ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

УСТРОЙСТВА ВНУТРИКОРПУСНЫЕ ВОДОВОДЯНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА

Расчет на прочность на постпроектных стадиях

Издание официальное

Москва

Российский институт стандартизации 2021

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей» им. И.В. Горынина Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»)

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 322 «Атомная техника»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 октября 2021 г. No 1181-ст

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5    Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии не несет ответственности за патентную чистоту настоящего стандарта. Патентообладатель может заявить о своих правах и направить в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии аргументированное предложение о внесении в настоящий стандарт поправки для указания информации о наличии в стандарте объектов патентного права и патентообладателе

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

© Оформление. ФГБУ «РСТ». 2021

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии И

5.6    Оценку прочности и допустимости изменения размеров элемента (компонента) ВКУ проводят наряду с расчетом на статическую прочность и устойчивость, в котором допускаемые напряжения определяют согласно [1].

5.7    Для элемента (компонента) ВКУ допускается не проводить расчеты на статическую прочность и устойчивость, если для него выполнено обоснование прочности на стадии проектирования в соответствии с ГОСТ Р 59429.

5.8    При оценке прочности элемента (компонента) ВКУ учитывают все нагрузки в соответствии с [1], в том числе:

-    механические нагрузки от веса активной зоны, собственного веса ВКУ. усилий поджатия прижимных устройств и тепловыделяющих сборок;

-    гидравлические нагрузки;

-    перепад давления теплоносителя;

-    архимедовы (выталкивающие) силы;

-    динамические нагрузки от падения рабочих органов системы управления и защиты реактора при аварийном останове;

-    динамические нагрузки от внешних динамических воздействий:

-    силы взаимодействия между элементами ВКУ и элементами активной зоны (при наличии контакта);

-    силы взаимодействия между элементами ВКУ и другими элементами реактора.

5.9    Анализ реализации критических событий 5.5.1—5.5.7 проводят по процедурам разделов 10—17 с использованием представленных в соответствующих приложениях определяющих уравнений деформирования и зависимостей для определения расчетных значений физико-механических свойств материалов ВКУ.

5.10    Прочность и допустимость изменения размеров элемента (компонента) ВКУ должны быть обоснованы для рассматриваемого периода эксплуатации на основе расчетов с использованием медианной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ, параметры которой принимают в соответствии с приложением А.

5.11    Для элемента (компонента) ВКУ для режимов НЭ и ННЭ допускается не проводить анализ реализации критических событий 5.5.2—5.5.6. если одновременно выполняются следующие условия:

-    повреждающая доза нейтронного облучения материала этого элемента (компонента) за рассматриваемый период эксплуатации не превышает 3 сна:

-    максимальные напряжения без учета их концентрации не превышают 0.5 передела текучести материала в исходном состоянии;

-    повреждение по механизму усталости при циклическом нагружении не превышает 0.01.

5.12    Необходимость проведения периодического контроля изменения геометрических размеров элемента (компонента) ВКУ в процессе эксплуатации определяют по результатам анализа его прочности и допустимости изменения геометрических размеров с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ. Если прочность и допустимость изменения геометрических размеров элемента (компонента) ВКУ не обосновывают для рассматриваемого периода эксплуатации на основе расчетов с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ, параметры которой принимают в соответствии с приложением А. то дальнейшая эксплуатация рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ допускается только при выполнении всех перечисленных ниже условий:

-    в рамках эксплуатационного контроля ВКУ проводят периодический контроль изменения геометрических размеров рассматриваемого элемента (компонента); время начала проведения, периодичность и способы учета результатов контроля определяют в соответствии с приложением Б:

-    на основании результатов проведенного контроля изменения геометрических размеров прочность и допустимость изменения геометрических размеров рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ обоснована, по крайней мере, до следующего контроля изменения геометрических размеров этого элемента (компонента).

Примечание — На основании результатов периодического контроля изменения геометрических размеров рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ гложет быть изменен его назначенный срок службы.

5.13    Если прочность и допустимость изменения геометрических размеров элемента (компонента) ВКУ не обосновывают, по крайней мере, до следующего контроля изменения его геометрии, то эксплуатацию элемента (компонента) ВКУ не допускают без проведения компенсирующих мероприятий.

6 Условие обоснования прочности при анализе реализации критических событий при нормальной эксплуатации и нарушении нормальной эксплуатации

6.1    Обоснование прочности элемента (компонента) ВКУ проводят с учетом всех реализованных режимов нагружения и прогнозируемой модели эксплуатации ВКУ, в том числе при продлении срока службы.

Примечание — Если прочность элемента (компонента) ВКУ была обоснована в соответствии с ГОСТ Р 59429. рассматриваемый срок эксплуатации не превышает проектного срока службы и реализованные режимы нагружения соответствуют проектной модели эксплуатации элемента ВКУ. то прочность элемента (компонента) ВКУ считается обоснованной при НЭ и ННЭ.

6.2    Обоснование прочности элемента (компонента) ВКУ должно проводиться как для основного металла, так и для сварных швов этого элемента (компонента).

Примечание — Для всех однотипных сварных швов (выполненных по одинаковой схеме разделки) допускается проводить анализ прочности только для самого нагруженного шва. Если среди анализируемых однотипных сварных швов есть как швы. которые подвергают периодическому НЭК. так и швы, которые ему не подвергают, анализ прочности проводят как для самого нагруженного контролируемого шва, так и для самого нагруженного неконтролируемого шва.

6.3    Условия обоснования прочности элемента (компонента) ВКУ при НЭ и ННЭ зависят от результатов проведения периодического НЭК этого элемента (компонента).

6.4    Если периодический НЭК элемента (компонента) ВКУ не проводят, то анализ прочности этого элемента (компонента) проводят в соответствии с 6.4.1—6.4.5.

6.4.1    В основном металле элемента (компонента) ВКУ проводят анализ зарождения трещины при реализации критических событий 5.5.1 и 5.5.2 и анализ возможного ее стабильного подроста.

6.4.1.1    Анализ реализации критического события 5.5.1 проводят в соответствии с разделом 10. Для областей элемента (компонента) ВКУ. контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, анализ проводят с учетом влияния среды теплоносителя первого контура.

6.4.1.2    Анализ реализации критического события 5.5.2 проводят в соответствии с разделом 11. Анализ проводят только для областей элемента (компонента) ВКУ. контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, не принадлежащих ЗПО и имеющих повреждающую дозу выше 3 сна на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации.

6.4.1.3    Если прочность элемента (компонента) ВКУ обоснована в соответствии с ГОСТ Р 59429 и реализованные режимы нагружения соответствуют проектной модели эксплуатации элемента ВКУ, то допускается принимать, что критические события 5.5.1 и 5.5.2 не реализуются до момента окончания проектного срока службы элемента (компонента) ВКУ.

6.4.1.4    Если прочность элемента (компонента) ВКУ не обоснована в соответствии с ГОСТ Р 59429 или реализованные режимы нагружения отличаются от проектной модели эксплуатации элемента ВКУ. то анализ зарождения трещины проводят для всего рассматриваемого периода его эксплуатации.

6.4.1.5    Если в результате анализа зарождения трещины показано, что реализуется по крайней мере одно из критических событий 5.5.1 или 5.5.2. то определяют момент зарождения трещины t_nuc, который соответствует более раннему из моментов реализации критических событий 5.5.1 (t_fal) и 5.5.2 (t_scc). В этот момент времени в основном металле элемента (компонента) ВКУ постулируют расчетный дефект, вид. размеры и ориентацию которого при реализации критического события 5.5.1 определяют согласно 10.17, а при реализации критического события 5.5.2—согласно 9.4.

