Временные нормы расчета на прочность элементов системы управления и защиты водо-водяных энергетических реакторов

1.1.1. Настоящие "Нормы расчета на прочность элементов системы управления и защиты водо-водяных энергетических реакторов" должны применяться для расчета прочности чехла, разъемных соединений, датчика перемещений, блока перемещений, штанги привода СУЗ ВВЭР типа В-440 и В-1000 с температурой теплоносителя не выше 623 К (350 °С).

1.1.2. За правильность применения настоящих норм несет ответственность конструкторская (проектная) организация, выполнявшая соответствующий расчет.

1.2.1. В качестве предельных состояний устанавливаются:

1. 1) кратковременное разрушение при статическом и динамическом нагружении (вязкое или хрупкое);

2. 2) потеря устойчивости при статическом и динамическом нагружении;

3. 3) образование трещин малоциклового и многоциклового разрушения при квазистатическом, циклическом, вибрационном и динамическом нагружении;

4. 4) накопление пластической деформации при циклическом нагружении, которое приводит к недопустимому изменению размеров;

5. 5) пластическая деформация по всему сечению детали.

1.2.2. Выполнять согласно п.1.2.2 Норм.

Поверочный расчет должен основываться на допускаемых напряжениях и коэффициентах интенсивности напряжений.

1.2.3. При выполнении расчета по выбору основных размеров учитывают действующее на оборудование давление (внутреннее и наружное), а для болтов и шпилек - усилие затяга.

1.2.4. В качестве основных характеристик материалов, используемых при определении значений допускаемых напряжений, приняты временное сопротивление и предел текучести.

Допускаемые напряжения устанавливают по указанным характеристикам путем введения соответствующих запасов прочности.

1.2.5. В основу формул, используемых при расчете по выбору основных размеров, положен метод предельных нагрузок, соответствующих следующим предельным состояниям: вязкое разрушение, охват пластической деформацией всего сечения оборудования, потеря устойчивости и достижение предельной деформации.

1.2.6. Поверочный расчет включает в себя:

1. 1) расчет на статическую прочность;

2. 2) расчет на устойчивость;

3. 3) расчет на циклическую прочность;

4. 4) расчет на сопротивление хрупкому разрушению;

5. 5) расчет на прогрессирующее формоизменение;

6. 6) расчет на сейсмические воздействия;

7. 7) расчет на вибропрочность;

8. 8) расчет на динамические воздействия (см. приложение).

1.2.7. При поверочном расчете учитывают все действующие нагрузки (включая температурные воздействия) и рассматривают все режимы эксплуатации.

1.2.8. Поверочный расчет на статическую прочность проводят для определения напряжений при всех значениях нагрузок и температур в регламентированных проектом режимах работы установки и сопоставления полученных значений с допускаемыми, определенными по предельным состояниям, указанным в подпунктах 1 и 5 п.1.2.1.

1.2.9. Поверочный расчет на устойчивость заключается в определении допускаемых нагрузок или допускаемого ресурса эксплуатации, превышение которых вызывает возможность потери устойчивости при нагружении наружным давлением и сжимающими нагрузками (подпункт 2 п.1.2.1).

1.2.10. Поверочный расчет элементов СУЗ на длительную статическую и длительную циклическую прочность не проводится.

1.2.11. Поверочный расчет на прочность при циклическом нагружении выполняют на основе анализа общей и местной напряженности с целью исключения появления трещин (подпункт 3 п.1.2.1).

Допускаемые амплитуды напряжений определяют исходя из характеристик циклической прочности с введением запасов прочности по долговечности и по напряжениям.

В результате расчета на прочность при циклическом нагружении определяют допустимое число повторений эксплуатационных режимов для заданных повторных эксплуатационных тепловых и механических нагрузок, температур и ресурса или допускаемые тепловые и механические нагрузки для заданного числа повторений эксплуатационных режимов и ресурса эксплуатации.

1.2.12. Поверочный расчет на сопротивление хрупкому разрушению проводят на основе сопоставления коэффициента интенсивности напряжений с критическим значением в целях исключения возможности хрупкого разрушения (подпункт 1 п.1.2.1).

1.2.13. Поверочный расчет на прогрессирующее формоизменение проводят на основе анализа напряженного состояния с целью исключения недопустимых остаточных изменений формы и размеров (подпункт 4 п.1.2.1).

