Оценка кинетики трещины в сварном шве СШ № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности
Представлены результаты моделирования кинетики трещины парогенераторов ПГВ-1000 реакторных блоков ВВЭР-1000 АЭС, рассчитанные по ресурсу пластичности при нормальных условиях эксплуатации и гидроиспытаниях. Показано, что предложенный подход к расчету кинетики трещины позволяет получить консерватив...
Saved in:
| Published in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112731 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Оценка кинетики трещины в сварном шве СШ № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности / Г.В. Степанов, А.В. Широков // Проблемы прочности. — 2014. — № 3. — С. 96-105. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859638065402740736 |
|---|---|
| author | Степанов, Г.В. Широков, А.В. |
| author_facet | Степанов, Г.В. Широков, А.В. |
| citation_txt | Оценка кинетики трещины в сварном шве СШ № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности / Г.В. Степанов, А.В. Широков // Проблемы прочности. — 2014. — № 3. — С. 96-105. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | Представлены результаты моделирования кинетики трещины парогенераторов ПГВ-1000
реакторных блоков ВВЭР-1000 АЭС, рассчитанные по ресурсу пластичности при нормальных
условиях эксплуатации и гидроиспытаниях. Показано, что предложенный подход к расчету
кинетики трещины позволяет получить консервативную оценку долговечности элементов
конструкций, в том числе с учетом коррозионного воздействия.
Наведено результати моделювання кінетики тріщини парогенераторів ПГВ-1000
реакторних блоків ВВЕР-1000 АЕС, що розраховані за ресурсом пластичності за
нормальних умов експлуатації та при гідровипробуваннях. Показано, що запропонований підхід до розрахунку кінетики тріщини дозволяє отримати консервативну оцінку
довговічності елементів конструкцій, у тому числі з урахуванням корозійного впливу.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:18:22Z |
| format | Article |
| fulltext |
ÓÄÊ 539.4
Îöåíêà êèíåòèêè òðåùèíû â ñâàðíîì øâå ÑØ ¹ 111 ñîåäèíåíèÿ êîë-
ëåêòîðà ñ ïàòðóáêîì êîðïóñà ïàðîãåíåðàòîðà ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷íîñòè
Ã. Â. Ñòåïàíîâ, À. Â. Øèðîêîâ
Èíñòèòóò ïðîáëåì ïðî÷íîñòè èì. Ã. Ñ. Ïèñàðåíêî ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ, Óêðàèíà
Ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ êèíåòèêè òðåùèíû ïàðîãåíåðàòîðîâ ÏÃÂ-1000
ðåàêòîðíûõ áëîêîâ ÂÂÝÐ-1000 ÀÝÑ, ðàññ÷èòàííûå ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷íîñòè ïðè íîðìàëüíûõ
óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè è ãèäðîèñïûòàíèÿõ. Ïîêàçàíî, ÷òî ïðåäëîæåííûé ïîäõîä ê ðàñ÷åòó
êèíåòèêè òðåùèíû ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü êîíñåðâàòèâíóþ îöåíêó äîëãîâå÷íîñòè ýëåìåíòîâ
êîíñòðóêöèé, â òîì ÷èñëå ñ ó÷åòîì êîððîçèîííîãî âîçäåéñòâèÿ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ÏÃÂ-1000, ìîäåëèðîâàíèå êèíåòèêè òðåùèíû, ðåñóðñ ïëàñòè÷íîñòè.
Ââåäåíèå. Ïðè äëèòåëüíîñòè ýêñïëóàòàöèè ïàðîãåíåðàòîðîâ ÏÃÂ-1000 ðåàêòîð-
íûõ áëîêîâ ÂÂÝÐ-1000 ÀÝÑ çíà÷èòåëüíî íèæå ðàñ÷åòíîé îáíàðóæåíû ïîâðåæäåíèÿ
óçëîâ ïðèâàðêè “ãîðÿ÷åãî” êîëëåêòîðà ê ïàòðóáêó ïàðîãåíåðàòîðà (ÏÃ) â îáëàñòÿõ
íàèáîëüøåé èíòåíñèâíîñòè íàïðÿæåíèé [1, 2]. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïîâðåæäåíèÿ (òðå-
ùèíû) ëîêàëèçîâàíû ïðàêòè÷åñêè â îäíèõ è òåõ æå ìåñòàõ óçëà ïðèâàðêè, êîòîðûé
ýêñïëóàòèðóåòñÿ íà ðàçíûõ ÀÝÑ. Ïðèâàðêà âûïîëíÿåòñÿ ïî ðàçíûì òåõíîëîãèÿì
(ñèììåòðè÷íàÿ è íåñèììåòðè÷íàÿ ðàçäåëêà êðîìîê ñîåäèíåíèÿ, àâòîìàòè÷åñêàÿ è
ðó÷íàÿ ñâàðêà, ïðåäâàðèòåëüíàÿ íàïëàâêà êðîìîê è áåç òàêîâîé). Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò
î ñóùåñòâîâàíèè îáùèõ ïðè÷èí äàííîãî ÿâëåíèÿ, à òàêæå î òîì, ÷òî íå âñå îñîáåí-
íîñòè íàãðóæåíèÿ è äåôîðìèðîâàíèÿ ìàòåðèàëà â îáëàñòè óçëà ïðèâàðêè ó÷èòû-
âàëèñü ïðè åãî ïðî÷íîñòíîì ðàñ÷åòå íà ñòàäèè ïðîåêòèðîâàíèÿ.  ÷àñòíîñòè, íå-
äîñòàòî÷íî ó÷èòûâàëîñü âëèÿíèå êîððîçèîííûõ ïðîöåññîâ, êîòîðûå ïðèâîäèëè ê
ñíèæåíèþ ïðåäåëüíîé ïëàñòè÷íîñòè ìåòàëëà [3, 4].
Ïî ðåçóëüòàòàì ðàñ÷åòîâ óñòàíîâëåíî, ÷òî ìàêñèìàëüíûå ðàñòÿãèâàþùèå íàïðÿ-
æåíèÿ äîñòèãàþòñÿ íà âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè “êàðìàíà” (êîëüöåâîé çàçîð ìåæäó
êîëëåêòîðîì è ïàòðóáêîì ÏÃ) â ëîêàëüíîé îáëàñòè íèæå ëèíèè ñîïðÿæåíèÿ ãàëòåëè ñ
âíóòðåííåé öèëèíäðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòüþ ïàòðóáêà Ïà ñî ñòîðîíû ðàñòÿíóòîé
÷àñòè ãèáà ãëàâíîãî öåíòðàëüíîãî òðóáîïðîâîäà [4]. Ýòî ñîîòâåòñòâóåò ìåñòó ôàêòè-
÷åñêîãî ðàçðóøåíèÿ, íàáëþäàâøåãîñÿ íà âñåõ ïîâðåæäåííûõ Ïà ñ îáðàçîâàíèåì
òðåùèíîïîäîáíûõ äåôåêòîâ.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå íà áàçå îöåíêè íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ
(ÍÄÑ) óçëà ïðèâàðêè ñ òðåùèíàìè ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü ðàñ÷åòà èõ ðàçâèòèÿ íà
îñíîâàíèè èñ÷åðïàíèÿ ðåñóðñà ïëàñòè÷íîñòè ìåòàëëà [5–7] c ó÷åòîì ýêñïåðèìåí-
òàëüíûõ äàííûõ î âëèÿíèè êîððîçèîííîãî âîçäåéñòâèÿ íà ðåñóðñ ïëàñòè÷íîñòè [3, 4].
