Результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 ОП ЮУ АЭС после 100 тыс. часов эксплуатации
Определены механические свойства металла трубопроводов второго энергоблока ЮУ АЭС по корреляционным зависимостям основных характеристик механических свойств с твердостью на стандартных образцах, изготовленных из катушек трубопроводов питательной воды и острого пара, а также на микрообразцах, изгото...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автори: | , , , , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2004
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79536 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 ОП ЮУ АЭС после 100 тыс. часов эксплуатации / И.М. Неклюдов, Л.С. Ожигов, А.С. Митрофанов, С.В. Гоженко, В.И. Савченко, В.В. Брык, Н.Д. Рыбальченко, Е.А. Крайнюк, А.В. Бажуков, П.Е. Мельник, В.В. Алексейчук // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 3. — С. 52-58. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859734555712290816 |
|---|---|
| author | Неклюдов, И.М. Ожигов, Л.С. Митрофанов, А.С. Гоженко, С.В. Савченко, В.И. Брык, В.В. Рыбальченко, Н.Д. Крайнюк, Е.А. Бажуков, А.В. Мельник, П.Е. Алексейчук, В.В. |
| author_facet | Неклюдов, И.М. Ожигов, Л.С. Митрофанов, А.С. Гоженко, С.В. Савченко, В.И. Брык, В.В. Рыбальченко, Н.Д. Крайнюк, Е.А. Бажуков, А.В. Мельник, П.Е. Алексейчук, В.В. |
| citation_txt | Результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 ОП ЮУ АЭС после 100 тыс. часов эксплуатации / И.М. Неклюдов, Л.С. Ожигов, А.С. Митрофанов, С.В. Гоженко, В.И. Савченко, В.В. Брык, Н.Д. Рыбальченко, Е.А. Крайнюк, А.В. Бажуков, П.Е. Мельник, В.В. Алексейчук // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 3. — С. 52-58. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Определены механические свойства металла трубопроводов второго энергоблока ЮУ АЭС по корреляционным зависимостям основных характеристик механических свойств с твердостью на стандартных образцах, изготовленных из катушек трубопроводов питательной воды и острого пара, а также на микрообразцах,
изготовленных из темплета главного циркуляционного трубопровода. Проведены микроструктурные исследования отработавшего металла. С помощью растровой микроскопии изучена фрактография поверхности
разрушения образцов, испытанных на растяжение и ударный изгиб.
Визначено механічні властивості металу трубопроводів другого енергоблоку ЮУ АЕС по кореляційним
залежностям основних характеристик механічних властивостей та твердості; на стандартних зразках, виготовлених із
котушок трубопроводів живильної води та гострого пару; на мікрозразках, виготовлених із темплету головного
циркуляційного трубопроводу. Проведено мікро структурні дослідження відпрацьованого металу. З допомогою
растрової мікроскопії вивчена фрактографія поверхні зруйнування зразків, випробуваних на розтягування та ударний
вигиб.
Mechanical properties of the pipeline metal of South Ukrainian NPP·2 are determined; they were correlated with metal hardness; standard test specimens of direct steam and feed water pipeline were tested; microspecimens of main circulating pipeline
template were tested. Microstructure research of exhausted metal was carried out. Surface fractography of Charpy impact and
tension tested specimens was studied by means of scanning microscope.
|
| first_indexed | 2025-12-01T15:14:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.018.2
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
МЕТАЛЛА ТРУБОПРОВОДОВ ЭНЕРГОБЛОКА №2 ОП ЮУ АЭС
ПОСЛЕ 100 ТЫС. ЧАСОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ
И.М. Неклюдов, Л.С. Ожигов, А.С. Митрофанов, С.В. Гоженко, В.И. Савченко,
В.В. Брык, Н.Д. Рыбальченко, Е.А. Крайнюк
ИФТТМТ ННЦ ХФТИ, г. Харьков, Украина;
А.В. Бажуков, П.Е. Мельник, В.В. Алексейчук
ОП ЮУ АЭС, г. Южноукраинск, Украина
Определены механические свойства металла трубопроводов второго энергоблока ЮУ АЭС по корреля-
ционным зависимостям основных характеристик механических свойств с твердостью на стандартных образ-
цах, изготовленных из катушек трубопроводов питательной воды и острого пара, а также на микрообразцах,
изготовленных из темплета главного циркуляционного трубопровода. Проведены микроструктурные иссле-
дования отработавшего металла. С помощью растровой микроскопии изучена фрактография поверхности
разрушения образцов, испытанных на растяжение и ударный изгиб.
1. ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с требованиями правил по без-
опасной эксплуатации оборудования и трубопрово-
дов атомных энергетических установок (АЭУ)
контроль механических свойств металла трубопро-
водов выполняют разрушающими и (или) неразру-
шающими методами не реже, чем через каждые 100
тыс. ч эксплуатации для АЭУ с водо-водяным реак-
тором (ВВЭР) [1]. Периодический контроль механи-
ческих свойств основного металла и сварных соеди-
нений трубопроводов обусловлен необходимостью
выявления и анализа изменений физико-механиче-
ских свойств с целью проверки их соответствия:
• сертификатам, стандартам и техническим
условиям (ТУ) на металл трубопроводов;
• действующей нормативно-технической до-
кументации (НТД);
• исходным значениям механических свойств
металла трубопроводов АЭУ.
