Разработка метода оценки подрастания трещиноподобных дефектов в сварных соединениях трубопроводов в процессе длительной эксплуатации для обоснования продления срока службы оборудования АЭС тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

На правах рукописи

//

□03054132 ЧУВАЕВ -----

Сергей Владимирович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ ПОДРАСТАНИЯ ТРЕЩИНОПОДОБНЫХ ДЕФЕКТОВ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ ТРУБОПРОВОДОВ В ПРОЦЕССЕ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ПРОДЛЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ ОБОРУДОВАНИЯ АЭС

Специальность 01.02.06-Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Москва - 2007

003054132

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Научно-производственное объединение «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ)».

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Мамаева Елена Игоревна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Маркочев Виктор Михайлович

кандидат технических паук, доцент Гринь Евгений Алексеевич

Ведущее предприятие:

ОАО «ВНИИАЭС»

Защита состоится « 19 » марта 2007 г. в 14— часов на заседании диссертационного совета Д 217.042.02 при Открытом акционерном обществе «Научно-производственное объединение «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ)» по адресу: 115088, Москва, ул. Шарикоподшипниковская, д. 4, комн. 403.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ОАО НПО «ЦНИИТМАШ».

Автореферат разослан « 16 » февраля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н.

Клауч Д.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В настоящее время ряд энергоблоков АЭС уже выработал свой проектный срок службы (30 лет) или приближается к нему. Для дальнейшей эксплуатации энергоблоков, достигших проектного срока службы, а также для разработки проектов АЭС нового поколения со сроком службы более 30 лет необходимо обеспечение безопасной эксплуатации оборудования АЭС на новые, более длительные сроки службы. Поэтому вопросы обоснования продления срока службы атомного энергооборудования с обеспечением его безопасной эксплуатации становятся в настоящее время все более важными и актуальными.

По существующим в атомной энергетике нормативным документам РД ЭО 0185-2006 и РД ЭО 0330-2001 продление срока службы энергоблоков АЭС проводится при выполнении большого комплекса регламентированных мероприятий, включающих, в том числе, оценку технического состояния и расчет остаточного ресурса элементов энергоблоков с учетом фактического уровня механических свойств и выявленных при эксплуатации дефектов. Расчет остаточного ресурса, определение допускаемых размеров дефектов на момент продления срока службы, обоснование концепции «течь перед разрушением» выполняют с учетом подрастания трещиноподобных дефектов в процессе эксплуатации.

Так как оборудование АЭУ эксплуатируется в условиях термического, механического, коррозионного и радиационного воздействий, то необходимо определить влияние эксплуатационного воздействия на изменение свойств металла оборудования в процессе эксплуатации, что позволит прогнозировать их изменение на продляемый срок службы. В связи с этим актуальной становится разработка метода оценки подрастания трещиноподобных дефектов в сварных соединениях трубопроводов с учетом влияния длительных сроков эксплуатации и условий нагру-жения.

Цель работы

Определение уровня возможного изменения механических свойств металла сварных соединений трубопроводов из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса в процессе длительной эксплуатации и учет этих изменений при выполнении прочностных расчетов для обоснования безопасной эксплуатации при продлении срока службы оборудования АЭС.

Основные задачи

1. Определение комплекса свойств металла вырезок из трубопроводов, изготовленных из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, после длительных сроков эксплуатации. Анализ и обобщение с литературными данными по свойствам сварных соединений.

2. Разработка основных положений метода моделирования длительного эксплуатационного воздействия на металл сварных соединений тру бопроводов термическим и термодеформационным старением.

3. Определение влияния термического и термодеформационного старения на структуру и свойства модельных катушек и темплетов.

4. Определение критериев и параметров, определяющих процесс эксплуатационного старения трубопроводов из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса.

5. Разработка метода оценки подрастания трещиноподобных дефектов в трубопроводах АЭС с учетом влияния длительной эксплуатации и условий нагруження.

Научная новизна

1. Установлены критерии и параметры оценки состояния сварных соединений трубопроводов АЭУ, изготовленных из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, в наибольшей степени отражающие изменения механических свойств металла сварных соединений в результате длительных сроков эксплуатации.

2. Разработан метод оценки подрастания трещиноподобных дефектов в процессе эксплуатации, учитывающий влияние длительных сроков службы на характеристики циклической тре-щиностойкости металла сварных соединений трубопроводов, и включающий построение поля распределения скорости роста трещин в зависимости от ДК и Я.

3. Разработаны основные положения метода моделирования длительного эксплуатационного воздействия термическим и термодеформационным старением.

4. Выявлены изменения микроструктуры, обусловливающие в свою очередь изменения механических свойств сварных соединений трубопроводов в процессе длительной эксплуатации, заключающиеся для металла шва - в распаде 5-феррита с выделением карбидов хрома МгзСб и, в ряде случаев, с образованием твердой и хрупкой а'- фазы, а для металла околошовной зоны - в усилении оконтурованности карбидами границ зерен, в увеличении размеров зон с выделениями карбидов по границам зерен, в появлении вдоль линии сплавления, со стороны основного металла, фазы высокой степени дисперсности.

5. Выявлено, что изменения микроструктуры, произошедшие за длительный срок эксплуатации, могут создать благоприятные условия для продвижения трещины коррозионного растрескивания под напряжением не только по околошовной зоне, но и по металлу шва, что рекомендуется учитывать при расчете остаточного ресурса трубопроводов из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса.

Практическая значимость

Полученные результаты эксплуатационного воздействия и модельного старения на механические свойства металла сварных соединений трубопроводов АЭУ были использованы при обосновании продления срока службы 1-го и 2-го блоков Ленинградской АЭС.

Материалы по разработанному методу оценки подрастания трещиноподобных дефектов в процессе длительной эксплуатации подготовлены для включения в новые нормативные доку-

менты по обоснованию продления срока службы действующего оборудования АЭС и по обоснованию проектного срока службы для оборудования новых АЭС.

Достоверность результатов

Обеспечивается использованием высокоточного испытательного оборудования, современных методов и средств исследований, статистической обработкой результатов испытаний, полученных на стали разных плавок.

Личный вклад автора

Постановка и реализация задач исследования, непосредственное проведение испытаний и исследований, заключающееся в получении и статистической обработке данных по механическим свойствам, ударной вязкости, твердости, микротвердости, циклической и статической трещиностойкости, анализ структурных изменений, разработка метода оценю! подрастания трещиноподобных дефектов в процессе длительной эксплуатации, проведение прочностных расчетов, анализ и обобщение полученных результатов.

Публикации

Содержание работы отражено в 9 публикациях, в том числе в центральных журналах, материалах международных и всероссийских конференций и сборниках научных трудов.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на VIII и IX Международных конференциях «Материаловедческие проблемы при проектировании, изготовлении и эксплуатации оборудования АЭС» (Санкт-Петербург, 2004, 2006), 4-й международной научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР» (Подольск, 2005), 4-й международной научно-практической конференции по проблемам атомной энергетики «Надежность, безопасность, ресурс АЭС» (Севастополь, 2005), Всероссийской конференции «Механические испытания в пауке и промышленности - гарантия конкурентоспособности продукции и безопасности в сфере жизнедеятельности человека» (Армавир, 2005), научном семинаре Центра материаловедения и ресурса ОАО «ВНИИАЭС» в 2006 г.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, приложения. Диссертационная работа изложена на 148 страницах компьютерного текста, включая 65 рисунков, 24 таблицы, список использованной литературы из 105 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность проблемы, сформулирована цель и задачи работы, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В главе 1 рассмотрены имеющиеся в литературе данные по определению механических свойств металла трубопроводов из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса после разных сроков эксплуатации, а также сталей и сварных соединений после термического старения. Количество таких данных ограничено, в основном - это результаты испытаний на растяжение, в меньшей степени - на ударный изгиб, очень мало данных по трещиностойкости и по изменению микроструктуры после эксплуатации или старения, особенно для сварных соединений.

В связи с этим были поставлены задачи определения влияния модельного старения на комплекс механических свойств и эксплуатационных характеристик металла модельных сварных соединений и вырезок из трубопроводов АЭС.

Рассмотрены нормативные документы, регламентирующие расчет на прочность оборудования и трубопроводов реакторных установок АЭС на стадии эксплуатации с учетом подрастания выявленных или постулируемых дефектов. В них говорится о необходимости при проведении расчетов на прочность учета фактических свойств материалов, но никаких конкретных данных по расчету подрастания дефектов с учетом изменения характеристик циклической трещиностойкости не приводится.

Литературный обзор выполнен по материалам работ ОАО «ВНИИАЭС», ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», ФГУП ОКБ «Гидропресс», ИЦП МАЭ, МИФИ (ГУ), ОАО ВТИ, ОАО НПО «ЦНИИТМАШ» и др., а также по работам зарубежных исследователей.

Глава 2 приведены характеристики исследуемых материалов, данные по разработке основных положений метода моделирования длительного эксплуатационного воздействия термическим старением, методики проведения испытаний и исследований. Этапы работы показаны на рисунке 1.

Для оценки свойств металла в исходном состоянии были изготовлены сварные соединения трубопровода Ду 300 по штатной технологии, применяемой на момент пуска блоков 1-го поколения (модельные катушки №1, №2, №3). Катушки вырезаны из одной трубы для того, чтобы оценить влияние различных режимов старения на металле одной и той же плавки. Исследовали также вырезки из трубопроводов Ду 300 ЛАЭС с реактором типа РБМК и архивный металл вырезок из главного циркуляционного трубопровода Ду 500 НВАЭС. Испытанию подвергали катушку из водоуравнительного трубопровода блока №4 ЛАЭС после 100 тысяч часов эксплуатации, сегмент из коллектора САОР блока №1 ЛАЭС после 70 тысяч часов эксплуатации, катушку с НВАЭС после 100 тысяч часов эксплуатации.