Îáùèå ïîëîæåíèÿ. Äëÿ îöåíêè äîëãîâå÷íîñòè ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèé áåç
òðåùèí ïðè öèêëè÷åñêîì íàãðóæåíèè èñïîëüçóþòñÿ çàâèñèìîñòè (5.25) [6], îïðåäå-
ëÿþùèå ñâÿçü äîïóñòèìîé àìïëèòóäû óñëîâíî óïðóãèõ íàïðÿæåíèé [� aF ] ñ ÷èñëîì
öèêëîâ íàãðóæåíèÿ N 0.
Íåëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü ÷èñëà öèêëîâ äî çàðîæäåíèÿ òðåùèíû îò ïðèðàùåíèÿ
ýêâèâàëåíòíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè çà öèêë íàãðóæåíèÿ (��eq ) îïðåäåëÿåòñÿ
âûðàæåíèåì N ZT
p� � �[ ln ( ) ( )]1 100 4 2�� , ãäå ZT – îòíîñèòåëüíàÿ ïëîùàäü ïî-
ïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ îáëàñòè øåéêè (â %) ïðè ðàñòÿæåíèè.
Ôðàêòîãðàôèÿ îáðàçöîâ ïîñëå óñòàëîñòíîãî ðàçðóøåíèÿ ïîêàçûâàåò, ÷òî äëÿ
êàæäîãî ìàòåðèàëà ñóùåñòâóåò òàêàÿ ñêîðîñòü ðîñòà òðåùèíû, íà÷èíàÿ ñ êîòîðîé åå
ïðèðàùåíèå ïðîèñõîäèò íà êàæäîì öèêëå. Ïîä ðîñòîì òðåùèíû ñëåäóåò ïîíèìàòü
© Ã. Â. ÑÒÅÏÀÍÎÂ, À. Â. ØÈÐÎÊÎÂ, 2014
96 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3
óâåëè÷åíèå åå äëèíû íà �à ïðè äåôîðìàöèè ìàòåðèàëà â îáëàñòè äâèæåíèÿ òðå-
ùèíû � �f �� �ln ( ),1 � f – èñòèííàÿ äåôîðìàöèÿ, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ðàçðóøåíèþ;
�� ZT 100. Äëÿ êîíñòðóêöèîííûõ ñòàëåé ýòà ñêîðîñòü ñîñòàâëÿåò 0,1 ìêì çà öèêë
[8].
Íàêîïëåíèå ýêâèâàëåíòíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè â ïðåäñòàâèòåëüíîì îáúå-
ìå ðàäèóñà � (îáëàñòü ìåòàëëà â âåðøèíå òðåùèíû, â êîòîðîé äåôîðìàöèÿ ïðè-
íèìàåòñÿ îäíîðîäíîé) îïðåäåëÿåòñÿ ÷èñëîì öèêëîâ äî çàðîæäåíèÿ òðåùèíû N �
� � �f eq� (ðèñ. 1). Ðîñò òðåùèíû íà âåëè÷èíó � (ïðè ëèíåéíîì ñóììèðîâàíèè
ïîâðåæäåíèé) îïðåäåëÿåòñÿ ÷èñëîì öèêëîâ N a� � � . Ñëåäîâàòåëüíî, èç ðàâåíñòâà
� � �� �à f eq� ïîëó÷èì
�
�
a
da
dN
eq
f
� � �
�
�
. (1)
Ïðè íåëèíåéíîì ñóììèðîâàíèè ïîâðåæäåíèé èç ðàâåíñòâà � �a f eq( ) ( )� � �2 24�
[5] ñëåäóåò
� �a da dN eq f� � � � �( ) .4 2
(2)
Ðàñ÷åòíîå èçìåíåíèå ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ïðè èñïîëüçîâàíèè ìåòîäà êî-
íå÷íûõ ýëåìåíòîâ (ÌÊÝ) çàâèñèò îò ðàçìåðîâ ñèíãóëÿðíûõ ýëåìåíòîâ r1. Ñëåäî-
âàòåëüíî, äëÿ îöåíêè ñêîðîñòè öèêëè÷åñêîãî ðîñòà òðåùèíû ñ ïîìîùüþ ÌÊÝ
íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü ïðèðàùåíèå äåôîðìàöèè ��eq è âåëè÷èíó � ïðè çàäàííîì
ðàçìåðå ñèíãóëÿðíîãî ýëåìåíòà r1. Ïðåäëîæåííûé ïîäõîä ÿâëÿåòñÿ îáùèì äëÿ îïðå-
äåëåíèÿ çàðîæäåíèÿ òðåùèíû è åå ïîäðàñòàíèÿ ïðè öèêëè÷åñêîì íàãðóæåíèè.
Ìîäåëèðîâàíèå êèíåòèêè òðåùèíû äëÿ ó÷àñòêà òðóáû ñ êîëüöåâîé êðàå-
âîé òðåùèíîé. Äëÿ îöåíêè ïðèðàùåíèÿ äåôîðìàöèè çà öèêë íàãðóæåíèÿ è ðàäèóñà
ïëàñòè÷åñêîé îáëàñòè èñïîëüçîâàëè ðåçóëüòàòû ÷èñëåííûõ ðàñ÷åòîâ ó÷àñòêà òðóáû
(íàðóæíûé äèàìåòð 1334 ìì, òîëùèíà ñòåíêè 72 ìì, äëèíà 144 ìì) ñ êîëüöåâîé
êðàåâîé òðåùèíîé ðàçìåðîì 9 ìì îò âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè òðóáû â öåíòðàëüíîì
ñå÷åíèè (ðèñ. 2).
Äëÿ òðóáû èç ñòàëè 10ÃÍ2ÌÔÀ ïðè òåìïåðàòóðå 350 Ñ[6] ïðåäåë òåêó÷åñòè � ò
è ìîäóëü äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ Ì ðàâíû 295 ÌÏà, ìîäóëü óïðóãîñòè
Å � 200 ÃÏà.
Îñåñèììåòðè÷íàÿ êîíå÷íîýëåìåíòíàÿ ìîäåëü ðàñ÷åòà âêëþ÷àåò ÷åòâåðòü ó÷àñòêà
òðóáû ñ òðåùèíîé (ðèñ. 2). Â âåðøèíå òðåùèíû èñïîëüçîâàëè øåñòü ñèíãóëÿðíûõ
ýëåìåíòîâ ðàäèóñîì r1 � 60...300 ìêì.
Óñëîâèÿ íàãðóæåíèÿ îïðåäåëÿþòñÿ íóëåâûì îñåâûì ïåðåìåùåíèåì íà ëèíèè
ïðîäîëæåíèÿ òðåùèíû è îñåâîé íàãðóçêîé íà òîðöå òðóáû, èçìåíÿþùåéñÿ â äèàïà-
çîíå 0...275 ÌÏà.