В качестве методов контроля механических
свойств металла трубопроводов после 100 тыс. ч
эксплуатации были использованы:
1) контроль механических свойств на стан-
дартных образцах;
2) контроль уровня механических свойств на
основе корреляции основных механических
свойств металла трубопроводов с твердо-
стью [2];
3) контроль механических свойств на микрооб-
разцах, вырезанных из металла трубопрово-
дов без нарушения конструкционной це-
лостности и прочности изделий [3].
2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА
НА СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦАХ
Для определения механических свойств на стан-
дартных образцах была произведена вырезка ка-
тушек из трубопроводов острого пара (сталь 16ГС)
и питатальной воды (сталь 20). Из вырезанных ка-
тушек были изготовлены образцы следующей но-
менклатуры:
по 12 образцов №8, тип III по ГОСТ 1497-84 –
продольных;
по 12 образцов №8, тип III по ГОСТ 1497-84 –
поперечных;
по 9 образцов типа 11 по ГОСТ 9454-78 – про-
дольных;
по 9 образцов типа 11 по ГОСТ 9454-78 –
поперечных.
Для подробного анализа эволюции механических
свойств металла трубопроводов в процессе эксплуа-
тации были изготовлены и испытаны стандартные
образцы с исходным состоянием металла:
• тройник равнопроходный (сталь 16 ГС);
• катушка трубопровода питательной воды, ∅
426х24 мм (сталь 20).
Изменение механических свойств металла трубо-
проводов в процессе эксплуатации определялось пу-
тем сравнения результатов испытаний стандартных
образцов с исходным состоянием металла и после
100 тыс. ч наработки. Проводилось также сравнение
полученных результатов с требованиями ТУ-3-923-
75, ТУ-14-3-460-75, ПНАЭ Г-7-002-86.
Испытания на растяжение проводили в соответ-
ствии с требованиями ГОСТ 1497-84. По результа-
там испытаний определяли следующие механиче-
ские характеристики:
• Rm – предел прочности;
• R0,2 – условный предел текучести;
• A – относительное удлинение;
• Z – относительное сужение.
________________________________________________________________________________
52 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85), с. 52-58.
Испытания проводили на универсальной испыта-
тельной машине 1246Р-2/2300 производства НИ-
КИМП с максимальной нагрузкой 2000 кгc при ско-
рости перемещения подвижного захвата
2 мм/мин. Установка снабжена двухкоординатным
электронным потенциометром для записи диаграмм
растяжения в координатах “нагрузка-перемещение”
в широком интервале масштабов по осям “P” и “L”.
Испытания на ударную вязкость проводили в со-
ответствии с требованиями ГОСТ 9454-78 на образ-
цах Шарпи с V-образным надрезом и выполняли на
маятниковом копре с предельной нагрузкой 30 кгс·м
типа WPM (Лейпциг), 408/44. Результаты сравнения
механических свойств металла трубопроводов с ис-
ходным состоянием и после наработки 100 тыс. ч
представлены в табл. 1–4.
По отношению к результатам испытаний исход-
ного металла обнаружена тенденция к упрочнению
и снижению пластичности после 100 тыс. ч эксплуа-
тации. Сравнение полученных результатов и их ана-
лиз свидетельствуют о том, что механические свой-
ства металла трубопроводов после длительной экс-
плуатации соответствуют данным нормативно-тех-
нической документации.
Таблица 1
Сравнение механических свойств стали 16ГС при 200С в исходном состоянии
и после 100 тыс. ч эксплуатации
Rm, гс/мм2 Rp0.2,кгс/мм2 Z, % A, %
Среднее значение механических свойств исходных об-
разцов
52,5 33,2 49,7 36,0
Среднее значение механических свойств образцов после
100 тыс. ч эксплуатации
53,9 35,9 49,0 33,0
Отличие, % +2,6 +7,5 -1,4 -9,1
Таблица 2
Сравнение механических свойств стали 16ГС при 3500С в исходном состоянии
и после 100 тыс. ч эксплуатации
Rm,
кгс/мм2
Rp0.2,
кгс/мм2
Z,
%
A,
%
Среднее значение механических свойств исходных образцов 55,2 31,8 42,8 29,8
Среднее значение механических свойств образцов после 100 тыс. ч
эксплуатации
55,7 30,7 43,9 34,6
Отличие, % +0,9 -3,6 +2,5 +13,9
Таблица 3
Сравнение механических свойств стали 20 при 200С в исходном состоянии
и после 100 тыс. ч эксплуатации
Rm,
кгс/мм2
Rp0.2,
кгс/мм2
Z,
%
A, % KCV,
кгс⋅
м/см2
Среднее значение механических свойств исходных об-
разцов
48,3 30,5 50,3 30,9 6,9
Среднее значение механических свойств образцов после
100 тыс. ч эксплуатации
49,1 32,0 48,1 29,0 6,1
Отличие, % +1,6 +4,7 -4,6 -6,6 -13,1
Таблица 4
Сравнение механических свойств стали 20 при 3500С в исходном состоянии
и после 100 тыс. ч эксплуатации
Rm, гс/мм2 Rp0, гс/мм2 Z, % A, %
Среднее значение механических свойств исходных образцов 47,0 27,5 61,0 29,5
Среднее значение механических свойств образцов после 100
тыс. ч эксплуатации
47,3 28,7 9,5 28,2
Отличие, % +0,6 +4,2 -2,5 -4,6
Металлографические исследования, оценку ми-
кроструктуры, определение содержания примесных
включений проводили в соответствии с требования-
ми ГОСТ 5639-82, ГОСТ 5640-68, ГОСТ 1778-70.
