Сосуды в атомной промышленности
Ãîñãîðòåõíàäçîð
ðîññèè
íòö « ïðîìûøëåííàÿ áåçîïàñíîñòü»
ñåðèÿ
10
íîðìàòèâíûå
äîêóìåíòû ïî áåçîïàñíîñòè,
íàäçîðíîé è ðàçðåøèòåëüíîé äåÿòåëüíîñòè
â îáëàñòè êîòëîíàäçîðà è íàäçîðà çà
ïîäúåìíûìè ñîîðóæåíèÿìè
Âûïóñê
43
ÏÐÀÂÈËÀ
ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ È ÁÅÇÎÏÀÑÍÎÉ ÝÊÑÏËÓÀÒÀÖÈÈ
ÑÎÑÓÄÎÂ, ÐÀÁÎÒÀÞÙÈÕ ÏÎÄ ÄÀÂËÅÍÈÅÌ,
ÄËß ÎÁÚÅÊÒÎÂÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÈß
ÀÒÎÌÍÎÉ ÝÍÅÐÃÈÈ
ÍÏ-044-03
Ìîñêâà
Ôåäåðàëüíîå
ãîñóäàðñòâåííîå óíèòàðíîå ïðåäïðèÿòèå
«Íàó÷íî-òåõíè÷åñêèé öåíòð ïî áåçîïàñíîñòè â ïðîìûøëåííîñòè
Ãîñãîðòåõíàäçîðà Ðîññèè»
2004
Îòâåòñòâåííûå
ðàçðàáîò÷èêè:
Ï.Ï. Àëåêñàøèí, Â.À. Ãðèâèçèðñêèé
(Ãîñàòîìíàäçîð Ðîññèè),
Â.Ñ. Êîòåëüíèêîâ, Í.À. Õàïîíåí (Ãîñãîðòåõíàäçîð Ðîññèè),
È.Â. Êàëèáåðäà, Â.Â. Ëàïïî, Â.Ï. Ñëóöêåð, Ï.Â.Òóëÿêîâ
(ÍÒÖ ßÐÁ Ãîñàòîìíàäçîðà Ðîññèè)
Íàñòîÿùèå
ôåäåðàëüíûå íîðìû è ïðàâèëà â îáëàñòè èñïîëüçîâàíèÿ àòîìíîé ýíåðãèè «Ïðàâèëà
óñòðîéñòâà è áåçîïàñíîé ýêñïëóàòàöèè ñîñóäîâ, ðàáîòàþùèõ ïîä äàâëåíèåì, äëÿ
îáúåêòîâ èñïîëüçîâàíèÿ àòîìíîé ýíåðãèè» ñîâìåñòíî ñ äîêóìåíòîì Ãîñãîðòåõíàäçîðà
Ðîññèè «Ïðàâèëà óñòðîéñòâà è áåçîïàñíîé ýêñïëóàòàöèè ñîñóäîâ, ðàáîòàþùèõ ïîä
äàâëåíèåì, ÏÁ 10-115-96», óòâåðæäåííûì
ïîñòàíîâëåíèåì Ãîñãîðòåõíàäçîðà Ðîññèè îò 18.04.1995 ¹ 20, ñ Èçìåíåíèåì ¹ 1 ÈÏÁ-03-147-97
îò 02.09.1997 (ïîñòàíîâëåíèå ¹ 25), óñòàíàâëèâàþò òðåáîâàíèÿ ê ýêñïëóàòàöèè
ñîñóäîâ, ðàáîòàþùèõ ïîä äàâëåíèåì, îáúåêòîâ èñïîëüçîâàíèÿ àòîìíîé ýíåðãèè ñ
ó÷åòîì îñîáåííîñòåé ýòèõ îáúåêòîâ è ïîðÿäêà ðåãóëèðîâàíèÿ áåçîïàñíîñòè ïðè
èñïîëüçîâàíèè àòîìíîé ýíåðãèè, îñóùåñòâëÿåìîãî Ãîñàòîìíàäçîðîì Ðîññèè.