Предельные допускаемые изменения формы и размеров в результате процесса накопления необратимых пластических деформаций устанавливаются конструкторской (проектной) организацией в каждом частном случае с учетом назначения и условий работы элементов СУЗ.

В результате расчета определяют допускаемые нагрузки для заданных режимов и ресурса эксплуатации или допускаемый ресурс для заданных режимов эксплуатации.

1.2.14. Поверочный расчет элементов СУЗ на сейсмические воздействия проводят с учетом совместного действия эксплуатационных и сейсмических нагрузок.

Расчет прочности элементов СУЗ выполняют по допускаемым напряжениям, по допускаемым перемещениям, по критериям циклической прочности и устойчивости.

1.2.15. Приведенные напряжения, сопоставляемые с допускаемыми, определяют по теории наибольших касательных напряжений, за исключением расчета на сопротивление хрупкому разрушению, когда приведенные напряжения определяют по теории наибольших нормальных напряжений.

1.2.16. Выполнять согласно п.1.2.16 Норм.

1.2.17. При расчетах по выбору основных размеров повышение пределов прочности и текучести под действием облучения не учитывается. Снижение характеристик пластичности и сопротивления усталостному разрушению вследствие влияния облучения учитывают при проведении расчетов с использованием этих характеристик.

1.2.18. Влияние рабочих сред, износа и коррозии на изменение характеристик прочности по совместному решению конструкторской (проектной) организации и организации-заказчика должно учитываться в поверочном расчете на основе экспериментальных данных.

1.2.19. Срок действия настоящих норм - 5 лет со дня введения их в действие.

5.1.1-5.1.8. Выполнять согласно пп.5.1.1-5.1.8 Норм.

5.1.9. При наличии конструкторской документации должны учитываться допуски на размеры по усмотрению проектной (конструкторской) организации.

5.2.1. При проведении поверочного расчета элементов привода СУЗ используют следующие основные категории напряжений:

- общие мембранные напряжения;

- местные мембранные напряжения;

- общие изгибные напряжения;

- местные изгибные напряжения;

- общие температурные напряжения;

- местные температурные напряжения;

- средние напряжения растяжения по сечению болта или шпильки, вызываемые механическими нагрузками.

Дополнительные категории напряжений, используемые при проведении расчетов, входящих в состав поверочного расчета, указаны непосредственно в соответствующих подразделах.

5.2.2-5.2.7. Выполнять согласно пп.5.2.2-5.2.7 Норм.

5.2.8-5.2.11. Выполнять согласно пп.5.2.9-5.2.12 Норм.

5.2.12. На основании анализа действующих нагрузок, температурных полей и облучения потоком нейтронов (0,5 МэВ) с учетом возможного изменения механических свойств материалов от облучения в процессе эксплуатации следует выбрать наиболее напряженные области элементов СУЗ, причем для различных расчетных случаев эти области могут быть различными. Области с наиболее напряженным состоянием должны быть показаны в расчете.

5.2.13. Используемые при расчетах на прочность группы категорий напряжений и их обозначения для рассчитываемых зон приведены в табл.5.1 и 5.2.

Таблица 5.1

     
Примеры групп категорий напряжений в конструкциях

Таблица 5.2

     
Примеры групп категорий напряжений для рассчитываемой зоны

5.4.1. Выполнять согласно п.5.4.1 Норм.

5.4.2. Напряжения, определенные при расчете на статическую прочность элементов СУЗ, не должны превышать значений, указанных в табл.5.3. Значения определяют в соответствии с указаниями раздела 3.

5.4.3-5.4.8. Выполнять согласно пп.5.4.3-5.4.8 Норм. Исключить . Вместо табл.5.6 необходимо использовать табл.5.3 настоящих норм.

Таблица 5.3

     
Допускаемые напряжения

5.5.1-5.5.7. Выполнять согласно пп.5.5.1-5.5.7 Норм.

5.7.1. Общие положения

5.7.2. Коэффициент интенсивности напряжений

5.7.2.1-5.7.2.3. Выполнять согласно пп.5.8.2.1-5.8.2.3 Норм.

5.7.2.4. Выполнять согласно п.5.8.2.4 Норм, кроме последнего абзаца, относящегося к антикоррозионной наплавке.