Ðèñ. 1. Ñõåìà ðîñòà ýêâèâàëåíòíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè â óñòüå òðåùèíû çà öèêë
íàãðóæåíèÿ.
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3 97
Îöåíêà êèíåòèêè òðåùèíû ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷íîñòè ...
Ïðåäïîëàãàëè, ÷òî óñëîâèÿ ðàçðóøåíèÿ îïðåäåëÿþòñÿ ìàêñèìàëüíîé âåëè÷èíîé
ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè â îäíîì èç ñèíãóëÿðíûõ ýëåìåíòîâ, è ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîð-
ìàöèÿ ïðè ðàçðóøåíèè áëèçêà ê ïðåäåëüíîé ïëàñòè÷íîñòè ìåòàëëà.
Ïðè èñïîëüçîâàíèè ÌÊÝ ñ ïðèëåãàþùèìè ê âåðøèíå òðåùèíû ñèíãóëÿðíûìè
ýëåìåíòàìè íàïðÿæåíèÿ è äåôîðìàöèè â êàæäîì èç íèõ ðàâíû. Ñëåäîâàòåëüíî,
ýêâèâàëåíòíàÿ äåôîðìàöèÿ â âåðøèíå òðåùèíû ÿâëÿåòñÿ óñðåäíåííîé äåôîðìàöèåé,
ñîîòâåòñòâóþùåé ðàçìåðó ýòèõ ýëåìåíòîâ. Åå èçìåíåíèå ïðè öèêëè÷åñêîì íàãðó-
æåíèè çàâèñèò îò íàãðóçêè è ðàçìåðà ïîñëåäíèõ (ðèñ. 3). Ðàçìàõ �K J , âû÷èñëåííûé
ïî J-èíòåãðàëó, ñîñòàâëÿåò 88 ÌÏà ì 1/2
.
Íà ðèñ. 4 ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà èíòåíñèâíîñòè íàïðÿæåíèé
(ÊÈÍ) îò íàãðóçêè ïðè âåëè÷èíå r1 60� , 150 è 300 ìêì â âåðøèíå êðàåâîé òðåùèíû
ðàçìåðîì 9 ìì. Èç äàííûõ ðàñ÷åòîâ ñëåäóåò:
ïðè èçìåíåíèè öèêëè÷åñêîé íàãðóçêè ðàçâèòèå äåôîðìàöèè ñîïðîâîæäàåòñÿ
äåôîðìàöèîííûì óïðî÷íåíèåì, ÷òî ïðèâîäèò ê âûðàâíèâàíèþ äåôîðìàöèé ïî ñèíãó-
ëÿðíûì ýëåìåíòàì. Ïðè òàêîì óïðî÷íåíèè óñëîâèÿ ðàçðóøåíèÿ ïðè öèêëè÷åñêîì
íàãðóæåíèè ìîãóò íå ñîâïàäàòü ñ óñëîâèÿìè ðàçðóøåíèÿ ïðè ìîíîòîííîì íàãðó-
æåíèè;
ïðè ñîõðàíåíèè öèêëè÷åñêîé íàãðóçêè ïðèðàùåíèå âåëè÷èíû óñðåäíåííîé ýêâè-
âàëåíòíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè â âåðøèíå òðåùèíû çà öèêë íàãðóæåíèÿ ïðè-
ìåðíî îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî ðàçìåðó ñèíãóëÿðíûõ ýëåìåíòîâ (ðèñ. 3). Ïðèðà-
ùåíèå ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè çà öèêë ñíèæàåòñÿ ñ ðîñòîì ïðåäåëà òåêó÷åñòè;
Ðèñ. 2. Ðàñ÷åòíàÿ ìîäåëü ÷åòâåðòè òðóáû ñ òðåùèíîé (à) è ðàçáèâêà íà ýëåìåíòû â îáëàñòè
òðåùèíû (á).
à á
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü ïðèðàùåíèÿ ýêâèâàëåíòíîé äåôîðìàöèè çà öèêë íàãðóçêè îò r1 ïðè
�KJ � 88 ÌÏà ì1.2
.
98 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3
Ã. Â. Ñòåïàíîâ, À. Â. Øèðîêîâ
ïðè ïîâûøåíèè íàãðóçêè çíà÷åíèÿ ÊÈÍ íå çàâèñÿò îò ðàçìåðîâ ñèíãóëÿðíûõ
ýëåìåíòîâ â äèàïàçîíå 60...300 ìêì (ðèñ. 4).
Ðàñ÷åòíàÿ âåëè÷èíà ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè â âåðøèíå òðåùèíû, îïðåäåëåí-
íàÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ÌÊÝ, çàâèñèò îò ðàçìåðà ñèíãóëÿðíûõ ýëåìåíòîâ. Ñëåäî-
âàòåëüíî, èõ ðàçìåð ñóùåñòâåííî âëèÿåò íà ðîñò ýêâèâàëåíòíîé äåôîðìàöèè. Ó÷èòû-
âàÿ, ÷òî îáëàñòü ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè â îáðàçöàõ (ïðè îäíîîñíîì ðàñòÿæåíèè),
ïî êîòîðîé îïðåäåëÿåòñÿ ïðåäåëüíàÿ äåôîðìàöèÿ â øåéêå, ñîîòâåòñòâóåò ïðåäñòàâè-
òåëüíîìó îáúåìó ìåòàëëà (â ïîïåðå÷íîì ñå÷åíèè áîëåå äåñÿòè ðàçìåðîâ ñòðóêòóðíûõ
ýëåìåíòîâ, íàïðèìåð çåðåí), åå ñîïîñòàâëåíèå ñ ïðåäåëüíîé äåôîðìàöèåé â âåðøèíå
òðåùèíû âîçìîæíî òîëüêî ïðè àíàëîãè÷íîì îáúåìå. Ïîýòîìó äëÿ îöåíêè ïëàñòè-
÷åñêîé äåôîðìàöèè åãî ðàçìåð äîëæåí áûòü ðàâíûì èëè áîëüøèì ïðåäñòàâèòåëüíîãî
îáúåìà.
Ðåçóëüòàòû ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ïðè ñèíãóëÿðíûõ ýëåìåíòàõ ðàäèóñà
r1 60 300� ... ìêì, îïðåäåëÿþùèõ ðîñò ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè çà öèêë íàãðóæåíèÿ,
ñîãëàñóþòñÿ ñ äàííûìè ðàñ÷åòîâ ïî çàâèñèìîñòè (1) ïðè ýôôåêòèâíîì ðàäèóñå ïðåä-
ñòàâèòåëüíîãî îáúåìà ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè �, êîòîðûé çàâèñèò îò r1 (ðèñ. 5).
Ýòà çàâèñèìîñòü ñîõðàíÿåòñÿ ïðè èçìåíåíèè ïðåäåëà òåêó÷åñòè îò 295 äî 345 ÌÏà,
ò.å. õàðàêòåðèçóåò äàííûé ìåòàëë.