Этапы проведения работы

Рисунок 1 - Структурная схема этапов выполнения работы

Учитывая, что испытания, сопоставимые по длительности с реальным сроком службы оборудования АЭС, практически не осуществимы, были разработаны основные положения метода моделирования влияния длительных сроков эксплуатации на структуру и свойства металла сварных соединений трубопроводов термическим старением.

Для выбора режимов термического старения, вызывающих одинаковую повреждаемость металла при разных температурах и временах выдержек, имеется ряд зависимостей. Однако они не являются универсальными, поэтому для каждого конкретного случая возможна корректировка, основанная на экспериментальных данных, либо самой зависимости, либо коэффициентов, в нее входящих. Так как время старения можно определить по следующему выражению:

с=10ехрГи/кт), (1)

где I - время старения, ч; ^ - постоянная, ч; и - энергия активации, кал/моль; Я - газовая постоянная; Т - температура старения, К,

то, приравнивая два условия старения с ^ и Т[ и Ь и Тг, приводящие к одинаковой повреждаемости стали, получим температурно-временную зависимость

Г2 = ехр[С7//7; -1 /7^)] (2)

Основываясь на результатах работы зарубежных исследователей и собственных экспериментальных данных, была построена номограмма для определения режимов старения (и=24ккал/моль), моделирующих эксплуатационное воздействие за определенные сроки службы, рисунок 2.

Экспериментальные исследования влияния длительных сроков эксплуатации проводили на вырезках, а также на специально изготовленных модельных сварных соединениях, находящихся в следующих состояниях:

1) исходное (модельная катушка №1, 1-я половина, трубопровод Ду 300);

2) после термического старения при 400°С, 4000 часов (модельная катушка №1, 2-я половина, трубопровод Ду 300);

3) после термодеформационного старения в условиях упругопластического нагружения при знакопеременном изгибе на машине УП-300 (трубопровод Ду 300). Циклическое нагруже-ние модельного образца, изготовленного на основе катушки №2, проводили при деформации по наружному волокну еа=0,1% (размах Де=0,2%). Общее число циклов нагружения модельного образца при Т=400°С составило N=23000. После этого модельный образец подвергали выдержке при статическом деформировании в условиях: Т=400°С, еа=0,265%, 1=14 суток;

4) после термодеформационного старения в условиях циклически изменяющегося внутреннего давления на стенде ЦНВД-10 (трубопровод Ду 300). Нагружение модельного образца, изготовленного на основе модельной катушки №3, проводили при: Т=400°С; 1=2000ч.; Ртах=7,5МПа; Рт]„=6,6МПа; ^0,07 Гц;

1 10 10 2 10 3 10 4 10 5 10 б ю7

Время старения I, час 1-250°С, 2-280°С, 3-300°С, 4-350°С, 5-400°С, 6-450°С Рисунок 2 - Номограмма для определения режимов старения

5) после эксплуатации в течение 70000 часов (сегмент, вырезанный из коллектора САОР блока №1 ЛАЭС, трубопровод Ду 300);

6) после эксплуатации в течение 70000 часов и дополнительного термического старения при 450°С, 1500 часов (сегмент, трубопровод Ду 300);

7) после эксплуатации в течение 100000 часов (катушка №4, вырезанная из ВУТ блока №4 ЛАЭС, трубопровод Ду 300);

8) после эксплуатации в течение 100000 часов (катушка №5, вырезанная из ГЦТ НВАЭС, трубопровод Ду 500);

9) после эксплуатации в течение 100000 часов и дополнительного термического старения при 450°С, 1500 часов (катушка №5, трубопровод Ду 500).

В главе 3 представлены результаты исследования влияния термического и термодеформационного старения на механические свойства металла сварных соединений модельных катушек и вырезок из трубопроводов Ду 300 и Ду 500 после эксплуатации. Механические свойства.

Результаты механических испытаний на растяжение приведены образцов 06 мм приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Механические свойства металла сварных соединений трубопроводов при испыта-

нии на растяжение

Изделие Металл Т, °С Механические свойства

ов, МПа Со 2, МПа 5,% Ч/,%

Катушка с ЛАЭС после 100000 ч. эксплуатации Основной металл 20 630 302 47,3 76,8

285 428 252 30,5 75,0

Металл шва 285 456 265 25,5 59,0

Сегмент с ЛАЭС после 70000 ч. эксплуатации Основной металл 285 444 260 28,8 76,2

Металл шва 285 466 289 18,5 42,5

Катушка с НВАЭС после 100000 ч. эксплуатации Основной металл 20 556 278 60,8 74,6

350 385 202 32,0 71,0

Металл шва 20 590 351 51,5 62,5

350 461 277 34,0 57,5

Катушка с НВАЭС после 100000 ч. эксплуатации и термического старения при 450°С, 1500ч. Основной металл 20 557 271 57,0 73,5

350 385 206 31,5 70,5

Металл шва 20 612 333 44,0 59,5

350 475 267 32,5 59,8

Модельная катушка в исходном состоянии Основной металл 20 632 301 48,5 81,3

285 431 240 31,0 70,2

Металл шва 20 632 478 35,3 65,0

285 485 400 20,0 60,5

Модельная катушка после термического старения при 400°С, 4000 ч. Основной металл 20 642 296 45,7 76,7

285 442 269 29,6 74,9

Металл шва 285 544 426 20,0 59,0

Термическое старение модельной катушки при 400°С, 4000 ч. привело к некоторому повышению пределов прочности и текучести основного металла при Т = 20°С и 285°С (так, при 285°С со,2 увеличился с 240 МПа до 269 МПа, т.е. на 12%) и к небольшому - до 6%, снижению пластических характеристик по сравнению с исходным состоянием, за исключением значения \|/ при 285°С. Что касается металла шва, то после термического старения для него было выявлено повышение при 285°С прочностных характеристик. Так, а„ увеличился с 485 МПа до 544 МПа, т.е. на 12%. Пластические характеристики остались примерно на том же уровне.

Наиболее низкие значения пластических характеристик были определены у металла шва сегмента с ЛАЭС после эксплуатации (8 = 18,5%, у = 42,5%), которые не соответствуют нормативным требованиям ПНАЭ Г-7-010-89.

и

Термическое старение катушки с I 1ВАЭС при 450°С, ¡500 ч. привело к Небольшому снижению пластических свойств основного металла (снижение 5 на 6%), для металла шва было выявлено некоторое повышение предела прочности и снижение относительного удлинения при 20°С на 15% при малозначимых изменениях остальных характеристик.

Таким образом, полученные результаты испытаний показали неоднозначность изменения свойств лри испытании на растяжение в результате старения. Однако в большинстве случаев было выявлено повышение значений о„ и (до 12 %) и снижение значений й и ч< {до 15%).

Ударная вязкость.

Результаты испытаний на ударную вязкость образцов размером 10x10x55 мм из металла модельной катушки и вырезок с ЛАЭС и НВЛЭС приведены на рисунке 3.

400 4

I 23456789 ¡0

1-8 - Ду 300. 9-10 - Ду 500; 1-3 - основной металл, 4-10 - металл шва; 1, 2, 4, 5-модельная катушка в исходном состоянии (1.4), после старения (2, 5); 3, û - катушка с ЛАЭС после эксплуатации; 7 - сегмент после эксплуатации; 8 - сегмент после эксплуатации и старения; 9 - катушка с H В АЭС после эксплуатации; 10 - катушка с НВЛЭС после эксплуатации и старения. И -7=20® С; - Т=285°С

Рисунок 3 - Влияние эксплуатации и старения на ударную вязкость сварных соединений трубопроводов Ду 300 и Ду 500

Результаты испытаний на ударный изгиб показали, что значения ударной вязкости металла шва сегмента и катушки с ЛАЭС близки и составляют при 20°С 159.7 и 163,3 Дж/см2, при 285°С - 192,1 и 189,5 Дж/см2. Эти значения для металла швов сварных соединений, бывших и эксплуатации, значительно ниже, чем для металла шва катушки № I в исходном состоянии - на 25% и 32% соответственно. Для основного металла значения характеристик ударной вязкости

катушки с ЛАЭС также ниже по сравнению с аналогичными для катушки №1, при 20°С - на 8%, при 285°С - на 11%.

После дополнительного старения при 400°С, 4000 часов для металла модельной катушки снижение значения ударной вязкости было не очень значимым, до 7%. В то же время данные по влиянию термического старения на металл шва сегмента показали понижение значений ударной вязкости при 20°С на 23%, при 285°С - на 42%, или в 1,7 раза, по сравнению с состоянием после эксплуатации. Аналогичное влияние старения было выявлено для металла шва трубопровода Ду 500, для которого было получено снижение значений ударной вязкости после термического старения при 285°С в 1,5 раза. Сопоставление значений ударной вязкости при 285°С металла шва сегмента после эксплуатации и термического старения и металла шва модельной катушки в исходном состоянии показало превышение значений ударной вязкости для модельной катушки над ударной вязкостью шва сегмента в 1,84 раза.

Статическая трещиностойкость.

Результаты испытаний на статическую трещиностойкость образцов размером 6x12x54 мм показали, что как основной металл, так и металл шва модельной катушки №1 имеют достаточно высокий уровень значений 5С и ^с, причем значения 5С и ^ для основного металла превышают аналогичные значения для металла шва.

Термическое старение при 400°С, 4000 часов привело к снижению характеристик 8С и 1[с как для основного металла, так и для металла шва. Снижение значения величины 5С составило 26% (с 1,46 мм до 1,16 мм) и 19% (с 0,712 мм до 0,586 мм), для основного металла и металла шва соответственно. Для характеристики .Пс были выявлены более значимые изменение, в 1,57 (с 1728 кН/м2 до 1099 кН/м2) и 1,41 (с 836 кН/м2 до 591 кН/м2) раза ниже по сравнению с исходным состоянием, для основного металла и металла шва соответственно.

Циклическая трещиностойкость.