6.4.1.6    Если по 6.4.1.5 постулируют дефект, то проводят анализ его возможного стабильного подроста в соответствии с разделом 13 за время от момента времени t_nuc до момента окончания рассматриваемого периода эксплуатации элемента ВКУ или до момента нестабильного развития дефекта (до момента реализации критического события 5.5.4).

6.4.2 В сварных швах элемента (компонента) ВКУ проводят анализ возможного стабильного подроста постулируемых дефектов.

6.4.2.1 На момент начала эксплуатации элемента ВКУ в самых нагруженных сварных швах каждого типа (выполненных по различным схемам разделки) постулируют расчетный дефект, вид. размеры и ориентацию которого определяют согласно 9.2.

6.4.2.2 Для каждого дефекта, который постулируют по 6.4.2.1. проводят анализ его возможного стабильного подроста в соответствии с разделом 13 за время от момента начала эксплуатации элемента ВКУ до момента окончания рассматриваемого периода его эксплуатации или до момента нестабильного развития дефекта (до момента реализации критического события 5.5.4).

6.4.3 В элементе (компоненте) ВКУ (как в основном металле, так и в сварных швах) проводят анализ образования дефекта при реализации критического события 5.5.3 и возможного стабильного развития этого дефекта.

6.4.3.1    Анализ реализации критического события 5.5.3 проводят в соответствии с разделом 12.

6.4.3.2    Если в результате анализа показано, что реализуется критическое событие 5.5.3. то в момент его реализации (f_tea) в элементе (компоненте) ВКУ постулируют расчетный дефект, вид. размеры и ориентацию которого определяют согласно 9.3.

6.4.3.3    Если по 6.4.3.2 постулируют дефект, то проводят анализ его возможного стабильного развития при распространении ЗПО (в соответствии с разделом 12) и подроста по механизмам усталости и радиационной ползучести (в соответствии с разделом 13) за время от момента времени t_/ea до окончания рассматриваемого периода эксплуатации элемента ВКУ или до момента нестабильного развития дефекта (до момента реализации критического события 5.5.4).

6.4.4    Если в основном металле элемента (компонента) ВКУ критические события 5.5.1—5.5.3 не реализуются за весь рассматриваемый период эксплуатации, а повреждающая доза нейтронного облучения материала превышает 3 сна. то в момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации в элементе (компоненте) ВКУ постулируют расчетный дефект, вид. размеры и ориентацию которого определяют согласно 9.4.

6.4.5    Прочность элемента (компонента) ВКУ считается обоснованной при НЭ и ННЭ, если для него за весь рассматриваемый период эксплуатации не реализуются критические события 5.5.4 и 5.5.5:

-    при наличии дефекта, который постулируют по 6.4.1.5, с учетом его возможного стабильного подроста:

-    для каждого дефекта, который постулируют no 6.4.2.1, с учетом его возможного стабильного подроста;

-    при наличии дефекта, который постулируют no 6.4.3.2. с учетом его возможного стабильного развития:

-    при наличии дефекта, который постулируют по 6.4.4.

Анализ реализации критического события 5.5.4 проводят в соответствии с разделом 14, критического события 5.5.5 — в соответствии с разделом 15.

6.5    Если проводят периодический НЭК элемента (компонента) ВКУ и при этом не выявляют трещиноподобных дефектов, либо размер выявленного дефекта не больше размера дефекта, допускаемого на стадии эксплуатации, то анализ прочности этого элемента (компонента) проводится в соответствии с 6.5.1—6.5.4.

Примечания

1    Размер дефекта, допускаемого на стадии эксплуатации, определяют согласно действующими требованиям по допускаемым дефектам на стадии эксплуатации, и он зависит от разрешающей способности контролирующего оборудования.

2    Трещиноподобный дефект, выявленный на поверхности компонента при телевизионном визуальном контроле, схематизируют поверхностной трещиной в соответствии с 9.4. малую полуось которой располагают по нормали к поверхности компонента, а размер большой полуоси c_de! принимают равным половине протяженности выявленного дефекта.

6.5.1    В элементе (компоненте) ВКУ проводят анализ зарождения трещины при реализации критических событий 5.5.1 и 5.5.2 и анализ ее возможного стабильного подроста. Анализ проводят в соответствии с 6.4.1.1—6.4.1.6.

6.5.2    В элементе (компоненте) ВКУ проводят анализ образования дефекта при реализации критического события 5.5.3 и возможного стабильного развития этого дефекта. Анализ проводят в соответствии с 6.4.3.1—6.4.3.3.

6.5.3    Если в элементе (компоненте) ВКУ критические события 5.5.1—5.5.3 не реализуются за весь рассматриваемый период эксплуатации, а повреждающая доза нейтронного облучения материала превышает 3 сна, то в момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации в элементе (компоненте) ВКУ постулируют расчетный дефект, вид. размеры и ориентацию которого определяют согласно 9.4.

6.5.4 Прочность элемента (компонента) ВКУ считается обоснованной при НЭ и ННЭ. если для него за весь рассматриваемый период эксплуатации не реализуются критические события 5.5.4 и 5.5.5:

-    при наличии дефекта, который постулируют по 6.4.1.5. с учетом его возможного стабильного подроста;

-    при наличии дефекта, который постулируют по 6.4.3.2, с учетом его возможного стабильного развития;

-    при наличии дефекта, который постулируют по 6.5.3.

Анализ реализации критического события 5.5.4 проводят в соответствии с разделом 14. критического события 5.5.5 — в соответствии с разделом 15.

6.6 Если проводят периодический НЭК элемента (компонента) ВКУ и при этом в некоторый момент времени t_dgl (отсчет времени ведется от начала эксплуатации элемента) выявляют трещиноподобный дефект, размер которого больше размера дефекта, допускаемого на стадии эксплуатации, то анализ прочности этого элемента (компонента) проводят в соответствии с 6.6.1—6.6.5.

6.6.1    Определяют расчетный момент зарождения выявленного дефекта t_nuc. Для этого проводят анализ зарождения трещины при реализации критических событий 5.5.1 и 5.5.2 и анализ ее стабильного подроста.

6.6.1.1    Анализ реализации критического события 5.5.1 проводят в соответствии с разделом 10. Анализ проводят с учетом влияния среды теплоносителя первого контура ВВЭР для областей элемента (компонента) ВКУ. контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, и с учетом радиационного распухания для внутренних областей элемента (компонента) ВКУ. не имеющих контакта с теплоносителем первого контура ВВЭР.

6.6.1.2    Анализ реализации критического события 5.5.2 проводят в соответствии с разделом 11. Анализ проводят только для областей элемента (компонента) ВКУ контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, не принадлежащих ЗПО и имеющих повреждающую дозу выше 3 сна на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации.

6.6.1.3    Анализ реализации критических событий 5.5.1 и 5.5.2 проводят для периода времени от начала эксплуатации элемента ВКУ до момента времени t_dol с использованием консервативной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ. вид которой установлен в приложении А.

Примечание — Для снижения консервативности и повышения адекватности расчетов допускается проводить анализ с использованием уточненной зависимости радиационного распухания материалов ВКУ. если она определена на основе результатов контроля изменения геометрии рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ.