Ïðèíèìàåòñÿ, ÷òî ÷èñëî öèêëîâ äî çàðîæäåíèÿ òðåùèíû (çàâèñèìîñòü Êîô-
ôèíà–Ìýíñîíà) è ñêîðîñòü ðîñòà òðåùèíû (çàâèñèìîñòü Ïàðèñà–Ýðäîãàíà) îïðåäå-
ëÿþòñÿ åäèíîé çàâèñèìîñòüþ îò ïðèðàùåíèÿ íåóïðóãîé ýêâèâàëåíòíîé äåôîðìàöèè â
âåðøèíå òðåùèíû.
Ðàçìåð îáëàñòè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ó âåðøèíû òðåùèíû rp , çàâèñÿùèé
îò àìïëèòóäû ÊÈÍ, îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü ÊÈÍ îò íàãðóçêè ïðè âåëè÷èíå r1 60� , 150 è 300 ìêì â âåðøèíå êðàåâîé
òðåùèíû ðàçìåðîì 9 ìì.
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü ìåæäó r1 è ðàäèóñîì ïðåäñòàâèòåëüíîãî îáúåìà � â âåðøèíå òðåùèíû.
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3 99
Îöåíêà êèíåòèêè òðåùèíû ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷íîñòè ...
r
K
p � 1
2
26�� ò
, (3)
ãäå K1 – ÊÈÍ ïðè ïëîñêîì äåôîðìèðîâàííîì ñîñòîÿíèè.
Âëèÿíèå àìïëèòóäû ÊÈÍ �K1 íà ñêîðîñòü ðîñòà òðåùèíû ãëóáèíîé à çà öèêë
íàãðóæåíèÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ðåêîìåíäàöèÿìè [7] îïðåäåëÿåòñÿ çàâèñèìîñòüþ (ìîäåëü
Âîëêåðà, ìîäèôèêàöèÿ óðàâíåíèÿ Ïàðèñà ñ ó÷åòîì êîýôôèöèåíòà àñèììåòðèè öèêëà
R K K� min max ):
da dN C K R m� 0 1
1 2[ ) ] ,/� �
� (4)
ãäå C0, m – îïûòíûå õàðàêòåðèñòèêè ñâîéñòâ ìàòåðèàëà.
×èñëî öèêëîâ äî ðàçðóøåíèÿ ïðåäñòàâèòåëüíîãî îáúåìà áóäåò
N eq� � �[ ln( ) ] ,1 4 2� ��
à ñêîðîñòü ðîñòà òðåùèíû da dN N� � .
Íà ðèñ. 6 ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ðîñòà êîëüöåâîé êðàåâîé òðåùèíû
ðàçìåðîì 9 ìì â ïàòðóáêå ÏÃÂ-1000 îò àìïëèòóäû ÊÈÍ ïðè öèêëè÷åñêîì íàãðó-
æåíèè, ïîñòðîåííàÿ ïî óðàâíåíèþ (4) è ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ïðè
� ò � �Ì 295 ÌÏà, r1 300� ìêì, �� 100 ìêì. Âèäíî, ÷òî îöåíêà ñêîðîñòè ðîñòà
òðåùèíû ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷íîñòè ìåòàëëà â âåðøèíå òðåùèíû â ðåæèìå öèêëè-
÷åñêîãî íàãðóæåíèÿ ïðè ÊÈÍ âûøå 50 ÌÏà ì 1/2
áëèçêà ê ðàñ÷åòíîé âåëè÷èíå ïî
ôîðìóëå (4). Ïðåäëîæåííûé ïîäõîä ê ðàñ÷åòó ñêîðîñòè ðîñòà òðåùèíû â ïðîöåññå
ïîâòîðíî-ñòàòè÷åñêèõ öèêëîâ óïðóãîïëàñòè÷åñêîãî íàãðóæåíèÿ ó÷àñòêà òðóáû ñ
òðåùèíîé, îñíîâàííûé íà ó÷åòå ðåñóðñà ïëàñòè÷íîñòè ìàòåðèàëà â âåðøèíå òðåùè-
íû, ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü êîíñåðâàòèâíóþ îöåíêó äîëãîâå÷íîñòè ýëåìåíòîâ êîíñòðóê-
öèé (ðèñ. 6). Çàâèñèìîñòü ÷èñëà öèêëîâ íàãðóæåíèÿ îò ðåñóðñà ïëàñòè÷åñêîé äåôîð-
ìàöèè ïðè çàðîæäåíèè òðåùèíû è åå ðàçâèòèè îïðåäåëÿåòñÿ ïðèðàùåíèåì ýêâè-
âàëåíòíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè çà öèêë íàãðóæåíèÿ.
Ìîäåëèðîâàíèå êèíåòèêè òðåùèíû â ñâàðíîì øâå ÑØ ¹ 111 óçëà ñîåäè-
íåíèÿ êîëëåêòîðà ñ ïàòðóáêîì êîðïóñà ÏÃ. Äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ êèíåòèêè ÍÄÑ â
óçëå èñïîëüçîâàëè îñåñèììåòðè÷íóþ ñõåìó íàãðóæåíèÿ (ðèñ. 7). Âñå âíóòðåííèå
ïîâåðõíîñòè êîðïóñà ÏÃ, âêëþ÷àÿ ðàñïîëîæåííóþ â íåì íàðóæíóþ ïîâåðõíîñòü
êîëëåêòîðà, è áåðåãà òðåùèíû íàãðóæåíû äàâëåíèåì Ð2, äåéñòâèå óäàëåííîé ÷àñòè
êîðïóñà ìîäåëèðóåòñÿ íàïðÿæåíèåì â åãî ñòåíêå � r R s P� 0 5 0 2, ( ) , ãäå s – òîëùèíà
Ðèñ. 6. Çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ðîñòà êîëüöåâîé êðàåâîé òðåùèíû îò ðàçìàõà ÊÈÍ ïðè öèêëè-
÷åñêîì íàãðóæåíèè, ðàññ÷èòàííàÿ ïî óðàâíåíèþ (4) – êðèâàÿ 1 è ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷íîñòè ïðè
� ò � �Ì 295 ÌÏà, r1 300� ìêì, � �100 ìêì – êðèâàÿ 2.
100 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3
Ã. Â. Ñòåïàíîâ, À. Â. Øèðîêîâ
ñòåíêè ñôåðè÷åñêîé îáîëî÷êè, ìîäåëèðóþùåé êîðïóñ ÏÃ; R0 – åå ðàäèóñ, ïðèíÿò
ðàâíûì 4 ì, ò.å. óäâîåííîìó ðàäèóñó êîðïóñà ÏÃ, äëÿ ó÷åòà âëèÿíèÿ ðàçëè÷íîé
êðèâèçíû öèëèíäðè÷åñêîãî êîðïóñà Ïà â îñåâîì è îêðóæíîì íàïðàâëåíèè â îáëàñòè
åãî ñîåäèíåíèÿ ñ ïàòðóáêîì. Îïîðà íà êðóãîâîé ãðàíèöå ñôåðè÷åñêîãî ó÷àñòêà
îáîëî÷êè îãðàíè÷èâàåò òîëüêî åå ïåðåìåùåíèå â âåðòèêàëüíîì íàïðàâëåíèè, íå
âëèÿÿ íà óðîâåíü íàïðÿæåíèé â ñòåíêå îáîëî÷êè.
