33. Прогнозирование остаточного ресурса при малоцикловых нагрузках.

3.1. Прогнозирование остаточного ресурса при малоцикловых нагрузках

Стальные сосуды и аппараты, подвергающиеся при эксплуатации периодическим нагружениям, могут разрушаться от малоцикловой усталости металла. Поэтому в соответствии с требованиями ГОСТ 14249-89 они должны проверяться на циклическую прочность по ГОСТ 25859-83.

При эксплуатации реальных сосудов фактические действующие нагрузки и напряжения в их элементах отличаются от расчетных, причем в зонах концентрации напряжений или нарушения непрерывности возможно весьма значительное превышение допускаемых напряжений, определяемых по ГОСТ 14249-89. Кроме того, при эксплуатации сосудов возникают различные повреждения (см. раздел 2), которые создают дополнительные концентрации напряжений. Поэтому при оценке остаточного ресурса сосудов необходимо проведение исследования их напряженного состояния с учетом имеющихся концентраторов напряжений. Исследование выполняют расчетными, экспериментальными и расчетно-экспериментальными методами. Расчеты напряженного состояния выполняют с учетом фактической геометрии конструкции, фактических толщин несущих элементов и имеющихся концентраторов напряжений. При экспериментальных методах применяют натурное тензометрирование [34] в условиях эксплуатации, а также замеры температуры несущих конструкций оборудования путем термографирования, использования контактных термометров, термопар или пирометров.

На основе проведенного исследования выполняют расчеты допускаемого числа циклов нагружения [N] в соответствии с ГОСТ 25859-83 и определяют остаточный ресурс сосуда путем вычитания из [N] фактически отработанного числа циклов.

При наличии в элементах сосудов дефектов типа трещин применение для оценки остаточного ресурса ГОСТ 25859-83 не допускается. В таких случаях специализированными организациями, определенными "Правилами" [5] Госпроматомнадзора, используются специальные методы механики разрушения.

3.1. Расчет на малоцикловую усталость не проводят, если имеются положительные результаты эксплуатации аналогичного сосуда при тех же условиях работы и в течение времени не менее расчетной долговечности.

3.2. Расчет на малоцикловую усталость по разд. 4 и 5 не проводят, если для всех элементов сосуда выполняются следующие условия:

1) все изменения нагрузок, кроме давления, удовлетворяют условиям п. 2.4;

2) размах давления принимают постоянным в течение всего срока эксплуатации;

3) удовлетворяется условие

Np < [ Np ] (1)

для всех элементов сосуда. Допускаемое число циклов нагружения давлением [ Np ] определяют по черт. 1-3.

Формулу (1 ) применяют на основании расчета отдельных узлов при соответствующих значениях ξ η [σ] и [р]. Допускается проводить расчет аппарата в целом при наибольших значениях ξ η [σ] и наименьшем [р].

3.3. Если условие формулы (1) не выполняется, то проводят либо упрощенный, либо уточненный расчет на малоцикловую усталость по разд. 4 или 5.

Допускается уточненный расчет не проводить, если упрощенный расчет дает положительные результаты.

4.1. Для всех нагруженных элементов сосуда должно выполняться условие

Значение допускаемого числа циклов нагружения j -го вида определяют по разд. 6 в зависимости от амплитуды напряжения j - го вида.

4.2. Амплитуду напряжений при нагружении j -го вида определяют по формуле:

где ξ и η определяют по табл. 1 и 2. При расчете гладкой обечайки, коэффициент принимают только для продольных сварных швов.

Значения [М] и [ F ] определяют по ГОСТ 14249-80, ГОСТ 24757-81 и ГОСТ 25221-82.