деформаций
по формулеЕ.1.9 Определяют момент времени t(2), когда достигают локальный максимум
. (Е.7)Значению
Е.1.10 Деформацию в момент времени t(2) рассматриваемого j-го блока нагружения рассчитывают по формуле
. (Е.8)Е.1.11 Определяют вектор деформаций, соответствующий моменту окончания второго шага нагружения (моменту времени t(2)), по формуле
, t = t(2). (Е.9)
Е.1.12 Расчет для i-го шага нагружения j-го блока нагружения выполняют аналогично Е.7 - Е.11. Для текущего момента времени t рассчитывают компоненты приращения деформации по формуле
, t > t(i-1), (Е.10)где
Е.1.13 На i-м шаге нагружения j-го блока нагружения для текущего момента времени t по формуле (Е.6) рассчитывают эквивалентное приращение деформаций
.Е.1.14 Определяют момент времени t(i), когда достигают локальный максимум
. (Е.11)Е.1.15 Деформацию в момент времени t(i) рассматриваемого j-го блока нагружения рассчитывают по формуле
. (Е.12)Е.1.16 Определяют вектор деформаций, соответствующий моменту окончания i-го шага нагружения (моменту времени t(i)), по формуле
, t = t(i-1). (Е.13)Е.1.17 Деформацию в конечный момент рассматриваемого j-го блока нагружения принимают равной нулю
, (Е.14)где nj - номер последнего шага рассматриваемого j-го блока нагружения.
Е.2.1 Формирование циклов нагружения (формирование размахов деформаций и количества циклов) проводят для каждого блока нагружения отдельно на основании полученных в Е.1 зависимостей
Е.2.2 Циклы нагружения при нестационарном нагружении формируют по "методу дождя" ("методу стока") по следующему алгоритму (блок-схема алгоритма показана на рисунке Е.1).
![]() при нестационарном нагружении по "методу дождя"
Е.2.2.1 Назначают точку старта S формируемого цикла как точку начала зависимости
Е.2.2.2 Выбирают текущий локальный экстремум (максимум или минимум) зависимости
Е.2.2.3 Если определено менее трех точек, то выполняют переход на шаг Е.2.2.2, иначе формируют размахи деформаций X и Y по следующим формулам
; (Е.15) , (Е.16)где X - размах деформации на текущем шаге;
Y - размах деформации на предыдущем шаге, примыкающий к размаху X.
Е.2.2.4 Сопоставляют значения размахов X и Y:
- если X меньше Y, то выполняют переход на шаг Е.2.2.2;
- если X равен или больше Y, то выполняют переход на шаг Е.2.2.5.
Е.2.2.5 Если размах Y содержит точку старта S, то выполняют переход на шаг Е.2.2.6; иначе размах Y считают как один цикл (N = 1); точки максимума и минимума размаха Y (a и b) исключают из рассмотрения и выполняют переход на шаг Е.2.2.3.
Е.2.2.6 Размах Y считают как полуцикл (N = 0,5); при этом исключают первую точку (точку a) размаха Y; точку старта S перемещают на вторую точку (точку b) размаха Y; затем выполняют переход на шаг Е.2.2.3.
Скорость деформирования в сформированном в соответствии с Е.2 цикле или полуцикле при циклическом нагружении рассчитывают по формуле
, (Е.17)где
Примечание - При определении длительности
Е.4 Пример расчета размахов деформаций, количества циклов и скорости деформирования
Е.4.1 Для показанной на рисунке Е.2 зависимости
![]() Примечание - На последнем шаге рассматриваемого блока нагружения (i равно 8) расчетное значение
и применение "метода дождя" для формирования
циклов нагружения
Е.4.1.1 Точку старта S назначают в точке a;
; ; X > Y. Y содержит точку S. Считают |a - b| как полуцикл (N = 0,5) и исключают точку a. Точку старта S назначают в точке b.Е.4.1.2
; ; X < Y.Е.4.1.3
; ; X >= Y. Считают |c - d| как один цикл (N = 1) и исключают точки c и d. Цикл формируют парой размахов |c - d| и частью |d - e|.Е.4.1.4
; ; Y > X.Е.4.1.5
; ; Y > X.Е.4.1.6
; ; X > Y. Считают |f - g| как один цикл и исключают точки f и g. Цикл формируют парой размахов |f - g| и частью |e - f|.Е.4.1.7
; ; X > Y. Y содержит точку S (точку b). Считают |b - e| как полуцикл и исключают точку b; S = e.Е.4.1.8
; ; Y > X. Другие данные отсутствуют.Е.4.1.9 Считают |e - h| как полуцикл, считают |h - k'| как полуцикл.