Трубопровод питательной воды К ПГ-1,
∅ 426Х24 ММ, сталь 20
В структуре металла трубопровода наблюдается
разнозернистость, имеющая островной характер –
т.е. группы крупных и мелких зёрен незакономерно
распределены по объёму. Это наблюдалось при ис-
________________________________________________________________________________
53 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85), с. 52-58.
следовании образцов, вырезанных из разных
участков трубопровода.
Загрязнённость неметаллическими включениями
не обнаружена. Имеются отдельные, незначитель-
ные, редко встречающиеся включения сульфидов и
оксидов. Микроструктура – типичная для данной
стали, состоящая из феррита и перлита, с большим
содержанием феррита, зёрна которого равноосной
формы. Средний размер зерна равен 20 µк.
Трубопровод острого пара ОТ ПГ-2, ∅ 630Х25 мм,
сталь 16ГС
Микроструктура трубопровода острого пара со-
ответствует стали феррито-перлитного класса, со-
стоящей из очень мелких зёрен феррита и перлита.
Средний размер зёрен составляет 18 µк.
Металлографический анализ металла трубопро-
вода после эксплуатации показал, что содержание
неметаллических включений в металле составляет
по шкале ГОСТ 1778-70: сульфиды – 2 балла, окси-
ды – 3 балла, что соответствует требованиям ТУ-3-
923-75.
Тройник равнопроходный, ∅630× 80, сталь 16ГС
(исходное состояние)
Микроструктура тройника равнопроходного со-
ответствует стали феррито-перлитного класса, со-
стоящей из равноосных зёрен феррита и перлита,
средний размер которых составляет 35…40 µк.
При исследовании на неметаллические включе-
ния обнаружены отдельные сульфиды – 2 балла.
Имеются также оксиды в незначительном количе-
стве.
В результате проведенных металлографических
исследований было установлено, что структура ис-
следованных сталей удовлетворяет требованиям
технических условий на металл трубопроводов.
Фрактографические исследования поверхности
разрушения образцов проводили на электронном
микроскопе JEMCX при помощи растровой пристав-
ки ASID-4D при ускоряющем напряжении 40 кВ.
На рис. 1 приведена фрактография поверхности
излома образца из стали 20, испытанного на растя-
жение при 20 0С. Виден вязкий ямочный отрыв.
Рис. 1. Образец трубопровода питательной воды
после испытаний на растяжение:
фасетки, ямки, выделения; × 1000
На рис. 2 показана фрактография поверхности
отрыва образца из стали 16 ГС, испытанного на рас-
тяжение при 350 0С.
На рис. 3 изображена фрактография поверхности
излома образца из стали 20, испытанного на удар-
ный изгиб. Виден вязкий ямочный характер разру-
шения, характеризующий высокую пластичность
стали 20.
Рис. 2. Образец трубопровода острого пара
после испытаний на растяжение:
вязкий ямочный отрыв; × 1000
Рис. 3. Образец трубопровода питательной воды
после испытаний на ударный изгиб:
вязкий излом; × 1000
Фрактографические исследования характера раз-
рушения образцов свидетельствуют о том, что мате-
риал разрушился вязко, в нем отсутствуют элементы
хрупкого излома, усталостные бороздки не наблю-
даются.
________________________________________________________________________________
54 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85), с. 52-58.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ТРУБОПРОВОДОВ
ПО ТВЕРДОСТИ
Механические свойства металла трубопроводов
определялись в соответствии с разработанной ВНИ-
ИАЭС инструкцией РД ЭО 0027-94 “Определение
характеристик механических свойств оборудования
атомных электростанций безобразцовыми методами
по характеристикам твердости” [2] для сталей 20,
10ГН2МФА, 08Х18Н10Т, 15ГС, 16ГС.
Учитывая то обстоятельство, что приведенные в
инструкции формулы справедливы для исходного
состояния металлов и только в узком диапазоне
структурных состояний, проведена проверка корре-
ляционных зависимостей между механическими
свойствами и твердостью для сталей, отработавших
100 тыс. ч. Для этого было проведено сравнение ха-
рактеристик механических свойств сталей, получен-
ных расчетом по твердости, и испытаниями на стан-
дартных образцах. Результаты сравнения показаны в
табл. 5 и 6.
Таблица 5
Сравнение механических свойств стали 16ГС
Место вырез-
ки образцов
HB Rm, кгс/мм2 Rp0.2, кгс/мм2 A, % Z, %
Расч. Факт. Отл.% Расч. Факт. Отл.% Расч. Факт. Отл. % Расч. Факт. Отл.,%
ЮУ АЭС – 2 137 48 52,5 -9,4 27,6 33,2 -20,3 31,1 36 -15,8 65,0 49,8 +23,4
ЮУ АЭС – 2 142 49,7 53,9 -8,5 30,3 35,9 -18,5 30,4 33 -8,6 62,5 49,0 +21,6
ЗАЭС – 1 153 53,6 54,5 -1,8 36,3 36 +0,8 29 25 +13,8 56,7 71,0 -25,2
ЗАЭС – 1 163 57,1 53 +7,2 41,7 34 +18,5 27,6 28,5 -3,3 51,4 73,0 -42,0
Среднее значе-
ние
149 52,2 53,5 -3 34,1 34,8 -2 29,5 30,6 -4 58,8 60,7 -4
Таблица 6
Сравнение механических свойств стали 20
Место вырезки
образцов
HB Rm, кгс/мм2 Rp0.2, кгс/мм2 A, % Z, %
Расч. Факт. Отл, % Расч. Факт. Отл. Расч. Факт. Отл,% Расч. Факт. Отл, %.