Результаты испытаний на циклическую трещиностойкость металла сварных соединений вырезок из трубопроводов после эксплуатации в течение 70 и 100 тысяч часов и модельных катушек в исходном состоянии, после термического и термодеформационного старения приведены в таблице 2 и на рисунке 4.

Как показали результаты испытаний, старение практически не оказало повреждающего влияния на циклическую трещиностойкость основного металла модельной катушки трубопровода Ду 300. В то же время для основного металла катушки трубопровода Ду 500 в диапазоне ДК от 12 до 25 МПа-м"2 было выявлено повышение скорости роста трещин (СРТ) после термического старения от 1,6 до 3 раз по сравнению с исходным состоянием, хотя общий уровень скорости роста трещин в катушке трубопровода Ду 500 был ниже, чем для катушки трубопровода Ду 300.

Таблица 2 - Характеристики циклической трещиностойкости металла сварных соединений тру-

бопроводов Ду 300

Изделие Металл Состояние Характеристики циклической трещиностойкости Коэффициент корреляции

С п

Катушка из ВУТ Основной металл После 100 тысяч часов эксплуатации 9,85-Ю"12 2,97 0,972

Металл шва 5,34-10"13 3,71 0,963

Сегмент из трубопровода САОР Металл шва После 70 тысяч часов эксплуатации 2,26-Ю"12 3,28 0,986

Металл шва После эксплуатации и дополнительного старения при 450°С, 1500 ч. 1,61-10"12 3,41 0,969

Модельная катушка №1 Основной металл Исходное состояние 8,96-Ю"'2 3,00 0,969

Металл шва 1,75-10"'2 3,24 0,967

Основной металл После старения при 400°С, 4000 часов 1,15-10"" 2,93 0,969

Металл шва 2,50-Ю"'2 3,30 0,964

Модельная катушка №2 ОМ 2-12-1 После испытания на машине УП-300 3,95-10"12 3,18 0,989

ОМ 2-12-3 5,48-Ю"12 3,08 0,973

Ш12-2-2 3,76-10"'2 3,21 0,982

Модельная катушка №3 Основной металл После старения при 400°С, 2000 часов 9,17-10"13 3,62 0,972

Металл шва 3,14-Ю"12 3,29 0,907

Для металла сварного шва трубопровода Ду 300 было выявлено значительное влияние термического и термодеформационного старения, заключающееся в увеличении СРТ и, соответственно, в снижении характеристик циклической трещиностойкости, рисунок 4. Для металла шва модельных катушек скорость роста трещин после термического старения при 400°С, 4000 часов увеличилась по сравнению с исходным состоянием примерно в 1,8 раза, а после термодеформационного старения при 400°С, 2000 часов в - 2,0-2,2 раза, и примерно во столько же раз после термодеформационного старения на машине УП-300.

Для металла шва сегмента дополнительное термическое старение при 450°С, 1500 часов также привело к увеличению скорости роста трещин по сравнению с СРТ в состоянии после эксплуатации, но в меньшей степени. Однако по сравнению со скоростью роста трещин в модельной катушке в исходном состоянии СРТ в металле сегмента после эксплуатации и дополнительного термического старения была выше примерно в 1,6-1,9 раза. Для металла шва трубопровода Ду 500, бывшего в эксплуатации, было выявлено максимальное повышение СРТ до 1,5 раз по сравнению с исходным состоянием.

Таким образом, максимальное повышение скорости роста трещин в металле сварного соединения составило 2,0-2,2 раза.

da/dN, м/цикл

10 20 30 40 50 60

AK, МПа-м"2

1 - модельная катушка в исходном состоянии; 2 - катушка из ВУТ ЛАЭС после эксплуатации (100000 часов); 3 - сегмент из коллектора САОР ЛАЭС после эксплуатации (70000 часов); 4 -сегмент из коллектора САОР ЛАЭС после эксплуатации и дополнительного термического старения при 450°С, 1500 часов; 5 - модельная катушка после термического старения при 400°С, 4000 часов; 6 - катушка № 2; 7 - катушка № 3.

Рисунок 4 — Циклическая трещиностойкость металла сварного шва трубопроводов Ду 300 Твердость и микротвердость

Измерение твердости переносным твердомером ТЭМП-4 (Россия) на внутренней поверхности катушки №3 показало, что твердость металла корня шва и зоны термического влияния в результате термодеформационного старения выросла. Для металла шва она увеличилась со 175

НВ до 185 НВ, для ЗТВ - со 170 НВ до 186-189 НВ. Твердость основного металла на расстоянии 15 мм от оси шва увеличилась со 165 НВ до 175 НВ. В этих зонах уровень действующих нагрузок достаточно высок, сказывается влияние остаточных сварочных напряжений. Таким образом, термодеформационное старение привело к повышению твердости металла шва, зоны термического влияния и основного металла в наиболее нагруженной зоне до 11%.

Оценку влияния термического старения на изменение микротвердости металла сварного соединения трубопровода сегмента выполняли на приборе ПМТ-3 при нагрузке Р=20гс. Старение при 450°С, 1500 ч. привело к повышению микротвердости по всему сечению шва и в ОШЗ. Максимальное повышение микротвердости как для металла шва (с Ну=214 до Hv=252); так и для ОШЗ (с Hv=238 до Hv=277) составило 16%.

Стойкость против МКК.

Результаты испытаний образцов размерами 3x13x80 мм показали, таблица 3, что металл исследованных сварных соединений, включающий в себя околошовную зону вдоль линии сплавления, основной металл, металл шва, в том числе его корневую зону, не проявляет склонности к МКК при испытании по методу АМУ ГОСТ 6032-2003 (после провоцирующего нагрева при 650°С, 1 ч.). Кроме того этот вид испытаний позволил установить, что в образцах, прошедших длительную эксплуатацию или термическое старение, в металле шва и по линии сплавления при загибе образцов выявляются деформационные дефекты и трещины, свидетельствующие об охрупчивании металла сварных соединений. В сварном соединении модельной катушки в исходном состоянии таких дефектов выявлено не было.

Таблица 3 - Результаты испытаний на стойкость против МКК

Металл, состояние Склонность к МКК Состояние поверхности образцов после загиба на 90°С

Модельная катушка Исходное Нет Деформационных дефектов и трещин нет

старения при 400°С, 4000 ч. Нет Отдельные микронадрывы в металле шва

УП-300 (о = 0) Нет Деформационных дефектов и трещин нет.

УП-300 (с=0,8а„,ах) Продольные надрывы в металле шва.

Сегмент После эксплуатации Нет Единичные деформационные трещины в металле шва.

После эксплуатации и старения при 450°С, 1500ч. Нет Единичные и множественные деформационные трещины в металле шва.

Таким образом, к числу механических критериев старения трубопроводов из коррозионно-стойких сталей можно отнести: снижение характеристик ударной вязкости (КСУ), статической (1|с, 8С) и циклической (С, п) трещиностойкости, повышение твердости и микротвердости

(HB, Hv), повышение склонНОХти к образованию деформационных трещин и металле шва и ОШЗ, а также повышение прочнрстньйс (в,. Он ?) и снижение Пластических {8, у) свойств, что евидетельсгвует о возможном Охрупчивании металла сварных соединений в процессе длительной эксплуатации;

На основе полученных результатов ею механический свойствам металла исследованных сварных соединений трубопроводов, анализа и обобщения литературных данных возможно прогнозирование изменения свойств на продляемый срок службы, при этом продляемый срок службы не должен превышать моделируемый срок эксплуатации.

Глава 4 содержит результаты исследования структуры металла сварных соединений вырезок трубопроводов Ду 300 с Л АЭС и Ду 500 с НИ АЭС после эксплуатации и изготовленных натурных катушек с оценкой влияния дополнительного термического старения

Исследование микроструктуры модельной катушки в исходном состоянии и после парения, а также вырезок из трубопровода с ЛАЭС показало, что размер ау стен и тип го зерна в основном металле - № 6-7, в околошовиой зоне отмечается укрупнение зерна, особенно вблизи сварного шва, до № 3-4 (наблюдаются отдельные зерна № I). И для модельной катушки, и, особенно, для сегмента и катушки с Л АЭС были выявлены участки с заметной деформирован-ностью зерен вблизи корня шва, вызванной сварочными напряжениями, Дефор миров а п носе ь

Д)1я околошовной зоны катушки и сегмента было характерно интенсивное выделение карбидов н прикорневой зоне по границам зерен, что обусловило межзерспное продвижение трещины н катушке с ЛАЗО. Электрон но-микроскопическое исследование показало, что в околошовной зоне, претерпевшей пластическое деформирование, выделение карбидов но границам зерен, особенно на расстоянии óíjiioго-трех зерен от линии сплавления, прошло очень интенсивно (рисунок 5 и 6,6), и в большей степени, чем в ОШ З, в которой не было выявлено дефор мированности зерен или степень деформации была значительно меньше (рисунок б.а).

зерен в модельной катушке была выявлена только для зоны с наибольшим тепло вложением при сварке и в меньшей степени, чем для металла вырезок с ЛАЭС.

хШОО

Рисунок 5 - Сильная пластическая деформация металла околошовной зоны катушки с ЛАЭС со стороны трещины

Дополнительное термическое старение металла сегмента при 450°С, 1500 часов, моделирующее даль-

нейшую наработку, привело к большей оконтурованности зерен карбидами по сравнению с состоянием после эксплуатации. При этом увеличились ширина и высота зоны с оконтурованны-ми зернами.

юшн

карбиды х5000 карбиды хШ000

а) б)

а - катушка с НВАЭС, б - катушка с ЛАЭС (с трещиной).