Е.4.1.10 Конец расчета.
Результаты расчета приведены в таблице Е.1.
Таблица Е.1
и скорости деформирования в цикле для зависимости
представленной на рисунке Е.2
(обязательное)
Ж.1 Область применения приложения
Настоящее приложение применимо для определения расчетных значений скорости радиационной ползучести материалов элементов (компонентов) ВКУ с повреждающей дозой нейтронного облучения F до 165 сна и диапазона температур облучения Tобл от 270 °C до 400 °C.
Ж.2 Расчет радиационной ползучести
Ж.2.1 Скорость радиационной ползучести
где B0 - константа материала, МПа-1;
F0 - нормирующий коэффициент, равный 1 сна;
dF/dt - скорость набора повреждающей дозы нейтронного облучения, сна/ч;
F - повреждающая доза нейтронного облучения, сна;
При расчете по формуле (Ж.1) скорость радиационного распухания с учетом влияния напряжений
Ж.2.2 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) в формуле (Ж.1):
- константа B0 равна 1·10-6 МПа-1;
- константа
(обязательное)
И.1 Область применения приложения
Настоящее приложение применимо для определения расчетных значений параметров сопротивления коррозионному растрескиванию материалов элементов (компонентов) ВКУ с повреждающей дозой нейтронного облучения F от 3 до 165 сна в диапазоне температур облучения от 270 °C до 350 °C и диапазоне температур эксплуатации T от 200 °C до 350 °C для температур эксплуатации T ниже температур облучения Tобл.
И.2 Расчет параметров сопротивления коррозионному растрескиванию
И.2.1 Дозовую зависимость порогового напряжения коррозионного растрескивания материалов ВКУ рассчитывают по формуле
где
Cc - параметр материала;
E - модуль упругости материала, МПа;
- приращение предела текучести материала, МПа;nc - параметр материала;
F - повреждающая доза нейтронного облучения, сна;
И.2.2 Время до зарождения трещины по механизму коррозионного растрескивания в материалах ВКУ при постоянной нагрузке выше порогового напряжения коррозионного растрескивания
где tf - время до инициации разрушения по механизму коррозионного растрескивания при постоянной нагрузке, ч;
И.2.3 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) значения параметров и коэффициентов в формулах (И.1) и (И.2) принимают по таблице И.1.
Таблица И.1
И.2.4 Значение приращения предела текучести материала
при повреждающей дозе нейтронного облучения F рассчитывают для температуры 350 °C по формуле , (И.3)где
- эффективный предел текучести материала при температуре 350 °C, МПа; - предел текучести материала в исходном состоянии при температуре 350 °C, МПа.Модуль упругости материала E в формулах (И.1) и (И.2) рассчитывают для температуры 350 °C по формуле (В.21).
(обязательное)
ПРИВОДЯЩЕЕ К ОБРАЗОВАНИЮ ЗОНЫ ПРЕДЕЛЬНОГО ОХРУПЧИВАНИЯ
К.1 Настоящее приложение используют для назначения критического значения радиационного распухания материала Sкрит, приводящего к образованию ЗПО в элементах (компонентах) ВКУ.
К.2 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) значение Sкрит принимают равным 0,05.
(обязательное)
ПРИ КОРРОЗИОННОМ РАСТРЕСКИВАНИИ
Л.1 Область применения приложения
Настоящее приложение применимо для определения расчетных значений скорости роста трещины при коррозионном растрескивании материалов элементов (компонентов) ВКУ с повреждающей дозой нейтронного облучения F от 0 до 165 сна и радиационным распуханием S до 5,0% в диапазоне температур облучения Tобл от 270 °C до 350 °C и диапазоне температур эксплуатации T от 20 °C до 350 °C для температур эксплуатации T ниже температур облучения Tобл.