ЮУ АЭС – 2 137 51,5 49,1 +4,7 32.5 32 +1,5 31 29 +6,5 57,7 48,1 +16,6
ЗАЭС – 1 146 54,0 49,4 +8,5 35.1 30,8 +12,3 29.9 34,9 -16,7 60,4 69,0 -14,2
Среднее значение 142 52,9 49,3 +7 34.0 31,4 +8 30,6 32,0 -5 62,5 58,6 -7
Из приведенных данных видно, что формулы,
показанные в инструкции с учетом погрешности [2],
справедливы и для сталей, отработавших 100 тыс. ч.
Поэтому расчет механических свойств проводился в
дальнейшем по формулам инструкции.
Сравнение полученных результатов с требовани-
ями нормативной документации показывают, что
они не ниже соответствующих значений, приведен-
ных в нормативных документах.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА
ГЛАВНОГО ЦИРКУЛЯЦИОННОГО
ТРУБОПРОВОДА С ПОМОЩЬЮ
МИКРООБРАЗЦОВ
Целью работы, результаты которой изложены в
настоящем разделе, явилось определение прямыми
методами механических свойств основного металла
главного циркуляционного трубопровода после 100
тыс. ч. эксплуатации без нарушения конструк-цион-
ной целостности и прочности.
Произведена электроэрозионная вырезка темпле-
та (рис. 4) из основного металла главного циркуля-
ционного трубопровода. Ультразвуковая толщино-
метрия показала, что толщина стенки трубопровода
составляет 87…88,1 мм при минимально допусти-
мой толщине не менее 63,1. На выбранном участке
трубопровода был организован участок для вырезки
темплета, подведены соответствующие коммуника-
ции для обеспечения работы комлекса "Микрорез''.
Размеры вырезанного с ГЦТ темплета металла:
длина 60; ширина 60; толщина 3,5 мм.
Рис. 4. Темплет металла ГЦТ
________________________________________________________________________________
55 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85), с. 52-58.
По завершению работ была произведена механи-
ческая зачистка места вырезки с обеспечением плав-
ных переходов до шероховатости Ra ∼1.25 мкм. В
месте извлечения темплета выполнен капиллярный
контроль и контроль толщины стенки колена. Ре-
зультаты контроля удовлетворительные.
Для выполнения целей и задач, возложенных на
методику микрообразцов, определялись:
• прямыми методами механические свойства на
растяжение (предел прочности, предел текуче-
сти, относительное удлинение, относительное
сужение) при температурах 20 и 3500 С;
• ударная вязкость при температуре 200.
Из вырезанного темплета были изготовлены об-
разцы:
• для механических испытаний с размерами рабо-
чей части 17х3 х3 мм;
• для испытаний на ударный изгиб 2х8х55 мм с V-
образным надрезом.
Испытания образцов на растяжение проводили
на универсальной испытательной машине 1246Р-
2/2300 (производство НИКИМП). Испытания на
растяжение были проведены на воздухе при комнат-
ной температуре и при 3250 С в вакууме.
Диаграмма растяжения стали после 100 тыс. ч
эксплуатации по внешнему виду характерна для
пластичных металлов, разрушение которых проис-
ходит с образованием шейки. Появление шейки
определяет переход от равномерной деформации
всей рабочей части образца к сосредоточенной де-
формации в определенном сечении.
В табл. 7-8 приведены результаты механических
испытаний отработавшего металла в сравнении с
НТД:
• ПНАЭ Г-7-002-86
• ТУ 975 Е004511 ред.5
• паспортом.
Сравнение полученных результатов, их анализ
свидетельствуют о том, что механические свойства
металла ГЦТ после 100 тыс. ч эксплуатации соот-
ветствуют данным нормативно-технической доку-
ментации.
По отношению к паспортным данным и ре-
зультатам испытаний исходного металла обнаруже-
на тенденция к упрочнению после 100 тыс. ч экс-
плуатации. При этом предел текучести отработавше-
го металла увеличился больше, чем предел прочно-
сти.