Ðàññìîòðèì êèíåòèêó êîëüöåâîé êðàåâîé òðåùèíû ãëóáèíîé à b� �8 9 ìì
(b� 72 ìì – òîëùèíà ñòåíêè ïàòðóáêà) â îáëàñòè ãàëòåëè ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ
ýêñïëóàòàöèè (ÍÓÝ) è ãèäðîèñïûòàíèÿõ (ÃÈ). Òðåùèíà, âñòðîåííàÿ â îñåñèììåò-
ðè÷íóþ ìîäåëü ÏÃ, ðàñïîëîæåíà íà ðàññòîÿíèè 20 ìì îò äíà êàðìàíà è îðèåíòè-
ðîâàíà â ðàäèàëüíîì íàïðàâëåíèè îò åãî ïîâåðõíîñòè. Ðàçìåðû ñèíãóëÿðíûõ ýëåìåí-
òîâ r1 â âåðøèíå òðåùèíû ðàâíû 250 ìêì.
Âåëè÷èíà J-èíòåãðàëà, ðàññ÷èòàííîãî ïî ñòàíäàðòíîé ìåòîäèêå [9], â ïðåäåëàõ
ïîãðåøíîñòè ðàñ÷åòîâ íå çàâèñèò îò óêàçàííûõ ðàçìåðîâ ñèíãóëÿðíûõ ýëåìåíòîâ.
Êîýôôèöèåíò èíòåíñèâíîñòè íàïðÿæåíèé ó âåðøèíû òðåùèíû K J �
� �[ ( )] ./JE 1 2 1 2� Åãî èçìåíåíèå ïðè ÍÓÝ òàêîâî: �K K K1 � �max min . Ïðè îòðèöà-
òåëüíîé ðàñ÷åòíîé âåëè÷èíå J-èíòåãðàëà ïðè ðàçãðóçêå (íàïðèìåð, ïîñëå ÃÈ) ïðè-
íèìàåòñÿ K min ,� 0 R � 0, ñëåäîâàòåëüíî, �K K1 � max .
Ðàçìåð îáëàñòè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ó âåðøèíû òðåùèíû, çàâèñÿùèé îò
àìïëèòóäû ÊÈÍ, îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå (3).
Âëèÿíèå êîððîçèîííîé ñðåäû è òåìïåðàòóðû ýêñïëóàòàöèè íà ñêîðîñòü ðîñòà
òðåùèíû çà öèêë íàãðóçêè ó÷èòûâàëè ïóòåì èçìåíåíèÿ êîýôôèöèåíòîâ Ñ0, m.
Ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè è êîýôôèöèåíòû äëÿ ðàñ÷åòà êèíåòèêè òðåùèíû ïðè
da dN � �10 5 ì/öèêë, R � 0, T � �350 C èñïîëüçîâàëè èç [7] äëÿ ñòàëè 10ÃÍ2ÌÔÀ.
Ó÷åò êîððîçèîííîãî âîçäåéñòâèÿ. Ñ ó÷åòîì ôèçè÷åñêîé ïðèðîäû ðàçðóøåíèÿ
êîððîçèîííîå âîçäåéñòâèå îáóñëîâëèâàåò âîçíèêíîâåíèå ïîâðåæäåíèé â ïðåäåëàõ
îáëàñòè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè, çàâèñÿùåé îò ÊÈÍ. Ïî äîñòèæåíèè ñóììàðíîé
ïðåäåëüíîé äåôîðìàöèè âñëåäñòâèå öèêëè÷åñêîãî äåôîðìèðîâàíèÿ ïðîèñõîäèò ðàçðó-
øåíèå, îãðàíè÷åííîå îáëàñòüþ íåóïðóãîé äåôîðìàöèè. Ïðè óïðóãîé äåôîðìàöèè
ýôôåêò êîððîçèîííîãî âîçäåéñòâèÿ íåçíà÷èòåëåí [4]. Ñëåäîâàòåëüíî, ìîæíî ïðåä-
ïîëîæèòü, ÷òî ðåñóðñ ïëàñòè÷íîñòè îïðåäåëÿåò ÷èñëî öèêëîâ, íåîáõîäèìîå äëÿ
ñòóïåí÷àòîãî ïîäðàñòàíèÿ òðåùèíû íà âåëè÷èíó ìåíåå ðàçìåðà îáëàñòè ïëàñòè÷åñêîé
äåôîðìàöèè ó åå âåðøèíû.
Ïî ðåçóëüòàòàì ðàáîò [3, 4] êîððîçèîííîå âîçäåéñòâèå (ðàñòðåñêèâàíèå ïîä
íàïðÿæåíèåì, êîððîçèîííàÿ óñòàëîñòü è äðóãèå ýôôåêòû) îáóñëîâëèâàåò ñíèæåíèå
äîëãîâå÷íîñòè ñâàðíîãî øâà ÑØ ¹ 111. Ïðè ïîñòîÿííîé íàãðóçêå êîððîçèîííîå
Ðèñ. 7. Ðàñ÷åòíàÿ 2D ìîäåëü íàãðóæåíèÿ óçëà ñîåäèíåíèÿ êîëëåêòîðà ñ ïàòðóáêîì è ñõåìà
ðàçáèâêè ìîäåëè â îáëàñòè òðåùèíû.
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3 101
Îöåíêà êèíåòèêè òðåùèíû ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷íîñòè ...
ðàñòðåñêèâàíèå íå îáíàðóæåíî. Îäíàêî, íåñìîòðÿ íà ñòàöèîíàðíûé ðåæèì íàãðó-
æåíèÿ ïðè ÍÓÝ, ïåðèîäè÷åñêîå èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû (ïðèìåðíî íà 40 Ñ) â îáëàñ-
òè êàðìàíà ñ òðåùèíîé ãëóáèíîé 9 ìì, âûçâàííîå ïðîêà÷êîé äëÿ ñìûâà ïðîäóêòîâ
êîððîçèè, ñóùåñòâåííî èçìåíÿåò îñåâîå íàïðÿæåíèå (îêîëî 200 ÌÏà). Íåáîëüøîå
èçìåíåíèå ýêâèâàëåíòíîé (ñóììàðíîé) ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ïðè èçìåíåíèè
êîýôôèöèåíòà èíòåíñèâíîñòè íàïðÿæåíèé (�K � 8 ÌÏà ì 1/2
, R � 0 73, ) ïðèâîäèò ê
çíà÷èòåëüíîìó êîððîçèîííîìó âîçäåéñòâèþ (òàáë. 1). Ñîãëàñíî ôîðìóëå (4) ðîñò
òðåùèíû ïðè ÍÓÝ ñ ó÷åòîì âëèÿíèÿ êîððîçèè, êîòîðîå îïðåäåëÿåòñÿ óâåëè÷åíèåì
äëèíû òðåùèíû çà öèêë íàãðóçêè â äåñÿòü ðàç [7], ñîñòàâëÿåò îêîëî 0,1 ìì çà ãîä
ýêñïëóàòàöèè.