6.6.1.4    Если в результате анализа зарохщения трещины показано, что реализуется по крайней мере одно из критических событий 5.5.1 или 5.5.2, то определяют момент времени t_nuc, соответствующий более раннему из моментов реализации критических событий 5.5.1 (t_fal) и 5.5.2 (/_scc). иначе в качестве момента времени t_nuc принимают момент начала эксплуатации элемента ВКУ.

6.6.1.5    В момент времени t_nuc в рассматриваемой области постулируют расчетный дефект, вид. размеры и ориентацию которого лри реализации критического события 5.5.1 определяют согласно 10.17. а при реализации критического события 5.5.2 определяют согласно 9.4.

6.6.1.6    Для дефекта, который постулируют по 6.6.1.5. проводят анализ стабильного подроста в соответствии с разделом 13 за время от момента времени t_nuc до момента времени t_dgr

6.6.2    Если на момент времени t_0el размер большой полуоси с дефекта, который постулируют по 6.6.1.5. с учетом его стабильного подроста больше, чем размер выявленного трещиноподобного дефек-та c_det. то проводят анализ по 6.6.3—6.6.4. иначе проводят анализ по 6.6.5.

6.6.3    Для дефекта, который постулируют по 6.6.1.5, проводят анализ дальнейшего стабильного подроста в соответствии с разделом 13 за время от момента времени t_del до момента окончания рассматриваемого периода эксплуатации.

6.6.4    Прочность элемента (компонента) ВКУ с дефектом, который постулируют по 6.6.1.5. считается обоснованной при НЭ и ННЭ. если в элементе (компоненте) не реализуются критические события 5.5.4 и 5.5.5 (в том числе с учетом возможного стабильного подроста дефекта). Анализ реализации критического события 5.5.4 проводят в соответствии с разделом 14. критического события 5.5.5 — в соответствии с разделом 15. Анализ по 6.6.5 не проводят.

6.6.5    Если на момент времени t_dgt размер большой полуоси с дефекта, который постулируют по 6.6.1.5. с учетом его стабильного подроста не превышает размера выявленного трещиноподобного дефекта c_det, то последующий анализ определяют по моменту времени t_nuc.

и

6.6.5.1    Если момент времени t_nuc отличается от момента начала эксплуатации элемента ВКУ, то в качестве t_nuc принимают момент начала эксплуатации элемента ВКУ и повторяют анализ по 6.6.2— 6.6.4.

6.6.5.2    Если момент времени t_nuc соответствует началу эксплуатации элемента ВКУ. то дальнейшее использование зависимостей для описания роста дефектов должно быть обосновано. Решение о допуске использования этих зависимостей принимается эксплуатирующей организацией и подлежит рассмотрению уполномоченным органом государственного регулирования безопасности при использовании атомной энергии вместе с заключением организации научно-технической поддержки органа государственного регулирования безопасности при использовании атомной эноргии.

7 Условия обоснования прочности при анализе реализации критических событий при динамических воздействиях

7.1    Обоснование прочности при ДВ выполняют для сочетания нагрузок в соответствии с требованиями [1]. Допускается выполнять анализ прочности при ДВ в соответствии с 7.3.

7.2    При анализе прочности при ДВ согласно [1] используют следующие положения.

7.2.1    Расчетный дефект в элементе (компоненте) ВКУ отсутствует.

7.2.2    Допускаемые напряжения определяют с учетом коэффициентов запаса согласно [1).

7.2.3    Прочность элемента (компонента) ВКУ для сочетания нагрузок в соответствии с [1] считается обоснованной, если приведенные напряжения не превышают допускаемых напряжений, значения которых устанавливают согласно [1] (приложение 5).

7.3    При анализе прочности при ДВ по настоящему разделу используют следующие положения.

7.3.1    Если в качестве ДВ рассматривают ПА. то из всего спектра ПА. рассматриваемых в проекте РУ. при анализе прочности допускается рассматривать только те ПА. которые оказывают наибольшее воздействие на элементы (компоненты) ВКУ (приводят к наибольшим напряжениям или перемещениям).

7.3.2    Прочность элемента (компонента) ВКУ при ДВ считается обоснованной, если для него не реализуются критические события 5.5.4, 5.5.5 и 5.5.7. Анализ реализации критического события 5.5.4 проводят в соответствии с разделом 14. критического события 5.5.5 — в соответствии с разделом 15. критического события 5.5.7 — в соответствии с разделом 17.

Примечания

1    При анализе реализации критических событий 5.5.4 и 5.5.5 для элемента (компонента) с расчетным дефектом. постулированным по 6.4.1.5. 6.4.2.1, 6.6.1.4 или 6.6.4. учитывают возможный стабильный подрост этого дефекта по механизмам усталости, коррозионного растрескивания и радиационной ползучести при НЭ и ННЭ за время от момента зарождения дефекта до момента наступления анализируемого ДВ.

2    При анализе реализации критических событий 5.5.4 и 5.5.5 для элемента (компонента) с постулированным no 6.4.3.2 расчетным дефектом учитывают возможное развитие этого дефекта при распространении ЗПО и его подрост по механизмам усталости и радиационной ползучести при НЭ и ННЭ за время от момента зарождения дефекта до момента наступления анализируемого ДВ.

3    При анализе реализации критического события 5.5.7 принимают, что расчетный дефект в рассматриваемом элементе (компоненте) отсутствует.

8 Условия обоснования допустимости изменения размеров

8.1    При НЭ и ННЭ допустимость изменения размеров элемента (компонента) ВКУ считается обоснованной, если за рассматриваемый период эксплуатации для него не реализуется критическое событие 5.5.6 (анализ его реализации проводят в соответствии с разделом 16) и обоснована его прочность согласно 5.6 и одному из следующих условий: 6.4.5. 6.5.4 и 6.6.6.

8.2    При ДВ допустимость изменения размеров элемента (компонента) ВКУ считается обоснованной. если обоснована его прочность согласно разделу 7 и не реализуется критическое событие 5.5.6 (анализ его реализации проводят в соответствии с разделом 16). препятствующее выполнению следующих условий безопасности:

- возможность беспрепятственного падения поглощающих стержней системы управления и защиты для останова реактора при срабатывании аварийной защиты;

-    обеспечение возможности охлаждения активной зоны за счет подачи воды от системы аварийного охлаждения зоны;

-    обеспечение возможности выгрузки ВКУ и активной зоны после аварии.

Если в качестве ДВ рассматривают ПА. то из всего спектра ПА. рассматриваемых в проекте РУ, допускается рассматривать только ПА, которые оказывают наибольшее воздействие на элементы (компоненты) ВКУ (приводят к наибольшим напряжениям или перемещениям).

Примечание — При анализе реализации критического события 5.5.6 учитывают изменение геометрических размеров элемента (компонента) при НЭ и ННЭ за время от начала его эксплуатации до момента наступления анализируемого ДВ. включая само ДВ.

9 Расчетный дефект

9.1 В зависимости от условий постулирования расчетного дефекта и геометрии элемента (компонента) ВКУ допускают следующие виды расчетного дефекта:

-    внутренняя эллиптическая трещина (см. рисунок 9.1а)].

-    поверхностная полуэллиптическая трещина [см. рисунок 9.16)]:

-    поверхностная четвертьэллиптическая трещина (см. рисунок 9.1 в)].

Расчетный дефект характеризуют длиной большой полуоси (с) и длиной малой полуоси (а).

1 — фронт трещины

Рисунок 9.1 — Виды расчетного дефекта в элементах ВКУ

9.2 При постулировании согласно 6.4.2.1 расчетный дефект постулируют в сварном шве в виде внутренней эллиптической трещины.