Таблица 7
Результаты механических испытаний при 20оС образцов основного металла ГЦТ
после 100 тыс. ч эксплуатации
Rт
m,
кгс/мм2
Rт
Р 0,2,
кгс/мм2
А, % Z, %
ПНАЭ Г-7-002-86
не менее
55 35 16 55
ТУ 975 Е004511. Ред.5 55…65 35…50 ≥16 ≥55
Паспорт 56,9 43.9 26.7 75.6
Результаты испытаний исходного металла 59 44 28 75
Результаты испытаний металла после 100 тыс. ч эксплуатации 60.8 50 25.8 74
Изменение свойств отработавшего металла по отношению к пас-
портным данным, % +3 +13,9 -3,4 -2,1
Изменение свойств отработавшего металла по отношению к исход-
ному металлу, % +3 +13,6 -8 -1,9
Таблица 8
Результаты механических испытаний при 350оС образцов основного металла ГЦТ
после 100 тыс. ч эксплуатации
Rт
m,
кгс/мм2
Rт
Р 0,2,
кгс/мм2
А, % Z, %
ПНАЭ Г-7-002-86 не менее
50 30 14 50
ТУ 975 Е004511. Ред.5 не менее
50 30 14 50
Паспорт 52 38,3 21,8 68,7
Результаты испытаний исходного металла 52,5 39 26.5 71
Результаты испытаний металла после 100 тыс. ч эксплуатации 53 40 21 69
Изменение свойств отработавшего металла по отношению к паспорт-
ным данным, % +2 +4,4 -3,7 +0,4
Изменение свойств отработавшего металла по отношению к исходно-
му металлу, % +1 +2,5 -21 -2,8
Для испытаний на ударную вязкость использова-
ли маятниковый копер WPM-30 (производство Гер-
мания). Испытания проводили при комнатной тем-
пературе в соответствии с требованиями ТУ.
________________________________________________________________________________
56 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85), с. 52-58.
В соответствии с ПНАЭ Г-7-002-86 в атомной
энергетике основным типом образцов для испыта-
ний на ударный изгиб является образец Шарпи тип
11 (V-образный надрез 10х10х55 мм).
Вместе с тем ГОСТ 9454-78 допускает использо-
вание образцов других размеров, в частности, типа
14 (2х8х55 мм с V-образным надрезом). Учитывая
влияние масштабного фактора на результаты испы-
тания на ударный изгиб, необходимо вводить попра-
вочные коэффициенты, позволяющие откорректиро-
вать полученные результаты на данные, которые
были бы получены при испытании образцов типа 11.
Полученные результаты приведены в табл. 9. Ме-
таллографические исследования, оценка микро-
структуры, определение процентного содержания
феррита и перлита выполнены в соответствии с тре-
бованиями ГОСТ 5639-82, ГОСТ 5640-68, ГОСТ
8233-56.
Таблица 9
Ударная вязкость KCV (кгс⋅м/см2) образцов металла ГЦТ после 100 тыс. ч эксплуатации
Толщина образца, м;
Тип
Изделие
1 микрон
2
14
5
13
10
11
Примечание
Исходная катушка ГЦТ 8,7 12,1 23,2 27,1
По ТУ975Е000451 (ред. 5) для типа 11 не менее 4,8.
По этим данным определены корреляционные соот-
ношения
ГЦТ 1-го блока ЮУ
АЭС после 100 тыс. ч
эксплуатации - 9,6 21,6
По паспорту 21,0 кгс⋅м/см2 (без изменения KCV)
ГЦТ 2-го блока ЮУ
АЭС после 100 тыс. ч
эксплуатации
- 10,8 24,2
По паспорту 28,3 кгс⋅м/см2 ( снижение KCV на
14,5%)
На рис. 5 показана характерная микроструктура
металла ГЦТ после 100 тыс. ч эксплуатации. Сред-
ний размер зерна феррита составляет 9…10 баллов
согласно эталонов ГОСТ 5639-82, dусл.≈14-10 мкм.
Процентное содержание перлитной и ферритной со-
ставляющей равно 65 % перлита на 35 % феррита.
Металлографический анализ показал, что содержа-
ние неметаллических включений в металле состав-
ляет: сульфиды – 1,5 балла, оксисульфиды или си-
ликаты – 1…1,5 балла, нитриды, карбонитриды – 2
балла по шкалам нитридов точечных и 1 балл стро-
чечных. (Содержание неметаллических включений
определяли по соответствующим шкалам ГОСТ
1778-70).
Рис. 5. Микроструктура металла ГЦТ после
100 тыс. ч эксплуатации; ×300
Установлено, что металл главного циркуляцион-
ного трубопровода по параметрам микроструктуры,
величине, количеству неметаллических включений
соответствует требованиям технических условий и
близок к исходному состоянию.
Изучен характер разрушения образцов, испытан-
ных на растяжение и на ударный изгиб.
На рис. 6 показана фрактография поверхности
излома (отрыва) образца, испытаного на растяже-
ние. Виден вязкий ямочный характер разрушения,
характеризующий высокую пластичность стали
ГЦТ. Излому путем отрыва предшествует интенсив-
ное сосредоточенное удлинение с последующим об-
разованием шейки.
Рис. 6. Образец главного циркуляционного трубо-
провода после испытаний на растяжение:
ямочный отрыв; ×1750
На рис. 7 приведена фрактография поверхности
излома образцов, испытанных на ударный изгиб.
Наблюдается вязкое транскристаллитное разруше-
ние. Видны ямки с неметаллическими включениями.
________________________________________________________________________________
57 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85), с. 52-58.
Поверхность излома и ямки в изломе характеризуют
высокую пластичность стали.
Рис. 7. Образец главного циркуляционного трубо-
провода после испытаний на ударный изгиб:
излом; × 1750
Фрактографические исследования наряду с меха-
ническими испытаниями на растяжение и испытани-
ями на ударный изгиб подтвердили, что металл
главного циркуляционного трубопровода (сталь
10ГН2МФА) после эксплуатации в течение 100 ты-
сяч ч сохранил вязкий характер разрушения и высо-
кую пластичность.