Рисунок б - Микроструктура околошовной зоны вблизи корня шва после 100 тысяч часов эксплуатации

Микроструктура металла шва - аустенит и 8-феррит. Содержание ферромагнитной фазы (СФФ) определяли по сечению сварного шва (поперечному сечению по отношению к шву) с помощью ферритометра «Ферстер» локального типа. Результаты исследования показали заметное влияние старения сегмента на СФФ. Так, после старения при 450°С в течение 1500 час СФФ для верхнего, среднего и нижнего участков швов понизилось на 30-32%. Аналогичные результаты были получены при старении сварного соединения катушки с НВАЭС, для которой снижение СФФ после старения доходило до 20%. В то же время для модельной катушки снижение СФФ после старения было меньше, чем для металла вырезок и находилось в пределах 110%. Однако, для отдельных зон шва значения снижения СФФ составляли 12-21%.

Исследование строения 8-феррита в металле шва трубопроводов Ду 300 и Ду 500 с применением световой и электронной микроскопии показало, что снижение СФФ при старении вызвано процессами распада 8-феррита с выделением карбидов хрома МгзСб, рисунок 7а, и возможным образованием в отдельных случаях высокодисперсной твердой и хрупкой а'-фазы, рисунок 76. В связи с этим зерна 8-феррита, претерпевшие распад, будут являться преимущественными участками для распространения трещин по металлу шва.

Поэтому снижение интенсивности выпадения карбидов по границам зерен в ОШЗ с удалением от корня шва и практическое отсутствие карбидов по границам зерен в верхней части ЗТВ, при наличии других сильных провоцирующих факторов, не всегда могут обеспечить полную остановку трещины. Так, распад 8-феррита, приводящий к охрупчиванию металла шва, бу-

. -€1!^. *

.-гшхтиш

Ж

-л- •

дет способствовать разветвлению трещины и дальнейшему се продвижению но металлу шва, что необходимо учитывать при расчете остаточного ресурса.

M2JCf¡ 8-ферркт х 6700 M2}C<¡ ct'-фаза х 17000

а) б)

а - сегмент после эксплуатации, б - катушка с НВЛЭС после эксплуатации и старения при 450°С, 3000 ч.

Рисунок 7 - Распад Й-феррита п металле корня шва после старения.

Таким образом, на основе выполненных исследований выявлены микрострукту рные критерии старения трубопроводов, заключающиеся для металла шва — в распаде ñ -феррита с выявлением карбидов хрома МгзСй и с образованием в ряде случаев твердой и хрупкой а '- фазы, а для металла OIJI3 - в усилении окоптурова! шостн карбидами границ зерен, в увеличении размеров зон с оконтурованными границами зерен, в появлении вдоль линии сплавления, со стороны основного металла, фазы ВЫСОКОЙ степени дисперсности.

1Í главе 5 рассмотрены вопросы разработки метода оценки подрастания трещиноподоб-ных дефектов с учетом длительной эксплуатации и условий яагружения.

Как показали результаты приведенных выше исследований, в наибольшей степени процессы, происходящие в металле шва, проявляются в изменении характеристик ударной вязкости, циклической и Статической трещи но стой кости, твердости и микротвердости. Так как характеристики циклической тре щи постой кости являются одними из основных параметров, используемых при проведении поверочных расчетов на циклическую прочность с учетом подрастания трещи но подоб пых дефектов, то учет изменений этих характеристик в связи с длительным сроком службы позволит повысить надежность и безопасность трубопроводов на продляемый период эксплуатации.

Характеристики циклической трещиностойкоепш металла сварных соединений трубопроводов, используемые в расчете.

Как показано в главе 3, при сопоставлении скоростей роста трещин для трубопроводов Ду 300 и Ду 500 при различных режимах модельного старения наибольшее увеличение СРТ по сравнению с исходным состоянием было выявлено для трубопровода Лу 300 {и 2-2,2 раза) после

термодеформационного старения при испытании на стенде и на машине УП-300. После термического старения при 400°С, 4000 часов увеличение СРТ составило до 1,8 раза.

Так как объем экспериментальных данных для металла сварного соединения трубопровода Ду 500 в состоянии после эксплуатации и старения был существенно меньше, чем для трубопровода Ду 300, а выявленные изменения СРТ в результате эксплуатационной наработки и модельного старения не превышали полученных для сварных соединений трубопровода Ду 300, то при оценке подрастания дефектов в процессе эксплуатации были приняты экспериментальные данные, полученные для металла шва трубопроводов Ду 300.

Исходное состояние: С=1,75-10"'2, п=3,24;

После термодеформационного старения: С=3,14-10"12, п=3,29.

Из-за различия в значениях коэффициента п, превышение СРТ в металле сварного соединения после модельного старения над исходным состоянием будет зависеть от ДК и для диапазона от 10 МПа-м"2 до 50 МПа-м1/2 будет составлять от 2,01 до 2,18 соответственно. При необходимости диапазон изменения значений ДК и соответственно коэффициента превышения СРТ может быть расширен.

Расчеты, сопоставление полученных результатов выполняли с учетом зависимостей по скорости роста усталостных трещин от коэффициента интенсивности напряжений рекомендованных нормативными документами и полученными в ЦНИИТМАШ.

Для проведения вычислений использовали следующие расчетные зависимости скорости роста трещин в коррозионно-стойких сталях аустенитного класса, полученные в ЦНИИТМАШ на основе результатов исследований циклической трещиностойкости сталей типа 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, и их сварных соединений различной технологии изготовления и способа выплавки.

Расчетные зависимости, полученные в ЦНИИТМАШ, имеют следующий вид: Условия: воздух, Т= 20-350°С, Я=0

с1аММ = 6,ЗЫ0-12-ДК3'2; (3)

Условия: воздух, Т= 20-350°С, Я=0,7

аа/аы = 1,о-ю""-дк3-2.

Для тех же условий расчетные зависимости по РД ЭО 0330-01 имеют следующий вид Условия: воздух, Т= 20-350°С, Я=0

с!а/сШ = 5,2-Ю"'2 -ДК3,3; (4)

Условия: воздух, Т= 20-350°С, Я=0,7

<1аШ = 1,404-10""-ДК3-3.

С учетом влияния старения и условий эксплуатации для расчетв скорости роста трещин рекомендуется следующая зависимость:

(¡МИ = С-8ст-8к(АК)", (5)

где Scm - коэффициент, учитывающий влияние старения в процессе длительной эксплуатации, в зависимости от ДК принимается равным 2,01-2,18; 5л - коэффициент, учитывающий влияние асимметрии цикла.

'^"(vi-o.ssstf) (6)

Учет влияния R для зависимости (4) проводили по рекомендациям РД ОЭ 0330-01

Учет влияния длительной эксплуатации и условий погружения при расчете подрастания трещиноподобных дефектов на основе нормативных расчетных зависимостей по скорости роста тр^щии.

По зависимостям (3)-(6) были вычислены скорости роста трещин для разных ДК и R. На основе полученных данных было построено поле превышения расчетной скорости роста трещин в металле сварного соединения с учетом влияния старения и коэффициента асимметрии цикла над нормированными значениями по РД ЭО 0330-01, рисунок 8.

da/dNcran

da/dN„opM

ДК, МПа-м"2

Рисунок 8 - Поле превышения расчетной скорости роста трещин в металле сварного соединения с учетом влияния старения, коэффициента асимметрии цикла Я и уровня ДК над нормированными значениями по РД ЭО 0330-01.

Как видно из рисунка 8, термическое старение оказывает значительное влияние на скорость роста трещин. Расчет скорости роста трещин по данным, предложенным в РД ЭО 033001, в зависимости от ДК и II, может давать заниженные значения по сравнению с расчетом, учитывающим влияние обоих параметров. Полученные значения скорости роста трещин при низких ДК могут превышать в 2,02 раза скорость, рассчитанную по нормативным документам. Следует также отметить резкое снижение отношения расчетной СРТ к нормативной при переходе к высоким значениям Я.

Таким образом показано, что отсутствие учета влияния изменения скорости роста трещин в процессе эксплуатации может приводить к ошибочной оценке подрастания дефектов в течение продляемого срока службы. При проведения расчета по оценке подрастания трещинопо-добного дефекта были приняты следующие исходные данные:

За «начальный условный дефект» была принята подповерхностная эллиптическая трещина общей протяженностью 2со = I и глубиной 2ао = 0,и (где I - толщина стенки трубопровода), Ьо - глубина залегания дефекта (см. рисунок 9 а). Дальнейшая эксплуатации элемента оборудования приведет к преобразованию дефекта в поверхностную полуэллиптическую трещину (см. рисунок 9 б).

а) б)

Рисунок 9 - Геометрия и расположение дефекта на различных стадиях эксплуатации.

Расчет коэффициента интенсивности напряжений производили по формуле:

К^Уа^а/ШО, (7)

где У - коэффициент формы; аеч - напряжение, приведенное к равномерному; а - размер трещины в мм (малая полуось эллиптической или полуэллиптической трещины).

Расчет подрастания дефекта для трубопровода Ду 500 был выполнен по методике обоснования концепции «течь перед разрушением». В соответствии с методиками М-ТПР-01-93 и М-02-91 расчет подрастания дефектов выполняется, исходя из блоков нагружения, составленных на основании протекания проектных режимов и последовательности их реализации. По проектным цепочкам нагружения определяли циклы нагружения по местным напряжениям с после-

дующей схематизацией в блоки нагружения для каждой цепочки. Учет влияния воздействия высокотемпературной воды проводили в соответствии с рекомендациями РД ЭО 0330-01. Скомпонованные блоки нагружения описывают эксплуатационную нагруженность трубопровода Ду 500 за 45 лет эксплуатации.

Результаты расчета, приведены в таблице 4, что размеры постулируемого дефекта с учетом его возможного подрастания от начальных размеров в течение заданного срока эксплуатации, могут превышать допустимые значения, установленные нормативными документами. Учет влияния длительного эксплуатационного старения при расчете, выполненном для коэффициента асимметрии цикла Я=0,6, показал, что для 11=0,6 и принятых условий эксплуатации глубина трещины за 45 лет достигнет 29,752 мм (при не учете влияния — 15,749 мм) и превысит допустимое значение аЛ=0,67. Полученные результаты показывают необходимость учета влияния длительных сроков эксплуатации на характеристики циклической трещиностойкости при обосновании продления срока службы оборудования АЭС.