9.2.1 Отношение начальной длины большой полуоси с₀ к начальной длине малой полуоси а₀ расчетного дефекта принимают равным 3. Начальную длину малой полуоси э_с расчетного дефекта определяют по формуле

^ао ⁼ 0.5 /₀,    (9.1)

где /₀ — максимально возможный размер технологического дефекта в направлении толщины свариваемых элементов (компонентов), мм.

Значение /₀ определяют согласно таблице 9.1.

Таблица 9.1 — Максимально возможный размер технологического дефекта

Тотцииа свариваемых элементов («омпонентов), мм /0. мм До 4 В КЛЮЧ. 1 Св. 4 до 10 включ. 2 Св. 10 до 20 включ. 3 Се. 20 до 30 включ. 4 Св. 30 5

9.2.2    Расчетный дефект располагают на глубине /₀ от поверхности шва. контактирующей с теплоносителем. и ориентируют так. чтобы его плоскость была нормальна максимальным главным напряжениям. Зона локализации дефекта должна соответствовать наибольшему значению отношения J/J_c.

9.2.3    Коночные размеры расчетного дефекта определяют с учетом его стабильного подроста по механизмам усталости и радиационной ползучести в соответствии с разделом 13.

9.3    При реализации критического события 5.5.3 расчетный дефект постулируют в виде внутренней эллиптической трещины.

9.3.1    Начальные длины большой полуоси с₀ и малой полуоси а₀ расчетного дефекта выбирают так. чтобы вся область ЗПО была вписана в границы дефекта.

9.3.2    Расчетный дефект ориентируют так. чтобы отношение J!J_C было наибольшим.

9.3.3    Конечные размеры расчетного дефекта определяют с учетом его развития при распространении ЗПО в соответствии с разделом 12 и подроста по механизмам усталости и радиационной ползучести в соответствии с разделом 13.

9.4 При постулировании согласно 6.4.1.5. 6.4.4, 6.5.3 или 6.6.2 расчетный дефект постулируют в основном металле или сварном шве в виде поверхностной трещины.

9.4.1    Вид расчетного дефекта (полуэллиптическая или четвертьэллиптическая трещина) определяют в зависимости от геометрии элемента (компонента) ВКУ. в котором постулируют этот дефект.

9.4.2    Отношение начальной длины большой полуоси Cq к начальной длине малой полуоси а$ расчетного дефекта принимают равным 3. Начальную длину малой полуоси а₀ расчетного дефекта принимают в зависимости от толщины Н₍ элемента (компонента) или свариваемых элементов (компонентов) ВКУ. равной:

-    1 мм при H_t до 4 мм включительно;

-    0.25 Н' при H_t свыше 4 до 8 мм включительно;

-    2 мм при Н, свыше 8 мм.

9.4.3    Расчетный дефект ориентируют так. чтобы отношение J/J_c было наибольшим.

9.4.4    Конечные размеры постулированного согласно 6.4.1.5. 6.6.1.4 или 6.6.4 расчетного дефекта определяют с учетом его стабильного подроста по механизмам усталости, коррозионного растрескивания и радиационной ползучести в соответствии с разделом 13.

9.5 Для постулированного согласно 6.4.4 или 6.5.3 расчетного дефекта расчет стабильного подроста не проводят.

10 Анализ реализации критического события «Зарождение трещины при циклическом нагружении по механизму усталости»

10.1    Анализ реализации критического события «Зарождение трещины при циклическом нагружении по механизму усталости» проводят с учетом влияния среды теплоносителя первого контура ВВЭР для областей элемента (компонента) ВКУ. контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР и с учетом радиационного распухания для внутренних областей элемента (компонента) ВКУ. не имеющих контакта с теплоносителем первого контура ВВЭР

10.2    Анализ реализации критического события «Зарождение трещины при циклическом нагружении по механизму усталости» не проводят для областей элемента (компонента) ВКУ. принадлежащих ЗПО.

10.3    Рассматриваемый период эксплуатации ВКУ разбивают на временные интервалы ДГ_;, так

что    = t- ♦ At-, /' = 1 + L. где L — количество временных интервалов At_f.

Примечание — Для снижения консерватизма расчет проводят с большим количеством временных интервалов L. Величину ДГ, выбирают таким образом, чтобы температурные и силовые характеристики нагружения в начале и в конце интервала были приблизительно одинаковыми. При уменьшении количества временных интервалов L расчетное значение усталостного повреждения будет увеличиваться, и расчет повреждений будет более консервативным.

10.4    На каждом временном интервале At, значения характеристик механических свойств материалов ВКУ (предел текучести, параметры деформационного упрочнения) рассчитывают в соответствии с приложением В для повреждающей дозы нейтронного облучения F, которая соответствует моменту времени t, (начало временного интервала Atj).

10.5    На каждом временном интервале ДГ, свойства материалов ВКУ. характеризующие сопротивление усталостному разрушению (кривые усталости), рассчитывают в соответствии с приложени-

ем Г для повреждающей дозы нейтронного облучения    . которая соответствует моменту времени

(моменту окончания временного интервала Дt).

10.6    Для каждого временного интервала Д(. выполняют расчет в упругопластической постановке с целью определения размахов деформаций Дс/Определяющие уравнения для упругопластического расчета приведены в приложении Д.

Примечание — При проведении расчета НДС элемента (компонента) допускается не учитывать влияние радиационного распухания, если величина свободного радиационного распухания, рассчитанного по консервативной зависимости согласно приложению А, на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации составляет менее 0.1 %. При расчете свободного радиационного распухания используют наибольшие за рассматриваемый период эксплуатации повреждающую дозу и температуру нейтронного облучения в элементе (компоненте) при НЭ.

10.7    Расчет в упругопластической постановке проводят МКЭ (допускается использовать другие численные методы) путем пошагового прослеживания истории нагружения элемента (компонента) ВКУ на временном интервале ДГ,. Размер шага при расчете назначают таким, чтобы нагружение на этом шаге было близко к простому нагружению.

10.8    Если расчет на циклическую прочность проводят с использованием кривых усталости с максимальной асимметрией цикла напряжений, то при расчете в упругопластической постановке с целью определения размахов деформаций Дс не требуется учитывать остаточные сварочные напряжения, а также радиационное распухание. При использовании кривых усталости с коэффициентом асимметрии цикла напряжений R. равным минус 1. требуется проводить расчет в упруголластической постановке с учетом остаточных сварочных напряжений и радиационного распухания, при этом должно быть обосновано. что максимальное в цикле наибольшее главное напряжение о_тах не превышает величину 0.5 • Е Дс.

10.9    В случае использования кривых усталости с максимальной асимметрией цикла напряжений допускается проводить независимые расчеты в упругопластической постановке для каждого временного интервала Д?. то есть без учета истории нагружения при t меньше Г.

10.10    Последовательность режимов нагружения в рассматриваемом интервало времени Д?, определяют согласно реализованным режимам и прогнозируемой модели эксплуатации ВКУ.

10.11    Формирование циклов нагружения при сложном нагружении (определение числа циклов и соответствующих каждому циклу размахов деформаций) проводят в соответствии с процедурой, приведенной в приложении Е.

10.12    Повреждение материала по механизму усталости D_N в рассматриваемой области элемента (компонента) ВКУ на временном интервале Д?, рассчитывают rtk формуле

где к — количество типов циклов с различным размахом деформации на временном интервале

Д*

N— количество циклов с одинаковым размахом деформаций Дс’:

— допускаемое количество циклов при размахе деформаций Дс'.