5.7.2.5. Коэффициент интенсивности напряжений для болтов и шпилек определяется по формуле

,

где - напряжения в шпильке или болте (общие мембранные и общие изгибные), МПа;

- шаг резьбы, мм ();

- номинальный диаметр резьбы, мм;

- внутренний диаметр резьбы, мм.

В качестве расчетного для шпилек и болтов принят кольцевой дефект глубиной .

5.7.3. Допускаемые значения коэффициентов интенсивности напряжений.

Выполнять согласно п.5.8.3 Норм.

5.7.4. Критическая температура хрупкости для элементов СУЗ (в том числе для болтов и шпилек).

5.7.4.1-5.7.4.6. Выполнять согласно пп.5.8.4.1-5.8.4.6 Норм.

5.7.4.7. В случае, если для крепежных деталей 700 МПа, то необходимо руководствоваться ГОСТ 23304-78.

5.7.5. Выполнять согласно п.5.8.5 Норм.

5.7.6. Выполнять согласно п.5.8.6 Норм.

5.7.7. Выполнять согласно п.5.8.7 Норм.

5.9.1. При выполнении расчета на сейсмические воздействия дополнительно используются следующие определения:

Максимальное расчетное землетрясение (МРЗ) - землетрясение со средней повторяемостью до 10000 лет.

Проектное землетрясение (ПЗ) - землетрясение со средней повторяемостью до 100 лет.

- напряжение снятия, МПа (кгс/мм);

- касательные напряжения среза, МПа (кгс/мм).

5.9.2. Исходными данными для расчета являются сейсмические нагрузки (коэффициенты перегрузки) на элементы привода СУЗ, определенные в соответствии с требованиями раздела 5.11 Норм с учетом одновременного сейсмического воздействия в двух горизонтальных и вертикальном направлениях.

5.9.3. Элементы СУЗ должны рассчитываться на сочетания нагрузок НУЭ+МРЗ, НУЭ+ПЗ.

5.9.4. Определение напряжений и деформаций допускается проводить в предположении статического воздействия сейсмических нагрузок на элементы СУЗ, определенных в соответствии с приложением 9 Норм.

5.9.5. Напряжения в элементах СУЗ должны удовлетворять требованиям табл.5.4 и 5.5.

Таблица 5.4

     
Сочетания нагрузок и допускаемые напряжения для элементов СУЗ

Таблица 5.5

     
Сочетания нагрузок и допускаемые напряжения для болтов и шпилек

5.9.6. Средние напряжения смятия для элементов крепежных деталей (шпонки, штифты, шпильки и болты) не должны превышать значений, приведенных в табл.5.6.

Таблица 5.6

     
Сочетания нагрузок и допускаемые напряжения смятия крепежных деталей

5.9.7. Средние касательные напряжения для элементов крепежных деталей (шпонки, штифты, шпильки и болты) не должны превышать значений, приведенных в табл.5.7.

Таблица 5.7

     
Сочетания нагрузок и допускаемые касательные напряжения среза

5.9.8. Выполнять согласно п.5.11.2.14 Норм.

5.9.9. Выполнять согласно п.5.11.2.15 Норм.

5.9.10-5.9.11. Выполнять согласно пп.5.11.2.17-5.11.2.18 Норм.

5.10.1. Расчет на вибропрочность содержит:

1. 1) определение спектра собственных частот колебаний и проверку условия их отстройки от детерминированных частот возмущения;

2. 2) расчет на динамическую прочность соударяемых элементов с учетом коэффициентов динамичности, определенных по энергетическим критериям;

3. 3) расчет на циклическую прочность с учетом вибронапряжений.

5.10.2. Рекомендуемые методы расчетно-экспериментальной оценки вибропрочности приведены в приложении 8 Норм.

5.10.3. Расчет на статическую прочность по напряжениям, определенным с помощью коэффициентов динамичности, проводят по методике, изложенной в разделе 5.4 настоящих норм.

5.10.4. Расчет на циклическую прочность с учетом вибронагруженности проводят по методике, изложенной в разделе 5.6 настоящих норм.

5.10.5. При отсутствии достоверных данных по возбуждающим нагрузкам, демпфированию, проверенных экспериментально расчетных методик и программ, а также в других аналогичных случаях необходимо провести экспериментальную проверку ресурса и вибропрочности.