Л.2 Расчет скорости роста трещины при коррозионном растрескивании
Л.2.1 Скорость роста трещины при коррозионном растрескивании dl/dt, мм/ч, материалов ВКУ в среде теплоносителя первого контура ВВЭР рассчитывают по формуле
где l - линейный размер расчетного дефекта (длина его малой или большой полуоси), мм;
t - время, ч;
K - коэффициент интенсивности напряжений,
;Л.2.2 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) константы
Таблица Л.1
Значения констант для формулы (Л.1)
(обязательное)
М.1 Область применения приложения
Настоящее приложение применимо для определения расчетных значений скорости роста трещины при радиационной ползучести материалов элементов (компонентов) ВКУ с повреждающей дозой нейтронного облучения F до 165 сна в диапазоне температур облучения Tобл от 270 °C до 400 °C и диапазоне температур эксплуатации T от 20 °C до 400 °C для температур эксплуатации T ниже температур облучения Tобл.
М.2 Расчет скорости роста трещины при радиационной ползучести
М.2.1 Скорость роста трещины при радиационной ползучести dl/dt, мм/ч; в материалах ВКУ рассчитывают по формуле
, (М.1)где l - линейный размер расчетного дефекта (длина его малой или большой полуоси), мм;
t - время, ч;
B0 - константа материала, МПа-1;
F0 - нормирующий коэффициент, равный 1 сна;
dF/dt - скорость набора повреждающей дозы нейтронного облучения, сна/ч;
F - повреждающая доза нейтронного облучения, сна;
KI - коэффициент интенсивности напряжений,
.Константы материала B0 и
М.2.2 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) константа
.(обязательное)
Н.1 Область применения приложения
Настоящее приложение применимо для определения расчетных значений скорости роста усталостной трещины в материалах элементов (компонентов) ВКУ с повреждающей дозой нейтронного облучения F от 0 до 165 сна и радиационным распуханием материала S до 5,0% в диапазоне температур облучения Tобл от 270 °C до 400 °C и диапазоне температур эксплуатации T от 20 °C до 400 °C для температур эксплуатации T ниже температур облучения Tобл.
Н.2 Расчет скорости роста усталостной трещины в материалах ВКУ без учета влияния среды теплоносителя первого контура ВВЭР
Н.2.1 Скорость роста усталостной трещины в материалах ВКУ для внутренних дефектов, не контактирующих с теплоносителем первого контура ВВЭР, рассчитывают по следующей процедуре.
Н.2.2 Рассчитывают размах КИН по формуле
где
;Kmax - максимальный КИН в цикле,
;Kmin - минимальный КИН в цикле,
.При значении Kmin меньше 0 принимают Kmin в формуле (Н.1) равным 0.
Н.2.3 Рассчитывают коэффициент асимметрии цикла напряжений по формуле
Н.2.4 Рассчитывают пороговый размах КИН по формуле
где
;kR - параметр материала.
Значения параметров
Таблица Н.1
Значения параметров для формулы (Н.3)
Н.2.5 Рассчитывают эффективную скорость роста усталостной трещины (скорость роста усталостной трещины без учета радиационного распухания) в материале ВКУ по формуле
где
- эффективная скорость роста усталостной трещины в материале, мм/цикл;l - линейный размер расчетного дефекта (длина его малой или большой полуоси), мм;
Cf и nf - коэффициенты уравнения Пэриса.
Коэффициент Cf в формуле (Н.4) для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ) рассчитывают по следующим формулам:
- для повреждающей дозы нейтронного облучения F не более 14 сна
- для повреждающей дозы нейтронного облучения F более 14 сна
. (Н.6)Коэффициент Cf для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) рассчитывают по следующим формулам:
- для повреждающей дозы нейтронного облучения F не более 4 сна
; (Н.7)- для повреждающей дозы нейтронного облучения F более 4 сна
В формулах (Н.5) - (Н.8) T - температура эксплуатации, °C.
Коэффициент nf в формуле (Н.4) для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) принимают равным 3,3.