Íàñòîÿùèé
äîêóìåíò âûïóñêàåòñÿ âïåðâûå.
Íîðìàòèâíûé
äîêóìåíò çàðåãèñòðèðîâàí Ìèíþñòîì Ðîññèè 10.07.03 ã., ðåãèñòðàöèîííûé ¹ 4886.
Ôåäåðàëüíîå ãîñóäàðñòâåííîå óíèòàðíîå ïðåäïðèÿòèå
«Íàó÷íî-òåõíè÷åñêèé öåíòð ïî áåçîïàñíîñòè â ïðîìûøëåííîñòè Ãîñãîðòåõíàäçîðà
Ðîññèè»
(ÔÃÓÏ «ÍÒÖ «Ïðîìûøëåííàÿ áåçîïàñíîñòü») –
îôèöèàëüíûé èçäàòåëü íîðìàòèâíûõ äîêóìåíòîâ Ãîñãîðòåõíàäçîðà Ðîññèè
(ïðèêàç Ãîñãîðòåõíàäçîðà Ðîññèè îò 19.03.01 ¹ 32)
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ
1. Îáùèå ïîëîæåíèÿ. 3
1.1. Íàçíà÷åíèå. 3
1.2. Îáëàñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ. 3
1.3. Ïðîåêòèðîâàíèå. 4
1.4. Ïîðÿäîê ðàññëåäîâàíèÿ àâàðèé è íåñ÷àñòíûõ ñëó÷àåâ. 5
2. Êîíñòðóêöèÿ ñîñóäîâ. 5
2.1. Îáùèå òðåáîâàíèÿ. 5
2.2. Ëþêè, ëþ÷êè, êðûøêè. 6
2.3. Äíèùà ñîñóäîâ. 6
2.4. Ñâàðíûå øâû è èõ ðàñïîëîæåíèå. 7
2.5. Ðàñïîëîæåíèå îòâåðñòèé â ñòåíêàõ ñîñóäîâ. 8
3. Ìàòåðèàëû.. 8
4. Èçãîòîâëåíèå, ìîíòàæ è íàëàäêà ïðè ðåêîíñòðóêöèè è ðåìîíòå. 11
4.1. Îáùèå òðåáîâàíèÿ. 11
4.2. Äîïóñêè. 11
4.3. Ñâàðêà. 13
4.4. Òåðìè÷åñêàÿ îáðàáîòêà. 17
4.5. Êîíòðîëü ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. 19
4.6. Ãèäðàâëè÷åñêîå (ïíåâìàòè÷åñêîå) èñïûòàíèå. 29
4.7. Îöåíêà êà÷åñòâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. 32
4.8. Èñïðàâëåíèå äåôåêòîâ â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ. 33
4.9. Äîêóìåíòàöèÿ è ìàðêèðîâêà. 33
5. Àðìàòóðà, êîíòðîëüíî-èçìåðèòåëüíûå ïðèáîðû, ïðåäîõðàíèòåëüíûå óñòðîéñòâà. 34
5.1. Îáùèå ïîëîæåíèÿ. 34
5.2. Çàïîðíàÿ è çàïîðíî-ðåãóëèðóþùàÿ àðìàòóðà. 34
5.3. Ìàíîìåòðû.. 35
5.4. Ïðèáîðû äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû.. 36
5.5. Ïðåäîõðàíèòåëüíûå óñòðîéñòâà îò ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ. 36
5.6. Óêàçàòåëè óðîâíÿ æèäêîñòè. 40
6. Óñòàíîâêà, ðåãèñòðàöèÿ, òåõíè÷åñêîå îñâèäåòåëüñòâîâàíèå, ââîä ñîñóäîâ â ýêñïëóàòàöèþ..40
6.1. Óñòàíîâêà. 41
6.2. Ðåãèñòðàöèÿ. 41
6.3. Òåõíè÷åñêîå îñâèäåòåëüñòâîâàíèå. 43