10.13    Значение N_B определяют по расчетной кривой усталости (расчет кривой усталости проводят в соответствии с приложением Г) для повреждающей дозы нейтронного облучения которая соответствует моменту времени f„_v Величину Л/_л определяют по кривой усталости с максимальной асимметрией цикла напряжений. 6 случае если коэффициент асимметрии цикла напряжений известен, допускается определять в соответствии с приложением Г по формулам (Г.1). (Г.4). (Г.11), (Г.12), (Г.15), (Г.20). (Г.21).

10.14    Повреждение материала по механизму усталости D_t< в рассматриваемой области элемента (компонента) ВКУ за рассматриваемый период эксплуатации рассчитывают по формуле

^Dn-2^Dn-    (10    2)

Н '

10.15 Критическое событие 5.5.1 за рассматриваемый период эксплуатации не реализуется, если выполняется условие

D_n< 1.    (10.3)

10.16    Если на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации значение D_N превышает 1, то определяют момент времени эксплуатации t,_al (отсчет ведется с начала эксплуатации ВКУ). при котором значение D_N равно 1. Время t_fal соответствует моменту реализации критического события 5.5.1 для рассматриваемого элемента (компонента) ВКУ.

10.17    В момент времени t_fal в рассматриваемой области элемента (компонента) постулируют расчетный дефект. Вид. размеры и ориентацию дефекта определяют следующим образом.

10.17.1    Если в месте зарождения трещины интенсивность размаха напряжений £ Дс не превышает двух пределов текучести (величина предела текучести определяется согласно приложению В), то вид. размеры и ориентацию дефекта определяют согласно 9.4.

10.17.2    Если в месте зарождения трещины интенсивность размаха напряжений £ Дс превышает два предела текучести:

-    и максимальный линейный размер зоны циклического упругопластического деформирования не превышает величину а₀, установленную согласно 9.4.2. то вид. размеры и ориентация дефекта определяют согласно 9.4: размер зоны упругопластического деформирования определяют из условия превышения интенсивностью размаха напряжений £ • Дс двух пределов текучести;

-    и максимальный линейный размер зоны циклического упругопластического деформирования превышает величину а₀, установленную согласно 9.4.2, то вид и ориентацию дефекта определяют согласно 9.4. а размер малой оси дефекта принимают равным этому размеру.

Примечание — Если в результате анализа показано, что реализуется одно из критических событий 5.5.2, 5.5.4. 5.5.5 или 5.5.6. то анализ реализации критического события 5.5.1 допускается проводить только до момента времени, соответствующего более раннему из моментов реализации перечисленных критических событий.

11 Анализ реализации критического события «Зарождение трещины по механизму коррозионного растрескивания»

11.1    Анализ реализации критического события «Зарождение трещины по механизму коррозионного растрескивания» проводят только для областей элемента (компонента) ВКУ с повреждающей дозой на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации выше 3 сна. контактирующих со средой теплоносителя первого контура ВВЭР и не принадлежащих ЗПО.

11.2    Рассматриваемый период эксплуатации ВКУ разбивают на временные интервалы Д/, так

что    = t- ♦ Дt-\ j = 1 ♦ L, где L — количество временных интервалов ДГ_;.

11.3    На каждом временном интервале At, значения характеристик механических свойств материалов ВКУ рассчитывают в соответствии с приложением В для повреждающей дозы нейтронного облучения которая соответствует времени t_Jt1 (моменту окончания временного интервала At ).

11.4    Для каждого временного интервала At_f выполняют расчет в упруго-вязкопластической постановке с учетом остаточных сварочных напряжений (при наличии таковых), радиационного распухания, радиационной ползучести и истории нагружения на временном интервале от 0 до tj. Расчет проводят в геометрически нелинейной постановке. Определяющие уравнения для расчета в упруго-вязкопластической постановке приведены в приложении Д; учет радиационного распухания и ползучести проводят в соответствии с приложениями А и Ж.

Примечание — При проведении расчета НДС элемента (компонента) допускается не учитывать влияние радиационного распухания и радиационной ползучести, если величина свободного радиационного распухания, рассчитанного по консервативной зависимости с помощью приложения А. на момент окончания рассматриваемого периода эксплуатации составляет менее 0.1 %. При расчете свободного радиационного распухания используют наибольшие за рассматриваемый период эксплуатации повреждающую дозу и температуру нейтронного облучения в элементе (компоненте) при НЭ.

11.5    Упруго-вязкопластический расчет проводят МКЭ (допускается использовать другие численные методы) с учетом пошагового прослеживания истории нагружения элемента (компонента) ВКУ. Размер шага при расчете назначают таким, чтобы нагружение на этом шаге было близко к простому нагружению.

11.6 Для рассматриваемого периода нагружения строят зависимости от времени главного напряжения о,(0. интенсивности напряжений o_etJ(0 и порогового напряжения коррозионного растрескивания

материала а|^^сс (0- Зависимость а^^сс(0 строят на основе зависимости    (F) и соотношения

11.7 Зависимость aj£^scc(£) рассчитывают согласно приложению И. Схема построения зависимости o^f^cc(t) показана на рисунке 11.1.

11.8 Определяют временные интервалы д^ (к — номер временного интервала), где выполняются условия:

о, >0

9Q Ю

1ASCC

1Л

где r^MSCC — минимальная температура коррозионного растрескивания материала.

fn

При проведении расчетов принимают значение 7"?^scc . равным 200 “С.

fn

Схема определения интервалов д/?"* показана на рисунке 11.2.

Содержание

1    Область применения.................................................................1

2    Нормативные ссылки.................................................................1

3    Термины и определения..............................................................2

4    Обозначения и сокращения....................................... 4

4.1    Сокращения..................................................................4

4.2    Обозначения.................................................................4

5    Общие положения...................................................................7

6    Условие обоснования прочности при анализе реализации критических событий

при нормальной эксплуатации и нарушении нормальной эксплуатации......................9

7    Условия обоснования прочности при анализе реализации критических событий

при динамических воздействиях.....................................................12

8    Условия обоснования допустимости изменения размеров.................................12

9    Расчетный дефект..................................................................13

10    Анализ реализации критического события «Зарождение трещины при циклическом

нагружении по механизму усталости».................................................14

11    Анализ реализации критического события «Зарождение трещины по механизму

коррозионного растрескивания».....................................................16

12    Анализ реализации критического события «Формирование зоны предельного

охрупчивания материала»..........................................................20

13    Расчет подроста расчетного дефекта........................................ 21

13.1    Общие принципы расчета подроста    расчетных дефектов..........................21

13.2    Расчет подроста поверхностного дефекта по механизмам коррозионного

растрескивания и радиационной ползучести.....................................22

13.3    Расчет подроста внутреннего дефекта по механизму радиационной ползучести.......24

13.4    Расчет подроста расчетного дефекта по механизму усталости......................25

14    Анализ реализации критического события «Нестабильное развитие трещины»...............26

15    Анализ реализации критического события «Потеря несущей способности элемента

конструкции»...................................................................28

16    Анализ реализации критического события «Недопустимое изменение геометрических

размеров».....................................................................29

17    Анализ реализации критического события «Исчерпание деформационной способности

материала элемента (компонента)» ..................................................30

Приложение А (обязательное) Расчет радиационного    распухания..............................31

Приложение Б (обязательное) Проведение периодического контроля изменения геометрических