Н.2.6 Рассчитывают скорость роста усталостной трещины в материале с учетом радиационного распухания рассчитывают по формуле
где
- скорость роста усталостной трещины в материале, мм/цикл;S - радиационное распухание материала, отн. ед.;
- коэффициент увеличения скорости роста усталостной трещины под влиянием радиационного распухания.Величину радиационного распухания материала S рассчитывают в соответствии с приложением А.
Коэффициент
в формуле (Н.9) рассчитывают по формулеН.3 Расчет скорости роста усталостной трещины в материалах ВКУ, контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР
Н.3.1 Скорость роста усталостной трещины в материалах ВКУ для поверхностных дефектов, контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, рассчитывают по следующей процедуре.
Н.3.2 Рассчитывают коэффициент увеличения скорости роста усталостной трещины под влиянием среды теплоносителя первого контура ВВЭР по формуле
где tr - время подъема нагрузки в цикле, ч;
Aenv - коэффициент материала, учитывающий влияние среды;
penv - коэффициент материала.
При tr свыше 1/6 ч, значение tr принимают равным 1/6 ч. Если рассчитанное по формуле (Н.11) значение
Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) принимают следующие значения коэффициентов в формуле (Н.11):
- коэффициент Aenv равен 2,74·10-5;
- коэффициент penv равен 0,5.
Н.3.3 Рассчитывают эффективную скорость роста усталостной трещины (скорость роста усталостной трещины без учета радиационного распухания) в материале ВКУ, контактирующем со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, по формуле
. (Н.12)Н.3.4 Рассчитывают скорость роста усталостной трещины в материале ВКУ, контактирующем со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, с учетом радиационного распухания по формуле
. (Н.13)Коэффициент
(обязательное)
П.1 Область применения приложения
Настоящее приложение применимо для определения расчетных значений статической трещиностойкости материалов элементов (компонентов) ВКУ с повреждающей дозой нейтронного облучения F от 0 до 165 сна и радиационным распуханием материала S до 5,0% в диапазоне температур облучения Tобл от 270 °C до 400 °C и диапазоне температур эксплуатации T от 20 °C до 400 °C для температур эксплуатации T ниже температур облучения Tобл.
П.2 Расчет статической трещиностойкости
П.2.1 Температурную зависимость статической трещиностойкости материалов ВКУ в исходном состоянии рассчитывают по формуле
где
T - температура эксплуатации, °C;
CJ - константа материала, мм;
П.2.2 Температурно-дозовую зависимость эффективной статической трещиностойкости (статической трещиностойкости без учета радиационного распухания) материалов ВКУ рассчитывают по формуле
, (П.2)где Jcэфф - эффективная статическая трещиностойкость материала, Н/мм;
F - повреждающая доза нейтронного облучения, сна;
CJ - константа материала, мм;
П.2.3 При повреждающих дозах нейтронного облучения свыше 14 сна и температурах эксплуатации ниже 80 °C эффективную статическую трещиностойкость материалов ВКУ принимают равной 15 Н/мм.
П.2.4 Температурно-дозовую зависимость статической трещиностойкости материалов ВКУ с учетом радиационного распухания рассчитывают по формуле
где Jc - статическая трещиностойкость материала, Н/мм;
S - радиационное распухание материала, отн. ед.;
Величину радиационного распухания материала S рассчитывают в соответствии с приложением А.
П.2.5 Для основного металла ВКУ (стали марок 08Х18Н10Т, 08Х16Н11М3 или 10Х16Н25МТ), а также для сварных швов ВКУ (выполненных сварочной проволокой марки Св-04Х19Н11М3 или электродами марки ЭА-400/10) механические свойства, константы и параметры в формулах (П.1) - (П.3) определяют следующим образом.
П.2.5.1 Предел текучести и предел прочности материалов ВКУ в исходном состоянии рассчитывают по формулам (В.1) и (В.2).
П.2.5.2 Температурно-дозовые зависимости эффективного предела текучести и эффективного предела прочности рассчитывают:
- по формулам (В.7) и (В.12) для стали марок 08Х18Н10Т и 10Х16Н25МТ;
- по формулам (В.8) и (В.13) для стали марки 08Х16Н11М3;
- по формулам (В.11) и (В.15) для сварных швов.