6.4. Ââîä ñîñóäîâ â ýêñïëóàòàöèþ.. 49
7. Ýêñïëóàòàöèÿ, ðåìîíò è ðåêîíñòðóêöèÿ. 50
7.1. Îðãàíèçàöèÿ ýêñïëóàòàöèè. 50
7.2. Ýêñïëóàòàöèÿ ñîñóäîâ. 53
7.3. Àâàðèéíàÿ îñòàíîâêà ñîñóäîâ. 53
7.4. Ðåìîíò è ðåêîíñòðóêöèÿ ñîñóäîâ. 54
8. Òðåáîâàíèÿ ê öèñòåðíàì è áî÷êàì.. 55
9. Òðåáîâàíèÿ ê áàëëîíàì.. 58
9.1. Îáùèå òðåáîâàíèÿ. 58
9.2. Ýêñïëóàòàöèÿ áàëëîíîâ. 59
Ïðèëîæåíèå 1 Îñíîâíûå òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ. 63
Ïðèëîæåíèå 2 Òèïîâîé ïàñïîðò ñîñóäà, ðàáîòàþùåãî ïîä äàâëåíèåì.. 66
Ïðèëîæåíèå 3 Ïîäðàçäåëåíèå ñòàëåé íà òèïû, êëàññû.. 69
Óòâåðæäåíû
ïîñòàíîâëåíèåì Ãîñàòîìíàäçîðà
Ðîññèè è Ãîñãîðòåõíàäçîðà Ðîññèè
îò 19.06.03 ¹ 2/99,
çàðåãèñòðèðîâàííûì
Ìèíèñòåðñòâîì þñòèöèè
Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè 10.07.03 ã.,
ðåãèñòðàöèîííûé ¹ 4887
Ââåäåíû â
äåéñòâèå ñ 01.10.03 ã.
ÏÐÀÂÈËÀ
ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ È ÁÅÇÎÏÀÑÍÎÉ ÝÊÑÏËÓÀÒÀÖÈÈ
ÑÎÑÓÄÎÂ, ÐÀÁÎÒÀÞÙÈÕ ÏÎÄ ÄÀÂËÅÍÈÅÌ,
ÄËß ÎÁÚÅÊÒÎÂÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÈß
ÀÒÎÌÍÎÉ ÝÍÅÐÃÈÈ
ÍÏ-044-03
1.1. Íàçíà÷åíèå
1.1.1. Ïðàâèëà óñòðîéñòâà è áåçîïàñíîé ýêñïëóàòàöèè ñîñóäîâ, ðàáîòàþùèõ
ïîä äàâëåíèåì, äëÿ îáúåêòîâ èñïîëüçîâàíèÿ àòîìíîé ýíåðãèè (äàëåå – Ïðàâèëà)
óñòàíàâëèâàþò òðåáîâàíèÿ ê ïðîåêòèðîâàíèþ, óñòðîéñòâó, èçãîòîâëåíèþ,
ìîíòàæó, íàëàäêå, ýêñïëóàòàöèè, ðåìîíòó è ðåêîíñòðóêöèè â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè
íà îáúåêòàõ èñïîëüçîâàíèÿ àòîìíîé ýíåðãèè
ñîñóäîâ, öèñòåðí, áî÷åê, áàëëîíîâ, áàðîêàìåð*, èñïîëüçóåìûõ â òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññàõ îáúåêòîâ
èñïîëüçîâàíèÿ àòîìíîé ýíåðãèè (äàëåå – ÎÈÀÝ) è (èëè) ðàñïîëîæåííûõ è ýêñïëóàòèðóåìûõ íà èõ òåððèòîðèè, íå
îòíåñåííûõ ê ïåðâîìó, âòîðîìó èëè òðåòüåìó êëàññó áåçîïàñíîñòè îáùèìè
ïîëîæåíèÿìè îáåñïå÷åíèÿ áåçîïàñíîñòè ñîîòâåòñòâóþùèõ ÎÈÀÝ.
*Äàëåå ñîñóäû, öèñòåðíû,
áî÷êè, áàëëîíû, áàðîêàìåðû, ðàáîòàþùèå ïîä äàâëåíèåì, èìåíóþòñÿ «ñîñóäû».