Ïî ðåçóëüòàòàì äâóõìåðíîãî (îñåñèììåòðè÷íîãî) ðàñ÷åòà íà ïðî÷íîñòü ïðè ÃÈ
(äàâëåíèå â ïåðâîì è âòîðîì êîíòóðàõ Ð Ð1 2 0 11� ÌÏà, òåìïåðàòóðà 85 Ñ) âåëè-
÷èíà K max ,� 39 2 ÌÏà ì 1/2
. Ïðèíèìàåòñÿ R � 0, K min ,� 0 ïîñêîëüêó ðàñ÷åòíîå
çíà÷åíèå J-èíòåãðàëà ìåíüøå íóëÿ, ñëåäîâàòåëüíî, �K1 39 2� , ÌÏà ì 1/2
. Ïî ôîð-
ìóëå (4) óâåëè÷åíèå äëèíû òðåùèíû íà 1,0 ìì ïðîèñõîäèò çà 1260 öèêë ÃÈ, à ñ
ó÷åòîì âëèÿíèÿ êîððîçèè (îïðåäåëÿåòñÿ óâåëè÷åíèåì ñêîðîñòè ðîñòà òðåùèíû çà
öèêë â äåñÿòü ðàç ïî ðåêîìåíäàöèè [7]) – çà 126 öèêë.
Îöåíêà êèíåòèêè òðåùèíû â óçëå ïðèâàðêè êîëëåêòîðà ê ïàòðóáêó êîðïó-
ñà Ïà ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷íîñòè. Ïîëàãàåì, ÷òî ïðè öèêëè÷åñêîì íàãðóæåíèè
îáëàñòü ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ó âåðøèíû òðåùèíû îïðåäåëÿåòñÿ õàðàêòåðíûì
ðàçìåðîì �, à çà öèêë íàãðóçêè òðåùèíà ïðîäâèãàåòñÿ íà êîíå÷íóþ âåëè÷èíó �à. Ïðè
äåôîðìàöèè â îáëàñòè òðåùèíû èìååì � �f �� �ln ( ).1 Ðîñò òðåùèíû íà âåëè÷èíó
� ïðîèñõîäèò ïðè ÷èñëå öèêëîâ N a� � � .
Ïðè îïðåäåëåíèè ýêâèâàëåíòíîé äåôîðìàöèè â âåðøèíå òðåùèíû çà öèêë
íàãðóæåíèè ��eq ñ èñïîëüçîâàíèåì ÌÊÝ, ó÷èòûâàÿ îäíîðîäíîå ÍÄÑ â îáëàñòè
ñèíãóëÿðíûõ ýëåìåíòîâ, ÷èñëî öèêëîâ äî ðàçðóøåíèÿ â îáëàñòè � ïðè ëèíåéíîì
ñóììèðîâàíèè äåôîðìàöèé áóäåò N f eq� � �� . Òàêèì îáðàçîì, ïðè ëèíåéíîì ñóì-
ìèðîâàíèè äåôîðìàöèé ðîñò òðåùèíû çà öèêë îïðåäåëÿåòñÿ òàê:
� �a da dN eq f� � � �� ( ),
ïðè íåëèíåéíîì ñóììèðîâàíèè äåôîðìàöèé –
� �a da dN eq f� � � � �( ) .4 2
Ò à á ë è ö à 1
Ïàðàìåòðû ðàñ÷åòà êèíåòèêè òðåùèíû ãëóáèíîé 9 ìì â óçëå ïðèâàðêè êîëëåêòîðà
ê ïàòðóáêó êîðïóñà ÏÃ ïî ôîðìóëå (4)
Ðåæèì íàãðóæåíèÿ K Kmin max,
ÌÏà ì1/ 2
�K1,
ÌÏà ì1/ 2
R da dN ,
ìì/öèêë
N /ìì
ÍÓÝ 20,7/28,4 7,70 0,729 6 389 10 5,
� 15650
ÍÓÝ
(ñ ó÷åòîì êîððîçèè)
20,7/28,4 7,70 0,729 6 389 10 4,
� 1565
ÃÈ 0/39,2 39,2 0 7 947 10 4,
� 1260
ÃÈ
(ñ ó÷åòîì êîððîçèè)
0/39,2 39,2 0 7 947 10 3,
� 126
102 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3
Ã. Â. Ñòåïàíîâ, À. Â. Øèðîêîâ
Ðàñ÷åòíîå èçìåíåíèå äåôîðìàöèè ïðè èñïîëüçîâàíèè ÌÊÝ îïðåäåëÿåòñÿ ðàçìå-
ðîì òðåóãîëüíûõ ýëåìåíòîâ r1. Ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ îöåíêè ñêîðîñòè öèêëè÷åñêîãî
ðîñòà òðåùèíû ñ ïîìîùüþ. ÌÊÝ íåîáõîäèìî âû÷èñëèòü ïðèðàùåíèå äåôîðìàöèè
��eq çà öèêë íàãðóæåíèÿ è çíà÷åíèå � ïðè r1.
Ðàñ÷åòíàÿ çàâèñèìîñòü ìåæäó ðàçìåðàìè r1 è � â âåðøèíå òðåùèíû óäîâëå-
òâîðÿåò óðàâíåíèþ (4) â äèàïàçîíå �K � 40 ÌÏà ì 1/2
. Ïðåäëîæåííûé ïîäõîä ê
îïðåäåëåíèþ ñêîðîñòè ðîñòà òðåùèíû ÿâëÿåòñÿ îáùèì äëÿ îöåíêè çàðîæäåíèÿ
òðåùèíû è åå ïîäðàñòàíèÿ ïðè öèêëè÷åñêîì íàãðóæåíèè.
Ñîïîñòàâëåíèå äàííûõ, ïðèâåäåííûõ â òàáë. 1 è 2, ñâèäåòåëüñòâóåò î âëèÿíèè
ïðèðàùåíèÿ ýêâèâàëåíòíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ìåòàëëà â âåðøèíå òðåùèíû
ïðè öèêëè÷åñêîì íàãðóæåíèè íà ñêîðîñòü ðîñòà òðåùèíû. Ñíèæåíèå ïëàñòè÷íîñòè
ìåòàëëà, íàïðèìåð, ïðè êîððîçèîííîì âîçäåéñòâèè îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå
íà ñêîðîñòü. Ñîãëàñíî ìîäåëè, îñíîâàííîé íà èñ÷åðïàíèè ðåñóðñà ïëàñòè÷íîñòè,
óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ðîñòà òðåùèíû çà öèêë íàãðóæåíèÿ ñ ó÷åòîì âëèÿíèÿ êîððîçèè,
îïðåäåëÿåìîå ñíèæåíèåì ðåñóðñà ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ñ 50 äî 10%, äëÿ òðåùè-
íû ãëóáèíîé 4,5 è 9 ìì îáåñïå÷èâàåòñÿ çà 51 è 4 öèêë ÃÈ.