Таблица П.1
Значения констант для формулы (Н.2)
П.2.5.4 Параметр снижения статической трещиностойкости материала от радиационного распухания
. (П.4)(обязательное)
Р.1 Общие положения приложения
Р.1.1 В общем случае референсное напряжение
, (Р.1)где P - текущая нагрузка, Н;
Plim - предельная нагрузка, отвечающая несущей способности элемента, Н;
Р.1.2 При выборе схемы расчета референсного напряжения
- при rm/h >= 20 референсное напряжение
- при rm/h < 20 референсное напряжение
Р.1.3 При расчете НДС учитывают только первичные напряжения (от первичной нагрузки). Расчет НДС проводят для элемента (компонента) без дефекта.
Р.2 Внутренняя эллиптическая и поверхностная полуэллиптическая трещина в пластине
Р.2.1 В выбранном для оценки сечении элемента (компонента), в котором постулируется дефект, расчетным или аналитическим методом определяют распределение напряжений
, нормальных к плоскости сечения в момент времени t. Полученное в результате расчета распределение напряжений произвольного вида представляют в текущий момент времени t в виде двух составляющих: мембранного напряжения ![]() 1 - распределение напряжения
3 - изгибное напряжение
и его составляющих
Р.2.2 Мембранное напряжение
где h - толщина пластины, мм.
При
Р.2.3 Изгибное напряжение
При
Р.2.4 Общее напряжение
. (Р.4)Р.2.5 Референсное напряжение
где
; ;a - длина малой полуоси дефекта, мм;
c - длина большой полуоси дефекта, мм;
e - расстояние от большой оси дефекта до середины толщины пластины, мм.
Примечание - Расчет по формуле (Р.5) допускается проводить при изменении отношения (a/h) в диапазоне от 0 до 0,8 и отношении (e/h), большим или равным нулю.
![]() ![]() Рисунок Р.2 - Трещина в пластине
Р.2.6 Референсное напряжение
где
.Примечание - Расчет по формуле (Р.6) допускается проводить при изменении отношения (a/h) в диапазоне от 0 до 0,8.
Р.3 Четвертьэллиптическая трещина на внутренней поверхности узла, образованного двумя пластинами
Р.3.1 При рассмотрении четвертьэллиптической трещины принимают, что длины малой и большой полуосей эллипса равны между собой.
Р.3.2 В выбранном для оценки сечении элемента (компонента), в котором постулируют дефект (плоскость дефекта лежит в плоскости сечения), расчетным или аналитическим методом определяют распределение напряжений
нормальных к плоскости сечения в момент времени t (см. рисунок Р.3). Полученное в результате расчета распределение напряжений произвольного вида представляют в текущий момент времени t в виде двух составляющих: мембранного напряжения Р.3.3 Референсное напряжение рассчитывают по формуле (Р.5) при условии, что h определяют по рисунку Р.3 и что малая и большая полуось эллипса равны.
Примечание - Схематизация расчетного параметра h: x - координата, по которой задается распределение нормальных к трещине напряжений.
![]() поверхности узла, образованного двумя пластинами
Р.4 Полуэллиптическая трещина, расположенная на внутренней поверхности цилиндра в его диаметральной плоскости
Р.4.1 Геометрическая схема элемента (компонента) и дефекта в нем приведена на рисунке Р.4.
![]() a - глубина дефекта; 2c - длина дефекта;
(в радианах), расположенный симметрично плоскости
действия изгибающего момента
поверхности цилиндра в его диаметральной плоскости
Р.4.2 Референсное напряжение рассчитывают по формуле
где
N - осевое усилие, Н;
M - изгибающий момент в рассматриваемом поперечном сечении трубы, Н·мм;
Sтр - площадь поперечного сечения трубы, мм2;
Wтр - момент сопротивления в рассматриваемом поперечном сечении трубы, мм3;
sM, sbg и
, (Р.8)s'M - параметр, который рассчитывают по формуле
; (Р.9)s'bg - параметр, который рассчитывают по формуле
. (Р.10)Примечание - Расчет по формуле (Р.7) допускается проводить при изменении отношения (a/h) в диапазоне от 0 до 0,8 и величине
Р.5 Полуэллиптическая трещина на внутренней поверхности цилиндра, ориентированная вдоль его образующей
Р.5.1 Геометрическая схема элемента (компонента) с дефектом приведена на рисунке Р.5.