5. ВЫВОДЫ
1. Разрушающими и неразрушающими прямыми
методами определены механические свойства ме-
талла на стандартных образцах и микрообразцах
трубопроводов реакторного и турбинного отделений
энергоблока №2 ЮУ АЭС после 100 тыс. ч эксплуа-
тации, включая ГЦТ, трубопроводы САОЗ, дыха-
тельный трубопровод, трубопроводы острого пара и
питательной воды. Определены предел прочности,
предел текучести, относительное удлинение, отно-
сительное сужение, ударная вязкость. Проведена
фрактография изломов образцов и микроструктур-
ные исследования. Выполнен расчет механических
свойств металла трубопроводов по твёрдости.
2. Установлено, что механические свойства и
структура металла трубопроводов соответствуют
нормативным документам, сертификатам и техни-
ческим условиям на трубопроводы.
3. Анализ полученных результатов свидетель-
ствует о том, что после 100 тыс. ч эксплуатации
имеет место тенденция к упрочнению металла и
снижению пластичности и ударной вязкости.
ЛИТЕРАТУРА
1. ПНАЭ Г-7-008-89. Правила устройства и без-
опасной эксплуатации оборудования и трубопрово-
дов атомных энергетических установок.
2. Инструкция РД ЭО 0027-94. Определение харак-
теристик механических свойств металла обору-до-
вания атомных электростанций безобразцовыми
методами по характеристикам твердости.
3. РД.00.ЭК.ХФ.МО.М.09-99. Методика опре-деле-
ния механических свойств металла оборудования и
трубопроводов АЭС с помощью микрообразцов.
4. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность
оборудования и трубопроводов атомных энер-гети-
ческих установок.
5. ПНАЭ Г-7-010-89. Оборудование и трубо-прово-
ды АЭУ. Сварные соединения и наплавки. Правила
контроля.
6. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на
растяжение.
7. ГОСТ 9651-84. Металлы. Методы испытаний на
растяжение при повышенных температурах.
8. ГОСТ 9454-78. Металлы. Методы испытаний на
ударный изгиб при пониженной, комнатной и повы-
шенной температурах.
9. ГОСТ 5639-82. Сталь и сплавы, методы выявле-
ния и определения величины зерна.
10. ГОСТ 5640-68. Сталь. Металлографический ме-
тод оценки микроструктуры листов и ленты.
11. ГОСТ 11878-66. Сталь аустенитная; методы
определения содержания α-фазы.
12. ГОСТ 8233-56. Сталь, эталоны микрострукту-
ры.
13. ТУ-14-3-460-75. Трубы стальные бесшовные для
паровых котлов и трубопроводов.
14. ТУ975Е004511. Ред. 5. Трубы бесшовные плаки-
рованные.
15. ТУ 14-3-197-89. Трубы бесшовные из корро-
зионностойких марок стали с повышенным каче-
ством поверхности.
16. МИ 1317-86. Методические указания. Государ-
ственная система обеспечения единства измере-
ния. Результаты и характеристики погрешности
измерений.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ МЕТАЛУ ТРУБОПРОВОДІВ
ЕНЕРГОБЛОКУ №2 ВП ЮУ АЕС ПІСЛЯ 100 ТИС. ГОДИН ЕКСПЛУАТАЦІЇ
І.М. Неклюдов, Л.С. Ожигов, А.С. Митрофанов, С.В. Гоженко, В.В. Брик, Н.Д. Рибальченко,
В.І. Савченко, Є.О. Крайнюк, А.В. Бажуков, П.Є. Мельник, В.В. Алексейчук
Визначено механічні властивості металу трубопроводів другого енергоблоку ЮУ АЕС по кореляційним
залежностям основних характеристик механічних властивостей та твердості; на стандартних зразках, виготовлених із
котушок трубопроводів живильної води та гострого пару; на мікрозразках, виготовлених із темплету головного
циркуляційного трубопроводу. Проведено мікро структурні дослідження відпрацьованого металу. З допомогою
растрової мікроскопії вивчена фрактографія поверхні зруйнування зразків, випробуваних на розтягування та ударний
вигиб.
________________________________________________________________________________
58 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85), с. 52-58.
THE RESULTS OF RESEARCH OF MECHANICAL PROPERTIES OF THE PIPELINE METAL
OF SOUTH UKRAINIAN APS POWER BLOCK N2 AFTER 100,000 HOURS OF EXPLOITATION
I.M. Neklyudov, L.S. Ozhigov, A.S. Mitrofanov, S.V. Gozhenko, V.V. Bryk, N.D. Rybalchenko, V.I. Savchenko,
E.A. Krainyuk, A.V. Bazhukov, P.E. Melnik, V.V. Alexeychuk
Mechanical properties of the pipeline metal of South Ukrainian NPP·2 are determined; they were correlated with metal hard-
ness; standard test specimens of direct steam and feed water pipeline were tested; microspecimens of main circulating pipeline
template were tested. Microstructure research of exhausted metal was carried out. Surface fractography of Charpy impact and
tension tested specimens was studied by means of scanning microscope.
________________________________________________________________________________
59 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85), с. 52-58.