Óìåíüøåíèå ïðåäåëüíîé äåôîðìàöèè ìåòàëëà â âåðøèíå òðåùèíû ïðèâîäèò ê
ïîâûøåíèþ ñêîðîñòè åå ðîñòà â ñîîòâåòñòâèè ñ îòíîøåíèåì
N
N
Z
Zcor
T
cor
T
�
� �
� �
[ ln ( )]
[ ln ( )]
.
1 100
1 100
2
2 (5)
Ò à á ë è ö à 2
Ïàðàìåòðû ðàñ÷åòà êèíåòèêè òðåùèíû ãëóáèíîé 4,5; 9 è 18 ìì
â óçëå ïðèâàðêè êîëëåêòîðà ê ïàòðóáêó êîðïóñà Ïà ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷íîñòè
ïðè r1 250� ìêì è � ò � 345 ÌÏà
Ðåæèì
íàãðóæåíèÿ
K Kmin max,
ÌÏà ì1/ 2
�K1,
ÌÏà ì1/ 2
Z T ,
%
d dNeq� ,
%
da dN ,
ìì/öèêë
�,
ìì
N /ìì
ÃÈ Ãëóáèíà òðåùèíû 4,5 ìì
0/26,7 26,7 50 0,496 3 45 10 4,
� 0,412 2900
ÃÈ
(ñ ó÷åòîì
êîððîçèè)
0/26,7 26,7 10 0,496 1 96 10 2,
� 0,412 51
ÃÈ Ãëóáèíà òðåùèíû 9 ìì
0/41,6 41,6 50 1,22 2 17 10 3,
� 0,412 460
ÃÈ
(ñ ó÷åòîì
êîððîçèè)
0/41,6 41,6 10 1,22 2 23 10 1,
� 0,412 4
ÃÈ Ãëóáèíà òðåùèíû 18 ìì
0/44,9 44,9 50 1,52 3 33 10 3,
� 0,412 300
ÃÈ
(ñ ó÷åòîì
êîððîçèè)
0/44,9 44,9 10 1,52 3 12 10 1,
� 0,412 3
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3 103
Îöåíêà êèíåòèêè òðåùèíû ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷íîñòè ...
Åñëè ïðèíÿòü, ÷òî ïîñëå èñ÷åðïàíèÿ ðåñóðñà ïëàñòè÷íîñòè â âåðøèíå êîëüöåâîé
òðåùèíû ðàçìåðîì 4,5–18 ìì åå ìàêñèìàëüíûé ðîñò îïðåäåëÿåòñÿ ðàäèóñîì ïëàñòè-
÷åñêîé îáëàñòè (r Kp Y� �( )1
2 6� � �), òî ÷èñëî öèêëîâ ÃÈ äëÿ ïðèðîñòà òðåùèíû
íà 1 ìì(N/ìì) ñíèæàåòñÿ. Ñ óâåëè÷åíèåì ãëóáèíû òðåùèíû ñêîðîñòü åå ïðèðîñòà çà
öèêë íàãðóçêè ïðè ÃÈ âîçðàñòàåò.
Îòìåòèì, ÷òî ïðåäåëüíàÿ äåôîðìàöèÿ âûøå â ñèíãóëÿðíûõ ýëåìåíòàõ, ïðè-
ëåãàþùèõ ê íîðìàëè ëèíèè òðåùèíû, ÷òî âëèÿåò íà îðèåíòàöèþ ðîñòà ïîñëåäíåé.
Ïðè òàêîì ðàçâèòèè òðåùèíû åå êèíåòèêà ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ îïðåäåëÿåòñÿ
÷èñëîì öèêëîâ ÃÈ.
 û â î ä û
1. Ïðåäëîæåííûé ïîäõîä ê ðàñ÷åòó íàêîïëåííîãî ïîâðåæäåíèÿ ìåòàëëà â ïðî-
öåññå ïîâòîðíî-ñòàòè÷åñêèõ öèêëîâ óïðóãîïëàñòè÷åñêîãî íàãðóæåíèÿ óçëà ñ òðåùè-
íîé, îñíîâàííûé íà ó÷åòå èñ÷åðïàíèÿ ðåñóðñà ïëàñòè÷íîñòè ìàòåðèàëà â âåðøèíå
òðåùèíû, ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü êîíñåðâàòèâíóþ îöåíêó äîëãîâå÷íîñòè ýëåìåíòîâ êîí-
ñòðóêöèé, â òîì ÷èñëå ñ ó÷åòîì êîððîçèîííîãî âîçäåéñòâèÿ.
2. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ïîñëå ÃÈ âîçìîæíî ïîâûøåíèå íàãðóçêè ïðè íåñòàöèîíàðíûõ
ðåæèìàõ (ïðè ðàçîãðåâå, ñíèæåíèè è ïîäúåìå ìîùíîñòè), èõ äîïîëíèòåëüíîå âëèÿ-
íèå íà öèêëè÷åñêóþ äîëãîâå÷íîñòü óçëà ñâàðíîãî øâà ÑØ ¹ 111 ìîæåò áûòü
ñóùåñòâåííûì è òðåáóåò äàëüíåéøåãî èññëåäîâàíèÿ.
3. Çàâèñèìîñòü ÷èñëà öèêëîâ íàãðóæåíèÿ îò ðåñóðñà ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè
ïðè çàðîæäåíèè è ðàçâèòèè òðåùèíû àíàëîãè÷íà è îïðåäåëÿåòñÿ ïðèðàùåíèåì
ýêâèâàëåíòíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè çà öèêë íàãðóæåíèÿ.
4. Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòîâ äîëãîâå÷íîñòè óçëà ïðèâàðêè “ãîðÿ÷åãî” êîëëåê-
òîðà ê ïàòðóáêó êîðïóñà ÏÃ ñâèäåòåëüñòâóåò î âîçìîæíîñòè ïðîäëåíèÿ ñðîêà åãî
ýêñïëóàòàöèè ïóòåì îïòèìèçàöèè ðàáî÷èõ è äðóãèõ ðåæèìîâ ñ ìàêñèìàëüíîé íàïðÿ-
æåííîñòüþ, â ÷àñòíîñòè ñíèæåíèÿ ïàðàìåòðîâ è êîëè÷åñòâà ÃÈ.
Ð å ç þ ì å
Íàâåäåíî ðåçóëüòàòè ìîäåëþâàííÿ ê³íåòèêè òð³ùèíè ïàðîãåíåðàòîð³â ÏÃÂ-1000
ðåàêòîðíèõ áëîê³â ÂÂÅÐ-1000 ÀÅÑ, ùî ðîçðàõîâàí³ çà ðåñóðñîì ïëàñòè÷íîñò³ çà
íîðìàëüíèõ óìîâ åêñïëóàòàö³¿ òà ïðè ã³äðîâèïðîáóâàííÿõ. Ïîêàçàíî, ùî çàïðîïîíîâà-
íèé ï³äõ³ä äî ðîçðàõóíêó ê³íåòèêè òð³ùèíè äîçâîëÿº îòðèìàòè êîíñåðâàòèâíó îö³íêó
äîâãîâ³÷íîñò³ åëåìåíò³â êîíñòðóêö³é, ó òîìó ÷èñë³ ç óðàõóâàííÿì êîðîç³éíîãî âïëèâó.