![]() a - глубина дефекта; 2c - длина дефекта
поверхности цилиндра, ориентированная вдоль его образующей
Р.5.2 Референсное напряжение рассчитывают по формуле
где
;Примечание - Расчет по формуле (Р.11) допускается проводить при изменении отношения (a/h) в диапазоне от 0 до 0,8.
Р.6 Четвертьэллиптическая трещина на внутренней поверхности узла, образованного пересечением двух цилиндров
Р.6.1 Геометрическая схема элемента (компонента) с дефектом приведена на рисунке Р.6.
Примечание - Схематизация расчетного параметра h.
![]() поверхности узла, образованного пересечением двух цилиндров
Р.6.2 При рассмотрении четвертьэллиптической трещины принимают, что длины малой и большой полуосей эллипса равны.
Р.6.3 Референсное напряжение рассчитывают по формуле (Р.11) при условии, что h определяется из рисунка Р.6.
Р.7 Сквозная трещина в пластине. Сквозная трещина в цилиндре, ориентированная вдоль образующей цилиндра
Р.7.1 Геометрическая схема элемента (компонента) с дефектом приведена на рисунке Р.7.
![]() 2c - длина дефекта
трещина в цилиндре, ориентированная вдоль его образующей
Р.7.2 Мембранное напряжение рассчитывают по формуле
, (Р.12)где B - половина ширины пластины, мм;
h - толщина пластины, мм;
Р.7.3 Референсное напряжение рассчитывают по формуле
, (Р.13)где
.Р.8 Сквозная трещина в диаметральной плоскости цилиндра
Р.8.1 Геометрическая схема элемента (компонента) с дефектом приведена на рисунке Р.8.
![]() 2c - длина дефекта;
расположенный симметрично плоскости действия
изгибающего момента
плоскости цилиндра
Р.8.2 Референсное напряжение рассчитывают по формуле (Р.7), в которой параметры sM, sbg и
; (Р.14)параметр s'M рассчитывают по формуле
; (Р.15)параметр s'bg рассчитывают по формуле
. (Р.16)(рекомендуемое)
НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТРОЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ
ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ВЫГОРОДКИ
С.1 Область применения приложения
Настоящее приложение применимо для определения фактического значения параметра cD в зависимости от радиационного распухания (А.1) для снижения консервативности расчетов применительно к выгородке конкретного энергоблока с ВВЭР-1000, ВВЭР-1200, ВВЭР-ТОИ.
С.2 Общие положения процедуры
С.2.1 При определении фактического значения параметра радиационного распухания материала cD объектом анализа является выгородка реактора в виде цилиндрической сборки высотой Zb из нескольких колец, поперечное сечение внутренней поверхности которых повторяет конфигурацию активной зоны реактора и имеет 90 вертикальных ребер, образованных пресечением соседних вертикальных граней выгородки.
С.2.2 Положение ребер выгородки в поперечном сечении задают в полярной системе координат, центр которой совпадает с проекцией центральной вертикальной оси выгородки, и определяется азимутальным углом
С.2.3 Используют понятие "типовое ребро" - ребро, которое в соответствии с проектом геометрически отличается от прочих ребер в пределах сектора в 1/12 части выгородки, ограниченной плоскостями симметрии, и повторяется в других секторах (в том числе зеркально).
С.2.4 Каждое ребро обозначают парой чисел (i; j): i - характеризует порядковый номер типового ребра в пределах сектора, j - характеризует порядковый номер сектора. Схема секторов и обозначения ребер в секторе показана на рисунке С.1.
Примеры
1 Ребро (4;2) имеет азимутальный угол
2 Ребро (1;1) имеет азимутальный угол
![]() по секторам выгородки
С.2.5 Для определения фактического значения параметра радиационного распухания материала cD проводят:
- контроль изменения геометрических размеров выгородки, время проведения которого определяют в соответствии с подразделами Б.3 и Б.4 приложения Б;
- серию расчетов изменения геометрических размеров выгородки за счет радиационных распухания и ползучести ее материала за время от начала эксплуатации до момента времени проведения контроля геометрических размеров выгородки.