размеров элементов (компонентов) ВКУ.....................................33

Приложение В (обязательное) Расчет механических свойств и деформационного упрочнения......35

Приложение Г (обязательное) Расчет кривых усталости......................................40

Приложение Д (рекомендуемое) Определяющие уравнения для расчета методом конечных

элементов в упруго-вязкопластической постановке.............................45

Приложение Е (рекомендуемое) Процедура формирования циклов при сложном нагружении.......48

Приложение Ж (обязательное) Расчет скорости радиационной ползучести......................53

Приложение И (обязательное) Расчет параметров сопротивления коррозионному растрескиванию. .54 Приложение К (обязательное) Критическое распухание материала, приводящее к образованию

зоны предельного охрупчивания............................................56

Приложение Л (обязательное) Расчет скорости роста трещины при коррозионном растрескивании . .57

Приложение М (обязательное) Расчет скорости роста трещины при радиационной ползучести.....58

Приложение Н (обязательное) Расчет скорости роста усталостной трещины.....................59

Приложение П (обязательное) Расчет статической трещиностойкости..........................62

Приложение Р (обязательное) Процедура расчета референсного напряжения...................64

Приложение С (рекомендуемое) Определение фактического значения параметра c_D на основе

анализа результатов контроля изменения    геометрических размеров выгородки.....71

Библиография..................... 75

(а)— (6) и (с)- (d) — участки, на которых выполняются условия (11.2)

Рисунок 11.2 — Схема определения интервалов при расчете повреждения материала по механизму коррозионного растрескивания

11.9    Каждый интервал Д/^ разбивают на субинтервалы Atf'*. при этом для интервала Д/^

строят зависимости a_eq{t) и о'^^СС (t). которые аппроксимируют ступенчатыми функциями таким образом. чтобы для субинтервалов [/** . (t*f + Д/^)] значения a_cq и    принимались    постоянными

и равными

&_eq = max{o_e<J(/)}.    (ИЗ)

^{= m}in{ (0J-    (11-4)

В формулах (11.3) и (11.4) время / должно находиться в интервале от    до (+    Дif*) вклю

чительно.

Нумерацию субинтервалов в каждом интервале Д/^ начинают заново. Схема разбиения интервалов Л/^ на субинтервалы Д/^su0 показана на рисунке 11.3.

11.10    Для каждого субинтервала Дtf^ в каждом интервале Д/^ в соответствии с приложением И рассчитывают значение времени до зарождения трещины по механизму коррозионного растрескивания /у..

ГОСТ Р 59430-2021

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УСТРОЙСТВА ВНУТРИКОРПУСНЫЕ ВОДО-ВОДЯНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА Расчет на прочность на постпрооктных стадиях

Pressure vessel internals of water-water power reactor. Strength analysis at the post-design stages

Дата введения — 2022—01—01

1    Область применения

1.1    Настоящий стандарт устанавливает требования к расчетному обоснованию прочности на постпрооктных стадиях внутрикорпусных устройств водо-водяных энергетических реакторов, на которые распространяется действие федеральных норм и правил в области использования атомной энергии [1], с учетом изменения свойств их материалов под действием эксплуатационных факторов.

1.2    Настоящий стандарт предназначен для применения при обосновании прочности внутрикорпусных устройств водо-водяных энергетических реакторов в соответствии с [1].

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.985 Государственная система обеспечения единства измерений. Служба стандартных справочных данных в области использования атомной энергии. Общие положения

ГОСТ Р 50.05.08 Система оценки соответствия в области использования атомной энергии. Оценка соответствия в форме контроля. Унифицированные методики. Визуальный и измерительный контроль

ГОСТ Р 59115.1 Обоснование прочности оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Термины и определения

ГОСТ Р 59429 Устройства внутрикорпусные водо-водяного энергетического реактора. Расчет на прочность на стадии проектирования

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайге Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение. в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

Издание официальное

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 59115.1, ГОСТ Р 50.05.08. ГОСТ Р 8.985. [1]. а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1    динамическое воздействие: Воздействие динамического характера, оказываемое явлениями и факторами техногенного или природного характера и передающееся на элементы внутрикор-пусных устройств реактора со стороны корпуса реактора, в частности, при воздействии землетрясения, воздушной ударной волны, падении летательного аппарата, а также при совместном действии динамических нагрузок при проектной аварии и инерционных нагрузок при проектном землетрясении.

3.2    исходное состояние: Состояние до начала эксплуатации.

3.3    компонент внутрикорпусного устройства: Часть элемента внутрикорпусного устройства, границы которой проходят по одному или нескольким неразъемным иУили разъемным соединениям.

3.4    консервативная зависимость радиационного распухания: Расчетная функциональная зависимость свободного радиационного распухания материала от температуры облучения и повреждающей дозы нейтронного облучения, использующая консервативное значение параметра радиационного распухания материала.

3.5    критическое событие: Событие, которое может привести к снижению или нарушению прочности либо к недопустимому изменению размеров элемента (компонента).

Примечание — Критическим событием для внутрикорпусных устройств водо-водяных энергетических реакторов является любое событие из следующего перечня: зарождение трещины при циклическом нагружении по механизму усталости, зарождение трещины по механизму коррозионного растрескивания, исчерпание деформационной способности материала, потеря несущей способности, недопустимое изменение размеров, нестабильное развитие трещины, потеря несущей способности элемента (компонента) и формирование зоны предельного охрупчивания.

3.6    критическое событие «зарождение трещины при циклическом нагружении по механизму усталости»: Состояние элемента (компонента), когда в какой-либо его зоне в процессе эксплуатации происходит зарождение трещины по механизму усталости, в том числе с учетом влияния среды при зарождении трещины в его поверхностном слое.

3.7    критическое событие «зарождение трещины по механизму коррозионного растрескивания»: Состояние элемента (компонента), когда в какой-либо его зоне в процессе эксплуатации происходит зарождение трещины по механизму коррозионного растрескивания.

3.8    критическое событие «исчерпание деформационной способности материала»: Достижение материалом элемента (компонента) такой пластической деформации, при которой дальнейшая эксплуатация этого элемента (компонента) допускается только после специального освидетельствования.

3.9    критическое событие «недопустимое изменение геометрических размеров»: Достижение элементом (компонентом) в процессе эксплуатации такого изменения его размеров, при котором нарушается нормальное функционирование этого и (или) соседних элементов (компонентов) реакторной установки.

3.10    критическое событие «нестабильное развитие трещины»: Состояние элемента (компонента), когда в какой-либо его зоне в процессе эксплуатации происходит нестабильное, т. е. не требующее увеличения нагрузки, развитие имеющейся в этой зоне трещины.

3.11    критическое событие «потеря несущей способности элемента [компонента]»: Состояние элемента [компонента], при котором его дальнейшее деформирование происходит без дополнительного нагружения.

3.12    критическое событие «формирование зоны предельного охрупчивания»: Состояние эломента (компонента), когда в нем формируется зона максимальной протяженностью 2 мм. в которой радиационное распухание материала в процессе эксплуатации достигает или превышает критическое значение, соответствующее предельному охрупчиванию материала.

3.13    медианная зависимость радиационного распухания: Расчетная функциональная зависимость свободного радиационного распухания материала от температуры облучения и повреждающей дозы нейтронного облучения, использующая медианное значение параметра радиационного распухания материала.

3.14    метод весовых функций: Численный метод, основанный на принципе суперпозиции решений. соответствующих различным, априорно заданным, распределениям некоторой функции; при

расчете коэффициента интенсивности напряжений для заданного распределения напряжений в элементе (компоненте) с трещиной используется суперпозиция решений, соответствующих различным распределениям напряжений.