Таблица 4 - Оценка учета влияния эксплуатации сроком 45 лет на циклическую трещиностой-кость при расчете подрастания дефектов в металле сварного соединения трубопровода Ду 500

Воздух Вода Размеры дефектов

Я Исходный дефект Дефект на конец расчетного срока Учет влияния эксплуатации.

С п С п ап 2с0 Ьо 2с,

5,20-10"12 3,3 1,04-10"" 3,3 0 3,2 32 2 5,590 34,390 Не учтено

1,04-10"" 3,3 2,08-10"" 3,3 0 3,2 32 2 10,398 39,198 Учтено

7,10-10"'2 3,3 1,42-10"" 3,3 0,2 3,2 32 2 6,377 35,177 Не учтено

1,42-10"" 3,3 2,84-10"" 3.3 0.2 3,2 32 2 12,158 40,958 Учтено

8,08-10"'2 3,3 1,62-10"" 3,3 0,4 3,2 32 2 9,005 37,805 Не учтено

1,62-10"" 3,3 3,24-10"" 3,3 0,4 3.2 32 2 17,665 46,465 Учтено

9,29-Ю"12 3,3 1,86-10"" 3,3 0,6 3,2 32 2 15,749 44,549 Не учтено

1,86-10"" 3,3 3,72-10"" 3,3 0.6 3,2 32 2 29,752 58,552 Учтено

Учет влияния длительной эксплуатации и условий погружения при расчете подрастания трещиноподобных дефектов на основе экспериментальных данных по скорости роста трещин.

В ряде случаев при обосновании продления срока службы элементов оборудования может возникнуть необходимость проведения расчета, основанного на экспериментальных данных, полученных для конкретной марки стали, марок сварочных материалов и для соответствующей технологии изготовления. Такие случаи могут возникать, например, при невыполнении требований расчета по обоснованию концепции «течь перед разрушением», выполняемого по нормативным зависимостям скорости роста трещин. Тогда можно использовать предложенный метод расчета, учитывающий влияние длительных сроков эксплуатации и условий нагружения, но в

качестве расчетной зависимости брать экспериментально полученные данные, относящиеся к конкретным материалам, технологии изготовления и условиям эксплуатации. Однако необходимо учитывать, что выборка массива экспериментальных данных должна быть представительной и достаточной для проведения расчетов.

Пример расчета в соответствии с предложенным методом приводится ниже. В качестве экспериментальных данных взяты характеристики циклической трещиностойкости, полученные для модельной катушки (С=3,14-10"12, и=3,29), для которой было выявлено наибольшее влияние воздействия модельного термодеформационного старения. Поле распределения расчетной скорости роста трещин в металле сварного соединения и результаты оценки влияния старения на подрастание дефекта приведены на рисунке 10 и в таблице 5.

Как видно из таблицы 5 глубина расчетного дефекта даже с учетом влияния старения при специальном расчете, основанном на экспериментально полученных достоверных данных, может при 11=0,6 составить 9,13 мм и быть в 1,7 раза меньше, чем рассчитанная по РД ЭО 0330-01.

Приведенные в таблице 5 результаты расчета показывают, что при оценке влияния старения на подрастание дефектов в трубопроводе Ду 500 за срок службы 45 лет на основе использования достоверных экспериментальных данных можно снизить консерватизм, который имеет место в нормативных документах, в которых расчетные зависимости относятся ко всем хромо-никелевым коррозионно-стойким сталям аустенитного класса типа 18-8 и к их сварным соединениям, выполненным по разной технологии.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлены критерии и параметры оценки состояния сварных соединений трубопроводов АЭС из коррозионно-стойких сталей, которые в наибольшей степени отражают изменения, происходящие в металле сварных соединений трубопроводов в процессе длительной эксплуатации (до 350000 часов). К числу механических критериев и параметров старения трубопроводов из коррозионно-стойких сталей относятся: снижение характеристик ударной вязкости КСУ (до 1,7 раза), статической трещиностойкости Д|С(Дс) (до 1,5-2,2 раз) и циклической трещиностойкости С, п (до 1,8-2,2 раз); повышение твердости НВ, НУ и микротвердости Ну (до 1,2 раза), повышение склонности к образованию деформационных трещин в металле шва и ОШЗ, что свидетельствует о возможном охрупчивании металла сварных соединений в процессе длительной эксплуатации.

Изменение механических свойств проявились в меньшей степени и не носило однозначного характера. В большинстве случаев было выявлено повышение значений ов и оо,2 (до 12 %), и снижение 8, \|/ (до 15%).

(1а/с11УстяР 24

Рисунок 10 - Поле распределения расчетной скорости роста трещин в металле сварного соединения с учетом влияния старения, Я и ДК, полученное по результатам экспериментальных исследований, в соответствии с нормированными значениями по РД ЭО 0330-01.

Таблица 5 - Результаты расчета подрастания дефектов в трубопроводе Ду 500 за срок службы 45 лет, выполненного на основе экспериментальных данных с учетом старения и по нормативным зависимостям РД.

Воздух Вода И Размеры дефектов

Исходный дефект Дефект на конец расчетного срока Расчет по РД или экспериментальным данным

С п С п ао 2со 1т а\ 2с]

5.20-10"12 3.30 1.04-10"" 3.30 0 3.2 32 2 5.59 34.39 РД ЭО 0330-01

5.8М0"12 3.29 1.16-10"" 3.29 0 3.2 32 2 5.87 34.67 Эксперимент, данные

7.10-10"12 3.30 1.42-10"" 3.30 0.2 3.2 32 2 6.37 35.17 РДЭО 0330-01

6.54-10"12 3.29 1.31-10"" 3.29 0.2 3.2 32 2 6.32 35.12 Эксперимент, данные

8.08-10"1'1 3.30 1.62-10"" 3.30 0.4 3.2 32 2 9.00 37.80 РДЭО 0330-01

7.42-10"12 3.29 1.48-10'" 3.29 0.4 3.2 32 2 6.90 35.70 Эксперимент, данные

9.29-10"12 3.30 1.86-10"" 3.30 0.6 3.2 32 2 15.7 44.54 РД ЭО 0330-01

8.52-10"12 3.29 1.70-10"" 3.29 0.6 3.2 32 2 9.13 37.93 Эксперимент, данные

9.17-10"12 3.29 1.83-10"" 3.29 0.7 3.2 32 2 10.1 38.87 Эксперимент, данные

Значения параметров оценки состояния металла сварных соединений трубопроводов Ду 300 и Ду 500 определяются как исходным состоянием, связанным с технологией изготовления, так и процессами эксплуатационного старения.

2. Разработан метод оценю! подрастания трещиноподобных дефектов в процессе эксплуатации, учитывающий влияние длительных сроков службы на характеристики циклической тре-щиностойкости металла сварных соединений трубопроводов, изготовленных из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, и включающий построение поля распределения скорости роста трещин в зависимости от ДК и Я. Показано, что не учет влияния изменения характеристик циклической трещиностойкости может привести к заниженной оценке подрастания трещин в течение продляемого срока службы.

3. Выполнен расчет подрастания трещиноподобных дефектов по методики обоснования концепции «течь перед разрушением» для трубопроводов Ду 500 с оценкой влияния изменения характеристик циклической трещиностойкости металла сварных соединений в результате длительного эксплуатационного воздействия. Показано, что не учет влияния изменения характеристик циклической трещиностойкости может привести к существенно заниженной оценки подрастания трещин за продляемый срок службы.

4. Выполнен расчет подрастания трещиноподобных дефектов с учетом влияния эксплуатационного старения на характеристики циклической трещиностойкости на основе экспериментально полученных данных для конкретного материала и технологии изготовления, показывающий возможность применения предложенного метода в случаях, когда не выполняются требования расчета по нормативным документам. Поэтому получение расчетных зависимостей по скорости роста трещин для конкретных, наиболее важных элементов оборудования, даже с учетом влияние эксплуатационного старения, может снять излишний консерватизм в расчетах, выполняемых по зависимостям которые рекомендуются нормативными документами для широкого круга материалов.

5. Разработаны основные положения метода моделирования длительного эксплуатационного воздействия термическим старением. Построена номограмма для определения режимов старения, моделирующих эксплуатационное воздействие при различных температурах и сроках эксплуатации.

6. Выявлены изменения микроструктуры, обусловливающие изменение механических свойств сварных соединений трубопроводов в процессе длительной эксплуатации, заключающиеся для металла шва - в распаде З-феррита с выделением карбидов хрома МгзСб и, в ряде случаев, с образованием твердой и хрупкой а'- фазы, а для металла околошовной зоны - в усилении оконтурованности карбидами границ зерен, в увеличении размеров зон с выделениями карбидов по границам зерен, в появлении вдоль линии сплавления, со стороны основного металла, фазы высокой степени дисперсности.

Выявлено, что изменения микроструктуры, произошедшие за длительный срок эксплуатации, могут создать благоприятные условия для продвижения трещины коррозионного растрескивания под напряжением не только по околошовной зоне, но и по металлу шва, что также рекомендуется учитывать при расчете остаточного ресурса трубопроводов из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса.

Публикации

1 Мамаева Е.И., Бакиров М.Б., Мазепа А.Г., Харина И.Л., Чуваев C.B., Федорова O.A., Меринов П.Е. Оценка влияния термического старения, моделирующего эксплуатационное воздействие, на микроструктуру и свойства сварных соединений трубопроводов Ду 300 с целью прогнозирования их изменения в процессе эксплуатации // Труды VIII Международной конференции «Материаловедческие проблемы при проектировании, изготовлении и эксплуатации оборудования АЭС». - Санкт-Петербург, 2004. - Т.2, с. 78-90.