Примечания
1 Первый расчет проводят до проведения контроля текущих размеров выгородки и используют для назначения высотных координат сечений, в которых проводят контроль.
2 Повторные расчеты проводят после проведения контроля текущих размеров выгородки и используют для определения фактического значения параметра радиационного распухания материала cD.
С.3 Процедура расчетного определения изменения геометрических размеров выгородки
С.3.1 В качестве геометрических размеров выгородки на момент начала эксплуатации используют ее проектные размеры.
С.3.2 Расчетное изменение геометрических размеров выгородки определяют посредством расчета в упруго-вязкопластической постановке с учетом радиационного распухания и радиационной ползучести для реализованных топливных загрузок на временном интервале от начала эксплуатации до момента проведения контроля изменения геометрических размеров выгородки.
Расчет проводят МКЭ (допускается использовать другие численные методы) в геометрически нелинейной постановке. Определяющие уравнения для упруго-вязкопластического расчета приведены в приложении Д. Радиационное распухание и радиационную ползучесть учитывают в соответствии с приложениями А и Ж.
Примечание - При проведении первого расчета для назначения высотных координат сечений, в которых проводят контроль, в качестве значения cD используют значение
С.3.3 По результатам расчета определяют расчетные значения расстояний от центральной оси выгородки до ее типовых ребер
С.3.4 Для каждого кольца выгородки (далее k-го кольца) определяют поперечное сечение, в котором смещение типовых ребер в направлении центральной оси выгородки максимально. Положение этого сечения задают высотной координатой
Примечание - Начало оси высотных координат помещают в плоскости верхнего торца выгородки.
С.3.5 В сечении с координатой
С.3.5.1 Если расчет по С.3.2 выполняют для сектора в 1/12 часть выгородки, то перемещения типовых ребер рассчитывают по формуле
, (С.1)где
С.3.5.2 Если расчет по С.3.2 выполняется для всей выгородки, то перемещения типовых ребер рассчитывают по формуле
, (С.2)где
Величину
, (С.3)где
С.4 Процедура определения изменения геометрических размеров выгородки по результатам контроля
С.4.1 При проведении контроля изменения геометрических размеров выгородки в каждом поперечном сечении с высотной координатой
Примечание - Для повышения надежности определения расстояния до каждого ребра выгородки рекомендуется определять его как среднее арифметическое по результатам не менее двух измерений в каждом измеряемом сечении k-го кольца выгородки.
С.4.2 Чтобы подтвердить, что сечение, в котором проводят измерения, имеет максимальные в пределах кольца смещения ребер в направлении центральной оси выгородки, определяют расстояния до ребер выгородки в пяти равномерно распределенных по высоте сечениях, крайние из которых отстоят от торцов кольца на величину от 5% до 15% высоты кольца Zb. Если в результате показано, что высотная координата сечения, в котором смещения ребер в направлении центральной оси выгородки максимальны, отличается от высотной координаты, заданной в С.3.4, то эту координату принимают как
С.4.3 В сечении с высотной координатой
С.4.3.1 Если согласно подразделу Б.2 приложения Б есть сведения о фактической геометрии выгородки на момент начала эксплуатации, то перемещения типовых ребер рассчитывают по формуле
, (С.4)где
Величину
, (С.5)где
Величину
, (С.6)где
Величину
. (С.7)Величину
. (С.8)С.4.3.2 Если сведения о фактических геометрических размерах выгородки на момент начала эксплуатации отсутствуют, то перемещения типовых ребер рассчитывают по формуле
, (С.9)где
Величину
. (С.10)С.5 Процедура корректировки значения параметра cD
С.5.1 Параметр cD определяют для материала каждого кольца выгородки как значение, которое при изменении cD в интервале от
С.5.2 В качестве первого приближения используют значения
С.5.3 Фактическое значение параметра радиационного распухания материала cfD для материала выгородки принимают равным наибольшему из значений cD, полученных для всех колец выгородки.
С.5.4 Допускается проводить анализ прочности выгородки, используя индивидуальные значения параметра cD для каждого из колец выгородки, полученные в соответствии с С.5.1, С.5.2.
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/gost-r_gosudarstvennyj-standart/23/gost_80553.html
На правах рекламы:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||