3.15    охрупчивание материала: Снижение пластических свойств (деформации разрушения) и статической трещиностойкости материала под воздействием нейтронного облучения.

3.16    первичная нагрузка: Нагрузка на элемент (компонент), обусловленная давлением, весом. внешними силами и динамическими воздействиями.

3.17    повреждающая доза: Интегральная характеристика, отражающая степень радиационного повреждения металла, определяемая как накопленное за определенное время число смещений одного атома из узла кристаллической решетки под действием нейтронного и гамма-излучения; единицей повреждающей дозы является безразмерная величина «сна» — смещение на атом.

3.18    подрост трещины: Увеличение длины трещины.

3.19    проектная модель эксплуатации внутрикорпусных устройств: Перечень, количество и параметры предусмотренных проектом режимов нагружения элементов (компонентов) внутрикорлус-ных устройств.

3.20    прогнозируемая модель эксплуатации внутрикорпусных устройств: Перечень, количество и параметры предполагаемых для периода продленного срока службы режимов нагружения элементов (компонентов) внутрикорпусных устройств.

3.21    простое нагружение: Нагружение, при котором все компоненты девиатора напряжения возрастают пропорционально одному общему параметру.

3.22    рассматриваемый период эксплуатации: Период эксплуатации элемента (компонента) внутрикорпусных устройств от момента начала его эксплуатации до момента окончания его проектного срока службы, либо до момента, для которого выполняется расчетное обоснование прочности при продлении срока службы этого элемента (компонента).

3.23    расчет в упруго-вязкопластической постановке: Расчет по определению напряженно-деформированного состояния элемента (компонента) в предположении упруго-вязкопластического поведения материала на основе теории упругости, теории пластического течения и теории ползучести.

3.24    расчет в упругой постановке: Расчет по определению напряженно-деформированного состояния элемента (компонента) в предположении упругого поведения материала на основе теории упругости.

3.25    расчет в упругопластической постановке: Расчет по определению напряженно-деформированного состояния элемента (компонента) в предположении упругопластического поведения материала на основе теории упругости и теории пластического течения.

3.26    расчетный дефект: Дефект в виде трещины заданной формы (эллиптической, полуэллип-тической или четвертьэллиптической) с заданными размерами полуосей, расположением и ориентацией, постулируемый в рассматриваемом элементе (компоненте) с целью расчета на нестабильное развитие трещины и потерю несущей способности, в том числе с учетом стабильного подроста трещины.

3.27    рефсренсное напряжение: Эффективное напряжение, действующее в элементе (компоненте) с трещиной и отражающее степень нагруженности элемента вплоть до потери его несущей способности.

3.28    свободное радиационное распухание: Увеличение объема материала в результате нейтронного облучения, когда расширение материала не ограничено кинематическими или силовыми условиями.

3.29    сложное нагружение: Нагружение, в процессе которого изменяется соотношение между компонентами девиатора напряжений.

3.30    элемент (внутрикорпусных устройств): Изделие (шахта внутрикорлусная. блок защитных труб, выгородка, корзина, днище шахты, узлы крепления внутрикорпусных устройств водо-водяных энергетических реакторов¹ \ выполняющее самостоятельную функцию в составе внутрикорпусных устройств.

О За исключением прижимных устройств.

4 Обозначения и сокращения

4.1    Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ВВЭР — водо-водяной энергетический реактор:

ВКУ — вмутрикорлусные устройства реактора;

ДВ — динамические воздействия;

ЗПО — зона предельного охрупчивания;

КИН — коэффициент интенсивности напряжений;

МВФ — метод весовых функций;

МКЭ — метод конечных элементов;

НДС — напряженно-деформированное состояние;

ННЭ — нарушение нормальной эксплуатации ВКУ;

НЭ — нормальная эксплуатация ВКУ;

НЭК — неразрушающий эксплуатационный контроль;

ПА — проектная авария:

ПЗ — проектное землетрясение;

РУ — реакторная установка.

4.2    Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие условные обозначения.

4.2.1    Обозначения геометрических параметров:

а. с — длина малой и большой полуоси расчетного дефекта, мм; а₀. с₀ — начальная длина малой и большой полуоси расчетного дефекта, мм; э_с, с_с — длина малой и большой полуоси расчетного дефекта с учетом его подроста по механизмам радиационной ползучести и коррозионного растрескивания, мм:

a_cN, c_cN — длина малой и большой полуоси расчетного дефекта с учетом его подроста по механизмам усталости, радиационной ползучести и коррозионного растрескивания, мм;

I— линейный размер расчетного дефекта, мм;

/₀ — максимально возможный размер технологического дефекта в направлении толщины свариваемых элементов (компонентов), мм;

АН — изменение геометрического размера элемента (компонента) ВКУ. мм;

[ДН] — допускаемое изменение геометрических размеров элемента ВКУ. мм:

Н, — толщина элемента или свариваемых элементов (компонентов) ВКУ. мм;

W — расстояние между элементами (компонентами) ВКУ или между элементом (компонентом) ВКУ и иными элементами (компонентами) РУ. мм;

[W] — допускаемое расстояние между элементами (компонентами) ВКУ или между элементом (компонентом) ВКУ и иными элементами (компонентами) РУ. мм.

4.2.2    Обозначения параметров нагружения, механики разрушения и повреждения:

Де — размах деформаций, ед.;

Дi_n — размах деформаций с учетом коэффициента запаса п_е, ед.;

Де^ — размах деформаций с учетом коэффициента запаса n_N, ед.:

Да_с. Дс_с — подрост расчетного дефекта в направлениях малой и большой полуосей по механизму радиационной ползучести, мм;

Дa_N, Ас_ы — подрост расчетного дефекта в направлениях малой и большой полуосей по механизму усталости, мм:

Aa_scc. Ac_scc — подрост расчетного дефекта в направлениях малой и большой полуосей по механизму коррозионного растрескивания, мм;

АН AN — скорость роста усталостной трещины с учетом радиационного распухания, мм/цикл; (AHAN)_eny — скорость роста усталостной трещины с учетом среды теплоносителя и радиационного распухания, мм/цикл;

(AJlANy** — скорость роста усталостной трещины без учета радиационного распухания, мм/цикл; ДК_а. АК_с — размах КИН 1-го рода в вершинах расчетного дефекта на концах его малой и большой полуосей, МПа _n/m;

At. Atf, Atj — временной интервал, ч;

о_ь — общее изгибное напряжение. МПа; о_м — общее мембранное напряжение. МПа; a_ref— референсное напряжение. МПа;

D_n — повреждение материала по механизму усталости, отн. ед.:

D — повреждение материала по механизму коррозионного растрескивания, отн. ед.;

Т

dFIdt — скорость набора повреждающей дозы, сна/час:

dUdt— скорость роста трещины по механизму радиационной ползучести, мм/ч;

F— повреждающая доза нейтронного облучения, сна;

J— J-интеграл. Н/мм.

К, — коэффициент интенсивности напряжений I рода. Мпа ум;

К_а, К_с — КИН I рода в вершинах расчетного дефекта на концах его малой и большой полуосей, МПа ■ у*м;

K_min — минимальный КИН в цикле. МПа • ум;

К_тах — максимальный КИН в цикле. МПа • _v'm:

Л/ — число циклов, шт..