Èñïîëüçóåìûå â íàñòîÿùèõ Ïðàâèëàõ òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ ïðèâåäåíû â ïðèëîæåíèè 1.
1.1.2. Ïðîåêòèðîâàíèå, èçãîòîâëåíèå, ìîíòàæ è íàëàäêà ïî âíîâü ââîäèìûì
ñîñóäàì äëÿ ÎÈÀÝ äîëæíû âûïîëíÿòüñÿ ïî ïðàâèëàì óñòðîéñòâà è áåçîïàñíîé
ýêñïëóàòàöèè ñîñóäîâ, ðàáîòàþùèõ ïîä äàâëåíèåì, óòâåðæäåííûì â óñòàíîâëåííîì
ïîðÿäêå (äàëåå – Ïðàâèëà ïî ñîñóäàì) ñïåöèàëèçèðîâàííûìè îðãàíèçàöèÿìè,
ðàñïîëàãàþùèìè óñëîâèÿìè âûïîëíåíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ ðàáîò è ïîäãîòîâëåííûìè
ðàáîòíèêàìè (ïåðñîíàëîì).
1.1.3. Ýêñïëóàòàöèÿ ñîñóäîâ, à òàêæå èõ ðåìîíò è ðåêîíñòðóêöèÿ â
ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè (âêëþ÷àÿ ðàçðàáîòêó òåõíîëîãèè ðåìîíòà, êîíñòðóèðîâàíèå è
èçãîòîâëåíèå ýëåìåíòîâ, ìîíòàæ, íàëàäêó, äèàãíîñòèðîâàíèå, èñïûòàíèÿ è äð.)
ïðîèçâîäÿòñÿ ïî íàñòîÿùèì Ïðàâèëàì ýêñïëóàòèðóþùåé îðãàíèçàöèåé ÎÈÀÝ èëè ïî åå
ðåøåíèþ – ñîîòâåòñòâóþùèìè ñïåöèàëèçèðîâàííûìè îðãàíèçàöèÿìè.
Íàäçîð çà
îñóùåñòâëåíèåì ïåðå÷èñëåííûõ ðàáîò îñóùåñòâëÿþò ìåæðåãèîíàëüíûå òåððèòîðèàëüíûå
îêðóãà Ãîñàòîìíàäçîðà Ðîññèè.
Íåîáõîäèìîñòü è
óñëîâèÿ ïðèâåäåíèÿ â ñîîòâåòñòâèå ñ íàñòîÿùèìè Ïðàâèëàìè ñîñóäîâ, íàõîäÿùèõñÿ â
ýêñïëóàòàöèè èëè ðåìîíòå íà ÎÈÀÝ, îïðåäåëÿþòñÿ â ïîðÿäêå, óñòàíîâëåííîì
Ãîñàòîìíàäçîðîì Ðîññèè.
1.2. Îáëàñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ
1.2.1. Íàñòîÿùèå Ïðàâèëà ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ íà:
ñîñóäû,
ðàáîòàþùèå ïîä äàâëåíèåì âîäû ñ òåìïåðàòóðîé âûøå 115 °C
èëè äðóãîé æèäêîñòè ñ òåìïåðàòóðîé, ïðåâûøàþùåé òåìïåðàòóðó êèïåíèÿ ïðè
äàâëåíèè 0,07 ÌÏà (0,7 êãñ/ñì2)*, áåç ó÷åòà ãèäðîñòàòè÷åñêîãî
äàâëåíèÿ;
*Çäåñü è äàëåå
óêàçûâàåòñÿ èçáûòî÷íîå äàâëåíèå.