2 Мамаева Е.И., Бакиров М.Б., Казанцев А.Г., Харина И.Л., Цикунов Н.С., Чуваев C.B., Ананьев A.B. Исследование влияния длительной эксплуатации на свойства и структуру металла вырезок трубопроводов Ду 300 ЛАЭС // Труды VIII Международной конференции «Материаловедческие проблемы при проектировании, изготовлении и эксплуатации оборудования АЭС». -Санкт-Петербург, 2004. -Т.2, с. 90-100.

3 Рафалович И.М., Мамаева Е.И., Бакнров М.Б., Кахадзе М.Ж., Федорова O.A., Меринов П.Е., Чуваев C.B. Влияние длительного циклического нагружения при повышенной температуре на деградацию свойств металла сварного соединения аустенитного трубопровода // Труды VIII Международной конференции «Материаловедческие проблемы при проектировании, изготовлении и эксплуатации оборудования АЭС». - Санкт-Петербург, 2004.-Т.2, с. 175-184.

4 Бакиров М.Б., Левчук В.И., Богданов Е.А., Николаев Д.А., Мамаева Е.И., Мазепа А.Г., Чуваев C.B., Филатов В.М. Расчетно-экспериментальные модели оценки эксплуатационного старения металла сварных соединений аустенитных трубопроводов АЭС при сверхпроектных сроках эксплуатации. Разработка методик натурного контроля определяющих старение физико-механических свойств. Труды 4-й международной научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». - Подольск, 2005. -Т.З с. 89-97.

5 Чуваев С.В, Рафалович И.М., Мамаева Е.И. Комплекс механических испытаний для оценки технического состояния сварных соединений аустенитных трубопроводов АЭС с целью обеспечения безопасности на стадии сверхпроектного срока эксплуатации. Труды всероссийской конференции «Механические испытания в науке и промышленности -

гарантия конкурентоспособности продукции и безопасности в сфере жизнедеятельности человека». - Армавир, 2005 - Юс.

6 Мамаева Е.И., Бакиров М.Б., Чуваев C.B. Определение критериев старения аустенитных трубопроводов АЭС для обоснования продления срока службы энергоблоков // Сборник научных трудов СНУЯЭиП. Севастополь, 2005 - с. 126-135.

7 Мамаева Е.И., Бакиров М.Б., Каи А.У., Мазепа А.Г., Чуваев C.B., Федорова O.A. Механические и структурные критерии старения трубопроводов из коррозионно-стойких сталей в условиях эксплуатации АЭС с реакторами типа ВВР и РБМК // Труды VIII Международной конференции «Материаловедческие проблемы при проектировании, изготовлении и эксплуатации оборудования АЭС». - Санкт-Петербург, 2006. 20с.

8 Мамаева Е.И., Бакиров М.Б., Чуваев C.B., Федорова O.A. Микроструктура и механические свойства сворных соединений трубопроводов АЭС после длительной эксплуатации. МиТОМ, №7, 2006 - с. 36-42.

9 Чуваев C.B., Мамаева Е.И., Бакиров М.Б. Метод оценки подрастания трепшноподобных дефектов в трубопроводах АЭС с учетом влияния длительных сроков эксплуатации. M.: Интерконтакт Наука, 2007. 28 с.

Заказ № 110/02/07 Подписано в печать 15.02.2007 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1,5

ООО "Цифровичок", тел. (495) 797-75-76; (495) 778-22-20 Оч \,'j www.cfr.ru ; e-mail: info@cfr.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ИЗМЕНЕНИЙ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ АЭС ИЗ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ СТАЛЕЙ АУСТЕНИТНОГО КЛАССА В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).

1.1 Характер и механизм повреждений трубопроводов из сталей аустенитного класса

1.2 Влияние старения на изменение механических свойств коррозионно-стойких сталей аустенитного класса и их сварных соединений. Оценка механических свойств металла трубопроводов Ду 300 и Ду 500 в процессе длительной эксплуатации.

1.3 Учет в нормативных документах, регламентирующих расчет на прочность оборудования и трубопроводов РУ АЭС, подрастания трещиноподобных дефектов в процессе эксплуатации.

Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИСПЫТАНИЙ И ИССЛЕДОВАНИЙ. МЕТОД МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ДЛИТЕЛЬНЫХ СРОКОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛА СВАРНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ АЭУ ТЕРМИЧЕСКИМ СТАРЕНИЕМ

2.1 Материал для исследования.

2.2 Основные положения метода моделирования. Построение номограммы для определения режимов старения. Выбор режимов термического старения, моделирующих длительный срок эксплуатации.

2.3 Модельные образцы и режимы термодеформационного старения при испытании на модернизированной машине УП-300 и на специальном стенде ЦНВД-10.

2.4 Методики проведения испытаний и исследований.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВЫРЕЗОК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ ДУ 300 И ДУ 500 ПОСЛЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ИЗГОТОВЛЕННЫХ НАТУРНЫХ КАТУШЕК. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СТАРЕНИЯ.

3.1 Определение механических свойств при растяжении и ударном изгибе.

3.2 Исследование статической трещиностойкости.

3.3 Исследование циклической трещиностойкости.

3.4 Результаты измерения твердости.

3.5 Результаты измерения микротвердости.

3.6 Исследование многоцикловой усталости.

3.7 Исследование стойкости против межкристаллитной коррозии.

3.8 Механические критерии и параметры оценки технического состояния.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВЫРЕЗОК ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ ДУ 300 И ДУ 500 ПОСЛЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ИЗГОТОВЛЕННЫХ НАТУРНЫХ

КАТУШЕК. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СТАРЕНИЯ.

4.1 Исследование микроструктуры металла различных зон сварных соединений.

4.2 Определение содержания ферромагнитной фазы в металле шва.

4.3 Структурные критерии и параметры оценки технического состояния.

Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ ПОДРАСТАНИЯ ТРЕЩИНОПОДОБНЫХ ДЕФЕКТОВ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И

УСЛОВИЙ НАГРУЖЕНИЯ.

5.1 Характеристики циклической трещиностойкости металла сварных соединений трубопроводов, используемые для проведения расчетов.

5.2 Учет влияния длительной эксплуатации и условий нагружепия при оценке подрастания трещиноподобных дефектов на основе нормативных расчетных зависимостей по скорости роста трещин.

5.3 Учет влияния длительной эксплуатации и условий нагружения при оценке подрастания трещиноподобных дефектов на основе экспериментальных данных по скорости роста трещин, полученных для конкретного оборудования.

Выводы по главе 5.

В настоящее время ряд энергоблоков АЭС уже выработал свой проектный срок службы (30 лет) или приближается к нему. Для дальнейшей эксплуатации энергоблоков, достигших проектного срока службы, а также для разработки проектов АЭС нового поколения со сроком службы более 30 лет необходимо обеспечение безопасной эксплуатации оборудования АЭС на новые, более длительные сроки службы. Поэтому вопросы обоснования продления срока службы атомного энергооборудования с обеспечением его безопасной эксплуатации становятся в настоящее время все более важными и актуальными.

По существующим в атомной энергетике нормативным документам РД ЭО 0185-2006 и РД ЭО 0330-2001 продление срока службы энергоблоков АЭС проводится при выполнении большого комплекса регламентированных мероприятий, включающих, в том числе, оценку технического состояния и расчет остаточного ресурса элементов энергоблоков с учетом фактического уровня механических свойств и выявленных при эксплуатации дефектов. Расчет остаточного ресурса, определение допускаемых размеров дефектов, обоснование концепции «течь перед разрушением» выполняют с учетом подрастания трещиноподобных дефектов в процессе эксплуатации.

Так как оборудование АЭУ эксплуатируется в условиях термического, механического, коррозионного и радиационного воздействий, то необходимо определить влияние эксплуатационного воздействия на изменение свойств металла оборудования и трубопроводов в процессе эксплуатации, что позволит прогнозировать их изменение на продлеваемый срок службы. В связи с этим для обеспечения безопасной эксплуатации актуальным становится усовершенствование прочностных расчетов по обоснованию продления срока службы с учетом длительных сроков эксплуатации.

Особое внимание при этом следует уделять сварным соединениям ввиду их химической, структурной и механической неоднородности и наличию остаточных напряжений, вызванных сваркой. Наибольшее количество повреждений трубопроводов имело место именно в зонах сварных соединений. В связи с этим в диссертационной работе был выполнен комплекс экспериментальных исследований и на его основе разработан метод оценки подрастания трещиноподобных дефектов в сварных соединениях трубопроводов с учетом влияния длительных сроков эксплуатации и условий нагружения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Проведены работы по разработке метода оценки подрастапия трещиноподобных дефектов в сварных соединениях трубопроводов в процессе эксплуатации для обоснования продления срока службы оборудования АЭС.

Выполненный комплекс исследований включал в себя работы по изготовлению модельных сварных соединений трубопроводов АЭС, приведению модельных катушек в состояния соответствующие различным срокам эксплуатации, испытанию образцов изготовленных из модельных сварных соединений и вырезок с ЛАЭС, проведению анализа и обобщению полученных результатов.

Научная новизна исследований отражена в следующих выносимых на защиту результатах:

1. Установлены критерии и параметры технического состояния трубопроводов АЭУ, изготовленных из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, которые в наибольшей степени отражают изменения механических свойств металла сварных соединений трубопроводов в процессе длительной эксплуатации.

2. Разработан метод оценки подрастания трещиноподобных дефектов в процессе эксплуатации на основе изменения свойств при длительных сроках службы и построения поля распределения скорости роста трещин, определяющего наличие или отсутствие консерватизма в существующей методике расчета в зависимости от ДК. и R.

3. Разработан метод моделирования длительного эксплуатационного воздействия в условиях термического и термодеформационного старения.