2. Исследование СВОЙСТВ металла НА стандартных образцах
Для определения механических свойств на стандартных образцах была произведена вырезка катушек из трубопроводов острого пара (сталь 16ГС) и питатальной воды (сталь 20). Из вырезанных катушек были изготовлены образцы следующей номенклатуры:
Таблица 1
Сравнение механических свойств стали 16ГС при 200С в исходном состоянии
и после 100 тыс. ч эксплуатации
Z, %
A, %
Сравнение механических свойств стали 16ГС при 3500С в исходном состоянии
и после 100 тыс. ч эксплуатации
Z,
%
A,
%
Z,
%
A, %
KCV, кгсм/см2
Сравнение механических свойств стали 20 при 3500С в исходном состоянии
и после 100 тыс. ч эксплуатации
Z, %
A, %
HB
A, %
Z, %
ЮУ АЭС – 2
Сравнение механических свойств стали 20
HB
A, %
Z, %
Таблица 7
ПНАЭ Г-7-002-86
Паспорт
Результаты испытаний исходного металла
Результаты испытаний металла после 100 тыс. ч эксплуатации
ПНАЭ Г-7-002-86
Паспорт
Результаты испытаний исходного металла
Результаты испытаний металла после 100 тыс. ч эксплуатации
Ударная вязкость KCV (кгсм/см2) образцов металла ГЦТ после 100 тыс. ч эксплуатации
Толщина образца, м; Тип
Изделие
Примечание
Исходная катушка ГЦТ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-79536 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T15:14:52Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Неклюдов, И.М. Ожигов, Л.С. Митрофанов, А.С. Гоженко, С.В. Савченко, В.И. Брык, В.В. Рыбальченко, Н.Д. Крайнюк, Е.А. Бажуков, А.В. Мельник, П.Е. Алексейчук, В.В. 2015-04-02T19:17:44Z 2015-04-02T19:17:44Z 2004 Результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 ОП ЮУ АЭС после 100 тыс. часов эксплуатации / И.М. Неклюдов, Л.С. Ожигов, А.С. Митрофанов, С.В. Гоженко, В.И. Савченко, В.В. Брык, Н.Д. Рыбальченко, Е.А. Крайнюк, А.В. Бажуков, П.Е. Мельник, В.В. Алексейчук // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 3. — С. 52-58. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79536 669.018.2 Определены механические свойства металла трубопроводов второго энергоблока ЮУ АЭС по корреляционным зависимостям основных характеристик механических свойств с твердостью на стандартных образцах, изготовленных из катушек трубопроводов питательной воды и острого пара, а также на микрообразцах, изготовленных из темплета главного циркуляционного трубопровода. Проведены микроструктурные исследования отработавшего металла. С помощью растровой микроскопии изучена фрактография поверхности разрушения образцов, испытанных на растяжение и ударный изгиб. Визначено механічні властивості металу трубопроводів другого енергоблоку ЮУ АЕС по кореляційним залежностям основних характеристик механічних властивостей та твердості; на стандартних зразках, виготовлених із котушок трубопроводів живильної води та гострого пару; на мікрозразках, виготовлених із темплету головного циркуляційного трубопроводу. Проведено мікро структурні дослідження відпрацьованого металу. З допомогою растрової мікроскопії вивчена фрактографія поверхні зруйнування зразків, випробуваних на розтягування та ударний вигиб. Mechanical properties of the pipeline metal of South Ukrainian NPP·2 are determined; they were correlated with metal hardness; standard test specimens of direct steam and feed water pipeline were tested; microspecimens of main circulating pipeline template were tested. Microstructure research of exhausted metal was carried out. Surface fractography of Charpy impact and tension tested specimens was studied by means of scanning microscope. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Материалы реакторов на тепловых нейтронах Результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 ОП ЮУ АЭС после 100 тыс. часов эксплуатации Результати дослідження механічних властивостей металу трубопроводів енергоблоку №2 ВП ЮУ АЕС після 100 тис. годин експлуатації The results of research of mechanical properties of the pipeline metal of South Ukrainian APS power block N2 after 100,000 hours of exploitation Article published earlier |
| spellingShingle | Результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 ОП ЮУ АЭС после 100 тыс. часов эксплуатации Неклюдов, И.М. Ожигов, Л.С. Митрофанов, А.С. Гоженко, С.В. Савченко, В.И. Брык, В.В. Рыбальченко, Н.Д. Крайнюк, Е.А. Бажуков, А.В. Мельник, П.Е. Алексейчук, В.В. Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| title | Результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 ОП ЮУ АЭС после 100 тыс. часов эксплуатации |
| title_alt | Результати дослідження механічних властивостей металу трубопроводів енергоблоку №2 ВП ЮУ АЕС після 100 тис. годин експлуатації The results of research of mechanical properties of the pipeline metal of South Ukrainian APS power block N2 after 100,000 hours of exploitation |
| title_full | Результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 ОП ЮУ АЭС после 100 тыс. часов эксплуатации |