ñîñóäû,
ðàáîòàþùèå ïîä äàâëåíèåì âîäÿíîãî ïàðà èëè ãàçà ñâûøå 0,07 ÌÏà (0,7 êãñ/ñì2);
áàëëîíû, ïðåäíàçíà÷åííûå
äëÿ õðàíåíèÿ ñæàòûõ, ñæèæåííûõ è ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ ïîä äàâëåíèåì ñâûøå 0,07
ÌÏà (0,7 êãñ/ñì2);
öèñòåðíû è áî÷êè
äëÿ õðàíåíèÿ ñæèæåííûõ ãàçîâ, äàâëåíèå ïàðîâ êîòîðûõ ïðè òåìïåðàòóðå äî 50 °C ïðåâûøàåò äàâëåíèå 0,07 ÌÏà (0,7 êãñ/ñì2);
öèñòåðíû è ñîñóäû
äëÿ õðàíåíèÿ ñæàòûõ, ñæèæåííûõ ãàçîâ, æèäêîñòåé è ñûïó÷èõ òåë, â
êîòîðûõ äàâëåíèå âûøå 0,07 ÌÏà (0,7 êãñ/ñì2) ñîçäàåòñÿ ïåðèîäè÷åñêè äëÿ èõ îïîðîæíåíèÿ;
áàðîêàìåðû.
1.2.2. Íàñòîÿùèå Ïðàâèëà íå ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ íà:
ñîñóäû
âìåñòèìîñòüþ íå áîëåå 0,025 ì3 (25 ë) íåçàâèñèìî îò äàâëåíèÿ,
èñïîëüçóåìûå äëÿ íàó÷íî-ýêñïåðèìåíòàëüíûõ öåëåé. Ïðè îïðåäåëåíèè âìåñòèìîñòè èç
îáùåé åìêîñòè ñîñóäà èñêëþ÷àåòñÿ
îáúåì, çàíèìàåìûé ôóòåðîâêîé, òðóáàìè è äðóãèìè âíóòðåííèìè óñòðîéñòâàìè.
Ãðóïïà ñîñóäîâ, à òàêæå ñîñóäû, ñîñòîÿùèå èç îòäåëüíûõ êîðïóñîâ è ñîåäèíåííûå
ìåæäó ñîáîé òðóáàìè ñ âíóòðåííèì äèàìåòðîì áîëåå 100 ìì, ðàññìàòðèâàþòñÿ êàê
îäèí ñîñóä;
ñîñóäû è áàëëîíû
âìåñòèìîñòüþ íå áîëåå 0,025 ì3 (25 ë), ó êîòîðûõ ïðîèçâåäåíèå äàâëåíèÿ
â ÌÏà (êãñ/ñì2)
íà âìåñòèìîñòü â ì3 (ë) íå
ïðåâûøàåò 0,02 (200);
ñîñóäû ÿäåðíûõ
ýíåðãåòè÷åñêèõ óñòàíîâîê ñóäîâ, àâèàöèîííûõ è êîñìè÷åñêèõ ëåòàòåëüíûõ
àïïàðàòîâ;
ñîñóäû,
ðàáîòàþùèå ïîä äàâëåíèåì, ñîçäàþùèìñÿ ïðè âçðûâå âíóòðè íèõ, â ñîîòâåòñòâèè ñ
òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì;
ñîñóäû,
ðàáîòàþùèå ïîä âàêóóìîì;
ñîñóäû,
ðàáîòàþùèå ïîä äàâëåíèåì, àììèà÷íûõ õîëîäèëüíûõ óñòàíîâîê;
ñîñóäû ñî ñæàòûìè
è ñæèæåííûìè ãàçàìè, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òîïëèâîì äâèãàòåëåé
òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ, íà êîòîðûõ îíè óñòàíîâëåíû;
ïðèáîðû ïàðîâîãî
è âîäÿíîãî îòîïëåíèÿ;
òðóá÷àòûå ïå÷è;
ñîñóäû, ñîñòîÿùèå
èç òðóá ñ âíóòðåííèì äèàìåòðîì íå áîëåå 150 ìì áåç êîëëåêòîðîâ, à
òàêæå ñ êîëëåêòîðàìè, âûïîëíåííûìè èç òðóá ñ âíóòðåííèì äèàìåòðîì íå áîëåå 150
ìì.