1. Çóá÷åíêî À. Ñ., Ðàçûãðàåâ Í. Ï., Õàðèíà È. Ë. è äð. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé
õàðàêòåðà ýêñïëóàòàöèîííûõ ïîâðåæäåíèé ìåòàëëà â çîíàõ ñâàðíûõ óçëîâ êîë-
ëåêòîðîâ ñ ïàòðóáêàìè ÄÓ 1200 ïàðîãåíåðàòîðîâ ÏÃÂ-1000 // VII Ìåæäóíàð.
êîíô. “Ïðîáëåìû ìàòåðèàëîâåäåíèÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè, èçãîòîâëåíèè è ýêñï-
ëóàòàöèè îáîðóäîâàíèÿ ÀÝÑ” (17–21 èþíÿ 2002 ã.). – Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, 2002. –
Ò. 3. – Ñ. 245 – 250.
2. Ñòåïàíîâ Ã. Â., Õàð÷åíêî Â. Â., Áàáóöêèé À. È. è äð. Îöåíêà íàïðÿæåííî-
äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ óçëà ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ “ãîðÿ÷åãî” êîëëåêòîðà ñ
ïàòðóáêîì ïàðîãåíåðàòîðà ÏÃÂ-1000 ÀÝÑ // Ïðîáë. ïðî÷íîñòè. – 2003. – ¹ 5. –
Ñ. 142 – 153.
3. Äðàãóíîâ Þ. Ã., Çóá÷åíêî À. Ñ., Ïåòðîâà Î. Þ., Õàðèíà È. Ë. Âëèÿíèå âîäû
âûñîêèõ ïàðàìåòðîâ íà ñêëîííîñòü ñòàëè 10ÃÍ2ÌÔÀ ê çàìåäëåííîìó äåôîðìà-
öèîííîìó êîððîçèîííîìó ðàñòðåñêèâàíèþ // Ìàøèíîñòðîåíèå è èíæ. îáðàçî-
âàíèå. – 2007. – ¹ 4. – Ñ. 35 – 41.
104 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3
Ã. Â. Ñòåïàíîâ, À. Â. Øèðîêîâ
4. Êàçàíöåâ À. Ã., Çóá÷åíêî À. Ñ., Õàð÷åíêî Ñ. À. Êîððîçèîííîå ðàñòðåñêèâàíèå
ñòàëè 10ÃÍ2ÌÔÀ â âûñîêîòåìïåðàòóðíîé âîäå ñ îòëîæåíèÿìè îêèñëîâ ìåäè è
æåëåçà // XI Ìåæäóíàð. êîíô. “Ïðîáëåìû ìàòåðèàëîâåäåíèÿ ïðè ïðîåêòèðîâà-
íèè, èçãîòîâëåíèè è ýêñïëóàòàöèè îáîðóäîâàíèÿ ÀÝÑ” (14–18 èþíÿ 2010 ã.). –
Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, 2010. – Ò. 1. – Ñ. 478 – 485.
5. Ìàõóòîâ Í. À., Ãàäåíèí Ì. Ì. Îáîñíîâàíèå ïðî÷íîñòè, ðåñóðñà, íàäåæíîñòè è
áåçîïàñíîñòè ÃÝÑ: Òð. Âñåðîñ. íàó÷.-ïðàêò. êîíô. “Ïîâûøåíèå íàäåæíîñòè è
ýôôåêòèâíîñòè ýêñïëóàòàöèè ýëåêòðè÷åñêèõ ñòàíöèé è ýíåðãåòè÷åñêèõ ñèñòåì”
(1–3 èþíÿ 2010 ã.). – Ì.: Èçäàòåëüñêèé äîì ÌÝÈ, 2010. – Ò. 2. – Ñ. 201 – 205.
6. ÏÍÀÝ Ã-7-002-86. Íîðìû ðàñ÷åòà íà ïðî÷íîñòü îáîðóäîâàíèÿ è òðóáîïðîâîäîâ
àòîìíûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óñòàíîâîê. – Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1989. – 525 ñ.
7. ÏÌ-Ò.0.08.164-06. Òèïîâàÿ ïðîãðàììà îöåíêè òåõíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ è ïåðå-
íàçíà÷åíèÿ ðåñóðñà ïàðîãåíåðàòîðîâ.
8. Ìàòâèåíêî Þ. Ã. Ìîäåëè è êðèòåðèè ìåõàíèêè ðàçðóøåíèÿ. – Ì.: Ôèçìàòëèò,
2006. – 328 ñ.
9. Documentation for ANSYS.
Ïîñòóïèëà 10. 09. 2013
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3 105
Îöåíêà êèíåòèêè òðåùèíû ïî ðåñóðñó ïëàñòè÷íîñòè ...
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-112731 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:18:22Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Степанов, Г.В. Широков, А.В. 2017-01-26T20:42:40Z 2017-01-26T20:42:40Z 2014 Оценка кинетики трещины в сварном шве СШ № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности / Г.В. Степанов, А.В. Широков // Проблемы прочности. — 2014. — № 3. — С. 96-105. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112731 539.4 Представлены результаты моделирования кинетики трещины парогенераторов ПГВ-1000 реакторных блоков ВВЭР-1000 АЭС, рассчитанные по ресурсу пластичности при нормальных условиях эксплуатации и гидроиспытаниях. Показано, что предложенный подход к расчету кинетики трещины позволяет получить консервативную оценку долговечности элементов конструкций, в том числе с учетом коррозионного воздействия. Наведено результати моделювання кінетики тріщини парогенераторів ПГВ-1000 реакторних блоків ВВЕР-1000 АЕС, що розраховані за ресурсом пластичності за нормальних умов експлуатації та при гідровипробуваннях. Показано, що запропонований підхід до розрахунку кінетики тріщини дозволяє отримати консервативну оцінку довговічності елементів конструкцій, у тому числі з урахуванням корозійного впливу. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Оценка кинетики трещины в сварном шве СШ № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности Article published earlier |
| spellingShingle | Оценка кинетики трещины в сварном шве СШ № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности Степанов, Г.В. Широков, А.В. Научно-технический раздел |
| title | Оценка кинетики трещины в сварном шве СШ № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности |
| title_full | Оценка кинетики трещины в сварном шве СШ № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности |
| title_fullStr | Оценка кинетики трещины в сварном шве СШ № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности |
| title_full_unstemmed | Оценка кинетики трещины в сварном шве СШ № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности |
| title_short | Оценка кинетики трещины в сварном шве СШ № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности |
| title_sort | оценка кинетики трещины в сварном шве сш № 111 соединения коллектора с патрубком корпуса парогенератора по ресурсу пластичности |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112731 |
| work_keys_str_mv | AT stepanovgv ocenkakinetikitreŝinyvsvarnomšvesš111soedineniâkollektoraspatrubkomkorpusaparogeneratoraporesursuplastičnosti AT širokovav ocenkakinetikitreŝinyvsvarnomšvesš111soedineniâkollektoraspatrubkomkorpusaparogeneratoraporesursuplastičnosti |