4. Выявлены изменения микроструктуры, обусловливающие изменение механических свойств сварных соединений трубопроводов в процессе длительной эксплуатации, заключающиеся для металла шва - в распаде 8-феррита с выделением карбидов хрома М2зСб и, в ряде случаев, с образованием твердой и хрупкой а'- фазы, а для металла околошовной зоны - в усилении оконтурованности карбидами границ зерен, в увеличении размеров зон с выделениями карбидов по границам зерен, в появлении вдоль линии сплавления, со стороны основного металла фазы высокой степени дисперсности.

5. Выявлено, что изменения микроструктуры, произошедшие за длительный срок эксплуатации, могут создать благоприятные условия для продвижения трещины коррозионного растрескивания под напряжением не только по околошовной зоне, но и по металлу шва, что рекомендуется учитывать при расчете остаточного ресурса трубопроводов из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса.

На основании полученных в работе результатов можно сделать следующие выводы:

1. Установлены критерии и параметры оценки состояния сварных соединений трубопроводов АЭС из коррозионно-стойких сталей, которые в наибольшей степени отражают изменения, происходящие в металле сварных соединений трубопроводов в процессе длительной эксплуатации (до 350000 часов). К числу механических критериев и параметров старения трубопроводов из коррозионно-стойких сталей относятся: снижение характеристик ударной вязкости KCV (до 1,7 раза), статической трещиностойкости Jic (Jc) (до 1,5-2,2 раз) и циклической трещиностойкости С, п (до 1,8-2,2 раз); повышение твердости НВ, HV и микротвердости Ну (до 1,2 раза), повышение склонности к образованию деформационных трещин в металле шва и ОШЗ, что свидетельствует о возможном охрупчивании металла сварных соединений в процессе длительной эксплуатации.

Изменение механических свойств проявились в меньшей степени и не носило однозначного характера. В большинстве случаев было выявлено повышение значений ств и сто,2 (до 12 %), и снижение 8, \|/ (до 15%).

Значения параметров оценки состояния металла сварных соединений трубопроводов Ду 300 и Ду 500 определяются как исходным состоянием, связанным с технологией изготовления, так и процессами эксплуатационного старения.

2. Разработан метод оценки подрастания трещиноподобных дефектов в процессе эксплуатации, учитывающий влияние длительных сроков службы на характеристики циклической трещиностойкости металла сварных соединений трубопроводов, изготовленных из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, и включающий построение поля распределения скорости роста трещин в зависимости от АК и R. Показано, при каких условиях, что неучет влияния изменения характеристик циклической трещиностойкости может привести к заниженной оценке подрастания трещин в течение продляемого срока службы.

3. Выполнен расчет подрастания трещиноподобных дефектов по методике обоснования концепции «течь перед разрушением» для трубопроводов Ду 500 с оценкой влияния изменения характеристик циклической трещиностойкости металла сварных соединений в результате длительного эксплуатационного воздействия. Показано, значительное различие в размерах дефекта на конец расчетного срока службы при отсутствии учета изменения характеристик циклической трещиностойкости при длительной эксплуатации.

4. Выполнен расчет подрастания трещиноподобных дефектов с учетом влияния эксплуатационного старения на характеристики циклической трещиностойкости на основе экспериментально полученных данных для конкретного обрудования и технологии изготовления, показывающий возможность применения предложенного метода в случаях, когда не выполняются требования расчета по нормативным документам. Поэтому получение расчетных зависимостей по скорости роста трещин для конкретных, наиболее важных элементов оборудования, даже с учетом влияния эксплуатационного старения, может снять излишний консерватизм в расчетах, выполняемых по зависимостям, которые рекомендуются нормативными документами для широкого круга материалов.

5. Разработаны основные положения метода моделирования длительного эксплуатационного воздействия термическим старением. Построена номограмма для определения режимов старения, моделирующих эксплуатационное воздействие при различных температурах и сроках эксплуатации.

6. Выявлены изменения микроструктуры, обусловливающие изменение механических свойств сварных соединений трубопроводов в процессе длительной эксплуатации, заключающиеся для металла шва - в распаде 5-феррита с выделением карбидов хрома МгзСб и, в ряде случаев, с образованием твердой и хрупкой а'- фазы, а для металла околошовной зоны - в усилении оконтурованности карбидами границ зерен, в увеличении размеров зон с выделениями карбидов по границам зерен, в появлении вдоль линии сплавления, со стороны основного металла, фазы высокой степени дисперсности.

7. Выявлено, что изменения микроструктуры, произошедшие за длительный срок эксплуатации, могут создать благоприятные условия для продвижения трещины коррозионного растрескивания под напряжением не только по околошовной зоне, но и по металлу шва, что также рекомендуется учитывать при расчете остаточного ресурса трубопроводов из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса.

1. Азбукин В.Г., Горынин В.И., Павлов В.Н. Перспективные коррозионно-стойкие материалы для оборудования и трубопроводов АЭС. Санкт-Петербург, 1998, 118 с.

2. Гетман А.Ф. Концепция безопасности «течь перед разрушением» для сосудов и трубопроводов давления АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1999,258 с.

3. Shah V.N., Macdonald Р.Е. Aging and Life extension of Major Light Water Reactor Component. Idaho Falls, ID, USA, Elsevier, Amsterdam London - New York - Tokyo, 1993,931 p.

4. Махненко В.И., Махнеико О.В. Развитие расчетных методов оценки допустимости выявленных дефектов в сварных соединениях ответственных конструкций. Автоматическая сварка, 2000, № 9, с. 83-91.

5. Румянцев В.В. Трубопроводы на АЭС: повышение их надежности и долговечности. Атомная техника за рубежом. 1993, № 3, с. 3-8.

6. Отчет ВНИИАЭС. Исследование состояния основного металла и сварных соединений трубопроводов 3 блока Курской АЭС после 100 тысяч часов эксплуатации. М., 2000, 140 с.

7. Карзов Г.П., Леонов В.П., Тимофеев Б.Т. Сварные сосуды высокого давления (прочность и долговечность). Ленинград, Машиностроение, 1982, 287 с.

8. Kulat S.D. Experimental verification of analytically weld overlay residual stress distributions//Trans. inst. conf. on struct. 1985 - Vol .2

9. Gordon K.E. Service experience with corrosion problems in LWR//Trans. inst. conf. on struct. 1985-Vol .2

10. Asano М., Hattori S., Suzuki I. et al. Effect of Long-Term Thermal Aging on the Material Properties of Austenitic Stainless Steel Welded Joints. ICONE-4, ASME, 1996, v.5, p. 183188.

11. Сопротивление материалов деформированию и разрушению. Справочное пособие под ред. В.Т.Трощенко. «Наукова думка», 1994, ч.2, 701 с.

12. Effects of Thermal Aging on Fracture Toughness and Charpy Impact Strength of Stainless Steel Pipe Welds. NUREG/CR-6428. ANL-95/47, 1996,72 c.

13. Trautwein A., Gysel W. Influence of Long-Time Aging of CF8 and CF8M Cast Steel at Temperatures Between 300 and 500°C on Impact Toughness and Structural Properties. ASTM STP 756,1982, p. 165.

14. Effect of Thermal Aging and Neutron Irradiation on the Mechanical Properties of Three-Wire Stainless Steel Weld Overlay Cladding. NUREG/CR-6363. ORNL/TM-13047. 1997, 23 c.

15. Estimation of Fracture Toughness of Cast Stainless Steels During Thermal Aging in LWR Systems. NUREG/CR-4513. ANL-93/22, Rev.l. 1994. 54 c.

16. Yi Y.S, Shoji T. Thermal Aging Embrittlement of Cast Duplex Stainless and its Nondestructive Evaluation. Proceedings of International Symposium of Plant Aging and Life Predictions of Corrodible Structures. 1995, Sapporo, Japan. P. 343-351.

17. Speidel М.О., Magdowski R.M. Residual Lifetime Prediction and Lifetime Extension of Power Plant Equipment where Stress Corrosion Cracking Occurs. Report 6A.1.SWISS Federal Institute of Technology, ETH. Institute of Metallurgy. Zurich, Switzerland, p.7.

18. Севини Ф., Дебарберис Л., Тейлор Н. Изучение механизмов старения конструкционных материалов в рамках проекта SAFELIFE. / Проблемы прочности. №1,2004, с. 54-60.

19. Ананьева М.А., Зеленин Ю.В. Обоснование ресурса сварных соединений из аустенитной стали, работающих в условиях ползучести, по критериям трещиностойкости. / Прогрессивные материалы и технологии. №3,1999, с. 156-163.

20. Красовский А.Я., Орыняк И.В. Оценка остаточного ресурса сварных швов трубопроводов первого контура АЭС поврежденных межкристаллитной коррозией. / Автоматическая сварка, 9-10/2000, с. 57-65

21. Karzov G., Timofeev В., Fedorova V., Gorbakony A., Markov V. Welded Joints Corrosion and Mechanical Strenght of Piping For Light Water Reactors. G4-C5-RU. Report on the International Conference, Korea, Seul, 1999, p.8.

22. Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали. M., Металлургия, 1987, 798 с.

23. Скотт П., Томкинс Б. Значение коррозионной усталости при оценке надежностиводяных реакторов. Коррозионная усталость металлов. Труды 1-го Советско-английского семинара. Под ред. акад. Колотыркина, Киев, Наукова думка, 1982, с. 310330.

24. Механика разрушения и прочность материалов. Справочное пособие в 4-х томах. Под общей редакцией академика АН УССР В.В.Панасюка. Том 1. Основы механики разрушения Панасюк В.В., Андрейкив А.Е., Партой В.З. Киев, Наукова думка, 1988, 488 с.

25. Охрупчивание конструкционных сталей и сплавов. Под ред. K.JI. Брайента, С.К. Бенерджи. М., Металлургия, 1988, 551 с.

26. Нормы для котлов и сосудов давления. Оценка дефектов в трубопроводах из аустенитной стали. Специальная группа по оценке дефектов трубопроводов, рассматриваемых в гл. XI Норм ASME. Теоретические основы инженерных расчетов, 1986, №3, с. 146-171.