1.3. Ïðîåêòèðîâàíèå
1.3.1. Ïðîåêòû ñîñóäîâ è èõ ýëåìåíòîâ äëÿ ÎÈÀÝ (â òîì ÷èñëå çàïàñíûõ
÷àñòåé ê íèì), ïîäëåæàùèõ èçãîòîâëåíèþ, à òàêæå ïðîåêòû èõ ìîíòàæà äîëæíû
âûïîëíÿòüñÿ ñïåöèàëèçèðîâàííûìè ïðîåêòíûìè îðãàíèçàöèÿìè ïî Ïðàâèëàì ïî
ñîñóäàì.
Ïðîåêòû ðåìîíòà è
ðåêîíñòðóêöèè ñîñóäîâ, ýêñïëóàòèðóåìûõ íà ÎÈÀÝ, è èõ ýëåìåíòîâ ìîæåò âûïîëíÿòü
îðãàíèçàöèÿ-âëàäåëåö èëè ïî åå ðåøåíèþ – ñïåöèàëèçèðîâàííàÿ îðãàíèçàöèÿ ïî
íàñòîÿùèì Ïðàâèëàì.
1.3.2. Ðóêîâîäèòåëè è ñïåöèàëèñòû, çàíÿòûå ïðîåêòèðîâàíèåì ñîñóäîâ äëÿ
ÎÈÀÝ, ïðîøåäøèå ïðîâåðêó çíàíèé Ïðàâèë ïî ñîñóäàì, â ñîîòâåòñòâèè ñ
Ïîëîæåíèåì î ïîðÿäêå ïîäãîòîâêè è àòòåñòàöèè ðàáîòíèêîâ îðãàíèçàöèé,
îñóùåñòâëÿþùèõ äåÿòåëüíîñòü â îáëàñòè ïðîìûøëåííîé áåçîïàñíîñòè îïàñíûõ
ïðîèçâîäñòâåííûõ îáúåêòîâ, ïîäêîíòðîëüíûõ
Ãîñãîðòåõíàäçîðó Ðîññèè (ÐÄ
03-444-02), óòâåðæäåííûì ïîñòàíîâëåíèåì
Ãîñãîðòåõíàäçîðà Ðîññèè îò 30.04.2002 ¹ 21 è çàðåãèñòðèðîâàííîì Ìèíþñòîì Ðîññèè
31.05.2002, ðåãèñòðàöèîííûé ¹ 3489.
Ðóêîâîäèòåëè è
ñïåöèàëèñòû, çàíÿòûå ïðîåêòèðîâàíèåì ðåìîíòíûõ ðàáîò è ðåêîíñòðóêöèè
ñîñóäîâ, ýêñïëóàòèðóåìûõ íà ÎÈÀÝ, ìîãóò áûòü
ïðîâåðåíû íà çíàíèå íàñòîÿùèõ Ïðàâèë â ñîîòâåòñòâèè ñ íîðìàòèâíîé äîêóìåíòàöèåé
(äàëåå – ÍÄ), îäîáðåííîé Ãîñàòîìíàäçîðîì
Ðîññèè.
1.3.3. Èçìåíåíèÿ â ïðîåêòå, íåîáõîäèìîñòü â êîòîðûõ ìîæåò âîçíèêíóòü ïðè
èçãîòîâëåíèè, ðåêîíñòðóêöèè, ìîíòàæå, íàëàäêå, ýêñïëóàòàöèè è ðåìîíòå ñîñóäà,
äîëæíû áûòü ñîãëàñîâàíû ñ îðãàíèçàöèåé – ðàçðàáîò÷èêîì ïðîåêòà ñîñóäà. Ïðè
îòñóòñòâèè ðàçðàáîò÷èêà ïðîåêòà, à òàêæå äëÿ ñîñóäîâ, ïðèîáðåòåííûõ çà
ãðàíèöåé, äîïóñêàåòñÿ ñîãëàñîâûâàòü èçìåíåíèÿ â ïðîåêòå ñî ñïåöèàëèçèðîâàííîé
îðãàíèçàöèåé.