| title_fullStr | Результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 ОП ЮУ АЭС после 100 тыс. часов эксплуатации |
| title_full_unstemmed | Результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 ОП ЮУ АЭС после 100 тыс. часов эксплуатации |
| title_short | Результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 ОП ЮУ АЭС после 100 тыс. часов эксплуатации |
| title_sort | результаты исследований механических свойств металла трубопроводов энергоблока №2 оп юу аэс после 100 тыс. часов эксплуатации |
| topic | Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| topic_facet | Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79536 |
| work_keys_str_mv | AT neklûdovim rezulʹtatyissledovaniimehaničeskihsvoistvmetallatruboprovodovénergobloka2opûuaésposle100tysčasovékspluatacii AT ožigovls rezulʹtatyissledovaniimehaničeskihsvoistvmetallatruboprovodovénergobloka2opûuaésposle100tysčasovékspluatacii AT mitrofanovas rezulʹtatyissledovaniimehaničeskihsvoistvmetallatruboprovodovénergobloka2opûuaésposle100tysčasovékspluatacii AT goženkosv rezulʹtatyissledovaniimehaničeskihsvoistvmetallatruboprovodovénergobloka2opûuaésposle100tysčasovékspluatacii AT savčenkovi rezulʹtatyissledovaniimehaničeskihsvoistvmetallatruboprovodovénergobloka2opûuaésposle100tysčasovékspluatacii AT brykvv rezulʹtatyissledovaniimehaničeskihsvoistvmetallatruboprovodovénergobloka2opûuaésposle100tysčasovékspluatacii AT rybalʹčenkond rezulʹtatyissledovaniimehaničeskihsvoistvmetallatruboprovodovénergobloka2opûuaésposle100tysčasovékspluatacii AT krainûkea rezulʹtatyissledovaniimehaničeskihsvoistvmetallatruboprovodovénergobloka2opûuaésposle100tysčasovékspluatacii AT bažukovav rezulʹtatyissledovaniimehaničeskihsvoistvmetallatruboprovodovénergobloka2opûuaésposle100tysčasovékspluatacii AT melʹnikpe rezulʹtatyissledovaniimehaničeskihsvoistvmetallatruboprovodovénergobloka2opûuaésposle100tysčasovékspluatacii AT alekseičukvv rezulʹtatyissledovaniimehaničeskihsvoistvmetallatruboprovodovénergobloka2opûuaésposle100tysčasovékspluatacii AT neklûdovim rezulʹtatidoslídžennâmehaníčnihvlastivosteimetalutruboprovodívenergobloku2vpûuaespíslâ100tisgodinekspluatacíí AT ožigovls rezulʹtatidoslídžennâmehaníčnihvlastivosteimetalutruboprovodívenergobloku2vpûuaespíslâ100tisgodinekspluatacíí AT mitrofanovas rezulʹtatidoslídžennâmehaníčnihvlastivosteimetalutruboprovodívenergobloku2vpûuaespíslâ100tisgodinekspluatacíí AT goženkosv rezulʹtatidoslídžennâmehaníčnihvlastivosteimetalutruboprovodívenergobloku2vpûuaespíslâ100tisgodinekspluatacíí AT savčenkovi rezulʹtatidoslídžennâmehaníčnihvlastivosteimetalutruboprovodívenergobloku2vpûuaespíslâ100tisgodinekspluatacíí AT brykvv rezulʹtatidoslídžennâmehaníčnihvlastivosteimetalutruboprovodívenergobloku2vpûuaespíslâ100tisgodinekspluatacíí AT rybalʹčenkond rezulʹtatidoslídžennâmehaníčnihvlastivosteimetalutruboprovodívenergobloku2vpûuaespíslâ100tisgodinekspluatacíí AT krainûkea rezulʹtatidoslídžennâmehaníčnihvlastivosteimetalutruboprovodívenergobloku2vpûuaespíslâ100tisgodinekspluatacíí AT bažukovav rezulʹtatidoslídžennâmehaníčnihvlastivosteimetalutruboprovodívenergobloku2vpûuaespíslâ100tisgodinekspluatacíí AT melʹnikpe rezulʹtatidoslídžennâmehaníčnihvlastivosteimetalutruboprovodívenergobloku2vpûuaespíslâ100tisgodinekspluatacíí AT alekseičukvv rezulʹtatidoslídžennâmehaníčnihvlastivosteimetalutruboprovodívenergobloku2vpûuaespíslâ100tisgodinekspluatacíí AT neklûdovim theresultsofresearchofmechanicalpropertiesofthepipelinemetalofsouthukrainianapspowerblockn2after100000hoursofexploitation AT ožigovls theresultsofresearchofmechanicalpropertiesofthepipelinemetalofsouthukrainianapspowerblockn2after100000hoursofexploitation AT mitrofanovas theresultsofresearchofmechanicalpropertiesofthepipelinemetalofsouthukrainianapspowerblockn2after100000hoursofexploitation AT goženkosv theresultsofresearchofmechanicalpropertiesofthepipelinemetalofsouthukrainianapspowerblockn2after100000hoursofexploitation AT savčenkovi theresultsofresearchofmechanicalpropertiesofthepipelinemetalofsouthukrainianapspowerblockn2after100000hoursofexploitation AT brykvv theresultsofresearchofmechanicalpropertiesofthepipelinemetalofsouthukrainianapspowerblockn2after100000hoursofexploitation AT rybalʹčenkond theresultsofresearchofmechanicalpropertiesofthepipelinemetalofsouthukrainianapspowerblockn2after100000hoursofexploitation AT krainûkea theresultsofresearchofmechanicalpropertiesofthepipelinemetalofsouthukrainianapspowerblockn2after100000hoursofexploitation AT bažukovav theresultsofresearchofmechanicalpropertiesofthepipelinemetalofsouthukrainianapspowerblockn2after100000hoursofexploitation AT melʹnikpe theresultsofresearchofmechanicalpropertiesofthepipelinemetalofsouthukrainianapspowerblockn2after100000hoursofexploitation AT alekseičukvv theresultsofresearchofmechanicalpropertiesofthepipelinemetalofsouthukrainianapspowerblockn2after100000hoursofexploitation |