27. Зубченко А.С., Харина И.Л., Рунов А.Е., Маханев В.О. Коррозионно-механическая прочность сварных трубопроводов реакторов РБМК из аустенитных сталей. Автоматическая сварка, 2000, № 9-10, с. 48-55.

28. Трощенко.В.Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении,- Киев: Наукова Думка. 1981,-344с.

29. Cullen W.H. Fatigue Crack Growth Rates in Pressure Vessel and Piping Steels in LWR Environments // USNRC Report NUREG/CR-4724, March 1987. 54 P.

30. Plumtree A., Schafer S. Waveform and freguecy effect on the high temperature fatigue crack propagation rate of stainless steel // Proc. 6th Int. conf. Frac. (ICF67), New Delhi, 1984. V. 3. P. 2249-2256.

31. Зубченко A.C., Колосков M.M., Амельянчик А.В., Левитан Л.М., Широлапова Т.Б.

32. Исследование влияния деформационной обработки на остаточные напряжения в кольцевых сварных швах. Автоматическая сварка, 2002, № 1, с. 3-10.

33. Лившиц Л.С. Металловедение для сварщиков. М.: Машиностроение, 1979,253 с.

34. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок ПНАЭ Г-7-002-86. М.: Энергоатомиздат, 1989, 525 с.

35. Диффузия в металлах с объемно-центрированной решеткой. / Под ред. С.З. Бокштейна. Пер. с англ. Металлургия. М.: 1969,416 с.

36. Говертоп М.Т. Термодинамика для инженеров. Пер. с англ. Металлургия. М.: 1966, 327 с.

37. Драпкин Б.М., Кононенко В.К., Безъязычный В.Ф. Свойства сплавов в экстремальном состоянии. М.: Машиностроение, 2004,256 с.

38. Бокштейн Б.С., Копецкий И.В., Швиндлерман Л.С. Термодинамика и кинетика границ зерен в металлах. М.: Металлургия, 1986,224 с.

39. Могутнов Б.М., Томилин И.А., Шварцман Л.А. Термодинамика сплавов железа. М.: Металлургия, 1984,208 с.

40. Драпкин Б.М. О некоторых закономерностях диффузии в металлах. Физика металлов и металловедение. 1992, №7, с. 58-63.

41. Капуткин Д.Е. Взаимосвязь термокинетических параметров диффузионного распада и энергии активации диффузии в сталях и цветных сплавах. Физика металлов и металловедение. 2005, №4, с. 5-9.

42. Драпкин Б.М. Об определении энергии активации диффузии. Металлофизика, 1980, №5, с. 40-45.

43. Карзов Г.П., Горбаконь А.А., Тимофеев Б.Т. Работоспособность аустенитных трубопроводов реакторов в условиях коррозионного растрескивания. / Физико-химическая механика материалов. №5,2000 г., с. 15-18.

44. РД 50-345-82. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. М.: 1983.

45. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости при циклическом нагружении. Методические указания. М.: МЦНиТИ, 1993, 53с.

46. Трощенко В.Т., Покровский В.В., Прокопенко А.В. Трещиностойкость металлов при циклическом нагружении. К.: Наукова думка, 1987,254с.

47. Tavassoli А.А., Bisson A., Soulat P. Ferrite decomposition in austenitic stainless steel weld metals. Metal sciencc. Vol. 18. July 1984, p. 345-350.

48. РД ЭО 0185-06. Методика оценки технического состояния и остаточного ресурса трубопроводов, сосудов и насосов энергоблоков атомных станций. М.: 2006,63 с.

49. РД ЭО 0330-01. Руководство по расчету на прочность оборудования и трубопроводов реакторных установок РБМК, ВВЭР и ЭГП на стадии эксплуатации. М.: 2004,137 с.

50. РД ЭО 0513-03. Применение концепции «Исключение разрывов» для трубопроводов и коллекторов ДуЗОО КМПЦ и СВБ энергоблоков АЭС с РБМК-1000. М.: 2003.

51. РД ЭО 0489-03. Методика расчета и нормы допускаемых размеров дефектов в сварных соединениях трубопроводов ДуЗОО КМПЦ РБМК. М.: 2003.

52. М-02-91. Методика определения допускаемых дефектов в металле оборудования и трубопроводов во время эксплуатации АЭС. М.: Энергоиздат, 1991. 20 с.

53. Вознесенский В.А., Воронин JT.M. Опыт эксплуатации и перспективы развития атомных электростанций с ВВЭР в Российской Федерации. Теплоэнергетика, 1998, № 5, с. 2-10.

54. Адамов Е.О., Большое Е.А., Ганев И.Х. и др. Белая книга ядерной энергетики. Под общ. ред. Е.О.Адамова / М.: ГУП НИКИЭТ, 2001, 269 с.

55. Иванова B.C., Гордиенко П.К., Геминов В.Н., Зубарев П.В., Фридман З.Г., Либеров Ю.П., Терентьев Е.Ф., Воробьев Н.А., Кудряшов В.Г. Роль дислокаций в упрочнении и разрушении металлов. М., изд-во «Наука», 1965,180с.

56. Зубченко А.С., Васильченко Г.С., Драгунов Ю.Г. Применение концепции «Течь перед разрушением» для обеспечения безопасности трубопроводов реакторов ВВЭР-1000. / Автоматическая сварка. 2000. № 9-10, с.42-47.

57. РД 95 10547-99. Руководство по применению концепции безопасности «течь перед разрушением» к трубопроводам АЭУ Р-ТПР-01-99. М.: 1999, 72 с.

58. ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section XI. Rules for Inservice Inspection of Nuclear Power Plant Components, 2001.

59. Koyama M., Oishi M., Suzuki I. et al. Outline on evolution of nuclear power plant life extension technology development. ICONE-4, ASME, 1996, v.5, p. 259-266.

60. Степнов M.H., Шаврин А.В. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. 2-е изд., испр. и доп. М.: Машиностроение, 2005,400 с.

61. Schlaseman S., Tilden M. A commodity approach to aging management review of supports for license renewal. ICONE-4, ASME, 1996, v.5, p. 197-203.

62. Kato Т., Kanasawa Y., Suzuki I. et al. Material data acquisition and assessment for BWR reactor pressure vessel. ICONE-4, ASME, 1996, v.5, p. 189-195.

63. Механическое поведение материалов при различных видах нагружения. / В.Т. Трощенко, А.А. Лебедев, В.А. Стрижало и др.- Киев: Логос, 2000.-571с.

64. Гапопов А.А. Состояние трубопровода Ду 500 главного циркуляционного контура ВВЭР после 100000 ч. эксплуатации. Теплоэнергетика, 1989, № 3, с. 43-44.

65. Горицкий В.М. Диагностика металлов. М.: Металлургиздат, 2004,408 с.

66. Вологжанина С.А. Оценка ресурса и обобщение влияния процессов длительной эксплуатации на структуру и свойства хладостойких сталей. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. СПГПУ. 2005.

67. Герасимов В.В., Монахов А.С. Материалы ядерной техники. М., Энергоиздат, 1982, 288 с.

68. Brandon R.J., Stancavage P.P. For BWR Longevity, Plants are the Best Teachers. Safety Aspects Ageing and Maintenance Nuclear Power Plants. Proc. Int. Symp. Vienna, 1988, 341349.

69. Меринов П.Е., Мазепа А.Г. Определение количества мартенсита деформации в стали в стали аустенитного класса магнитным методом. Заводская лаборатория. Т. 63, 1997, №3 с.24-28

70. Меринов П.Е., Караев М.А., Григорьев Б.П. Метод магнитного насыщения для аттестации стандартных образцов содержания ферритной фазы в сталях аустенитно-ферритного класса. Труды ЦНИИТМАШ. 1989, №215, с. 72-76.

71. Герасимов В.В., Монахов А.С. Материалы ядерной техники. М.: Энергоиздат, 1982, 288 с.

72. Environmentally assisted cracking in light water reactor. Semiannual report. NUREG/CR-4667, Vol. 23. ANL-97/10. July 1996-December 1998.

73. Кириллин В.А. и др. Техническая термодинамика. М.: Энергоиздат, 1983.

74. Karzov G.P., Timofeev В.Т., Fedorova V.A. Welded joints corrosion and mechanical strength of piping for light water reactor. Proceedings of SmiRT-15 conference. Seoul, Korea, August 15-20,1999, volume V, p. 375-382/

75. Бакиров М.Б., Потапов В.В., Забрусков НЛО. и др. Разработка и применение неразрушающих методов контроля состояния металла оборудования и трубопроводов

76. АЭС после длительных сроков эксплуатации. Труды 2-й международной научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». Подольск, 2001.

77. Маркочев В.М., Иванов В.В., Бобринский А.П. Сравнение кинетики усталостных трещин в трубчатых, кольцевых и плоских образцах. Физико-химическая механика материалов. №4,1983 г., с. 58-60.

78. Маркочев В.М. Прочность при наличии трещин и конструкционная прочность. Проблемы прочности. №2,1982, с. 6-10

79. Мамаева Е.И., Рафалович И.М., Смирнова Е.К. Циклическая трещиностойкость аустенитных коррозионно-стойких сталей для оборудования АЭУ. / Физико-химическая механика материалов. №5, 2000 г., с. 7-14.

80. РД 09-102-95. Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России. М. 1995. 7 с.

81. Зайнуллин Р.С., Махутов И.А., Морозов Е.М. и др. Методика расчетной оценки ресурса элементов оборудования объектов котлонадзора. Под общей ред. Фролова К.В. М., 1997,20 с.

82. РД 26.260.16. Экспериментальное техническое диагностирование сосудов и аппаратов, работающих под давлением на объектах добычи и переработки газа, газового конденсата и нефти в северных районах Российской Федерации и подземных газохранилищ. 2002, 82с.

83. РД 03-421-01. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов. 2002, серия 03, выпуск №17.