N_f— число циклов до зарождения усталостной трещины, шт.;

R — коэффициент асимметрии цикла напряжений, отн. ед.;

Р_р — первичная нагрузка. Н;

S₀ — свободное радиационное распухание материала, отн. ед.;

S_Q — скорость свободного радиационного распухания материала, ч^и;

S — радиационное распухание материала с учетом напряжений, отн. ед.;

S — скорость радиационного распухания материала с учетом напряжений, ч^-’;

/ — время, ч;

¹дсот ~ ^вР^емя ДО достижения недопустимого изменения размеров элемента (компонента) конструкции. ч;

t_f— время до зарождения трещины по механизму коррозионного растрескивания при постоянной нагрузке, ч;

t_fgU — время до потери несущей способности элемента, ч;

t_fal — время до зарождения трещины при циклическом нагружении по механизму усталости, ч;

/_(м — время до постулирования расчетного дефекта в ЗПО. ч;

t_nuc — время до зарождения трещины, ч;

t_nsf— время до нестабильного развития трещины, ч;

t_scc — время до зарождения трещины по механизму коррозионного растрескивания, ч.

Т — температура эксплуатации, °С;

Т_абл — температура облучения. ^СС.

4.2.3 Обозначения механических свойств материала:

До_{0 2} — приращение предела текучести материала под облучением. МПа;

До_й — приращение предела прочности материала под облучением. МПа;

ДK_lh — пороговый размах КИН 1-го рода. МПа • _ч'м;

критическая деформация разрушения материала, ед.;

о

^гI — критическая деформация разрушения материала в исходном состоянии, ед.:

_f эфф _ _Эфф_{екгивная} критическая деформация материала (критическая деформация материала без учета радиационного распухания), ед.: v — коэффициент Пуассона;

°о 2 — предел текучести материала. МПа;

— предел текучести материала в исходном состоянии. МПа;

эф©

°о.2 — эффективный предел текучести материала (предел текучести материала без учета радиационного распухания). МПа;

о_в — предел прочности материала. МПа;

о

^ае — предел прочности материала в исходном состоянии, МПа,

₀эфф _ _Эфф_{ективны}й предел прочности материала (предел прочности материала без учета радиационного распухания), МПа:

oj" — минимальное напряжение, ниже которого коррозионное растрескивание материала не происходит при любой повреждающей дозе нейтронного облучения, МПа;

tASCC

Ом — пороговое напряжение коррозионного растрескивания материала. МПа; u^onv — коэффициент увеличения скорости роста усталостной трещины под влиянием среды теплоносителя первого контура ВВЭР;

ojSw _ коэффициент увеличения скорости роста усталостной трещины под влиянием радиационного распухания;

с₀ — параметр радиационного распухания материала;

^со° — консервативное значение параметра радиационного распухания материала;

c^fD — фактическое значение параметра радиационного распухания материала;

^со^<К1 — медианное значение параметра радиационного распухания материала,

С,— коэффициент уравнения Пэриса;

Е — модуль упругости материала. МПа;

^Fstab — повреждающая доза нейтронного облучения, свыше которой приращение предела текучести под облучением не зависит от температуры эксплуатации, сна;

G — модуль сдвига, МПа;

—    статическая трещииостойкость материала в исходном состоянии. Н/мм.

J_c — статическая трещииостойкость материала, Н/мм;

— эффективная статическая трещииостойкость материала (статическая трещииостойкость материала без учета радиационного распухания). Н/мм;

К — коэффициент объемного сжатия; п_{— коэффициент уравнения Пэриса,

Т_тах — параметр материала (температура облучения, соответствующая максимуму распухания при заданной повреждающей дозе), °С;

-rIASCC

'_th — минимальная температура коррозионного растрескивания материала, °С.

4.2.4 Обозначения параметров НДС:

P_v — компоненты разности тензоров напряжений и микронапряжений. МПа:

P_eq — интенсивность тензора напряжений Р_у, МПа;

б_>; — символ Кронекера;

tjj — компоненты тензора деформации, ед.;

е,. с₂, £₃ — главные деформации (е, > z₂> с₃). ед.;

z_eq — интенсивность деформаций, ед.;

^f I — температурная деформация, ед.;

эв_р — накопленная пластическая деформация, ед.,

—    интенсивность скоростей деформации радиационной ползучести, ч'¹;

—    компоненты тензора скоростей деформаций радиационной ползучести, ч^-1;

Kq — интенсивность скоростей пластической деформации, ч'¹; р„ — компоненты тензора микронапряжвний, МПа:

—    компоненты тензора скорости микронапряжений. МПа/ч; о„ о₂. о₃ — главные напряжения (о, > о₂ > а₃), МПа;

a_t) — компоненты тензора напряжения. МПа; a_cq — интенсивность напряжений. МПа; о_т — гидростатическое напряжение. МПа;

°тах^— максимальное в цикле наибольшее главное напряжение. МПа; dt_t) — приращения компонент тензора полных деформаций, ед.,

— приращения компонент тензора деформаций ползучести, ед.;

df⁹

я — приращения компонент тензора упругих деформаций, ед.; w.P

g — приращения компонент тензора пластических деформаций, ед.; dz^sw — приращение деформаций за счет радиационного распухания, ед.; di^T — приращение деформаций, обусловленных температурой, ед.; s, — компоненты девиатора напряжения. МПа.

4.2.5 Обозначения коэффициентов запаса:

п_с — коэффициент запаса по размаху деформации;

r>j — коэффициент запаса на нестабильное развитие трещины;

n_N — коэффициент запаса по числу циклов;

Ф₄ — коэффициент снижения циклической прочности.

5 Общие положения

5.1    Прочность и допустимость изменения размеров элемента ВКУ оценивают на основании анализа предельных состояний элементов (компонентов) ВКУ согласно [1).

5.2    При оценке прочности элемента (компонента) ВКУ принимают, что зарождение в нем дефекта может происходить по механизмам усталости, коррозионного растрескивания при контакте со средой теплоносителя первого контура ВВЭР, а также за счет формирования зоны предельного охрупчивания материала.

5.3    При оценке прочности элемента (компонента) ВКУ принимают, что стабильный рост дефекта в нем может происходить по механизмам усталости, коррозионного растрескивания, радиационной ползучести и за счет развития зоны предельного охрупчивания материала.

5.4    При оценке допустимости изменения размеров элемента (компонента) ВКУ принимают, что изменение его размеров может происходить за счет радиационного распухания и радиационной ползучести материала, а также за счет ДВ.

5.5    Предельные состояния элемента ВКУ (см. таблицу 5.1) могут достигаться при реализации следующих критических событий.

5.5.1    Зарождение трещины при циклическом нагружении по механизму усталости.

5.5.2    Зарождение трещины по механизму коррозионного растрескивания.

5.5.3    Формирование зоны предельного охрупчивания материала.

5.5.4    Нестабильное развитие трещины.

5.5.5    Потеря несущей способности.

5.5.6    Недопустимое изменение геометрических размеров.

5.5.7    Исчерпание деформационной способности материала.

Таблица 5.1 — Предельные состояния элемента ВКУ и приводящие к ним критические события

Предельное состояние Критическое событие Зарождение трещины 5.5.1, 5.5.2. 5.5.3 Нестабильное развитие трещины 5.5.4* Охват пластической деформацией всей площади любого сечения элемента ВКУ 5.5.5 Недопустимое изменение геометрических размеров 5.5.6 Предельная величина пластической деформации, при достижении которой может произойти разрушение 5.5.7 * Для расчетного дефекта.