1.4. Ïîðÿäîê ðàññëåäîâàíèÿ
àâàðèé è íåñ÷àñòíûõ ñëó÷àåâ
1.4.1. Ðàññëåäîâàíèå àâàðèé è íåñ÷àñòíûõ ñëó÷àåâ â ðàáîòå ñîñóäîâ, íà
êîòîðûå ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ íàñòîÿùèå Ïðàâèëà, äîëæíî ïðîèçâîäèòüñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ
çàêîíîäàòåëüñòâîì è ôåäåðàëüíûìè íîðìàìè è ïðàâèëàìè â îáëàñòè èñïîëüçîâàíèÿ
àòîìíîé ýíåðãèè.
2.1. Îáùèå òðåáîâàíèÿ
2.1.1. Êîíñòðóêöèÿ
ñîñóäîâ äîëæíà îáåñïå÷èâàòü íàäåæíîñòü, äîëãîâå÷íîñòü è áåçîïàñíîñòü
ýêñïëóàòàöèè â òå÷åíèå ïðîåêòíîãî ñðîêà ñëóæáû è ïðåäóñìàòðèâàòü âîçìîæíîñòü
ïðîâåäåíèÿ òåõíè÷åñêîãî îñâèäåòåëüñòâîâàíèÿ, î÷èñòêè, ïðîìûâêè, ïîëíîãî
îïîðîæíåíèÿ, ïðîäóâêè, ðåìîíòà, ýêñïëóàòàöèîííîãî êîíòðîëÿ ìåòàëëà è
ñîåäèíåíèé.
2.1.2. Äëÿ êàæäîãî ñîñóäà äîëæåí áûòü
óñòàíîâëåí è óêàçàí â ïàñïîðòå ïðîåêòíûé ñðîê ñëóæáû ñ ó÷åòîì óñëîâèé
ýêñïëóàòàöèè.
2.1.3. Óñòðîéñòâà, ïðåïÿòñòâóþùèå íàðóæíîìó è âíóòðåííåìó îñìîòðàì
ñîñóäîâ (ìåøàëêè, çìååâèêè, ðóáàøêè, òàðåëêè, ïåðåãîðîäêè è äðóãèå
ïðèñïîñîáëåíèÿ), äîëæíû áûòü, êàê ïðàâèëî, ñúåìíûìè.
Ïðè ïðèìåíåíèè ïðèâàðíûõ
óñòðîéñòâ äîëæíà áûòü ïðåäóñìîòðåíà âîçìîæíîñòü èõ óäàëåíèÿ äëÿ ïðîâåäåíèÿ
íàðóæíîãî è âíóòðåííåãî îñìîòðîâ è ïîñëåäóþùåé óñòàíîâêè íà ìåñòî.
2.1.4. Åñëè êîíñòðóêöèÿ ñîñóäà íå ïîçâîëÿåò ïðîâåäåíèå íàðóæíîãî è
âíóòðåííåãî îñìîòðîâ èëè ãèäðàâëè÷åñêîãî èñïûòàíèÿ, ïðåäóñìîòðåííûõ
òðåáîâàíèÿìè íàñòîÿùèõ Ïðàâèë, ðàçðàáîò÷èêîì ïðîåêòà ñîñóäà âèíñòðóêöèè
ïî ìîíòàæó è ýêñïëóàòàöèè äîëæíû áûòü óêàçàíû ìåòîäèêà, ïåðèîäè÷íîñòü è îáúåì
êîíòðîëÿ, âûïîëíåíèå êîòîðûõ îáåñïå÷èò ñâîåâðåìåííîå âûÿâëåíèå è óñòðàíåíèå
äåôåêòîâ.
2.1.5. Êîíñòðóêöèè âíóòðåííèõ óñòðîéñòâ äîëæíû îáåñïå÷èâàòü óäàëåíèå èç
ñîñóäà âîçäóõà ïðè ãèäðàâëè÷åñêîì èñïûòàíèè è âîäû ïîñëå ãèäðàâëè÷åñêîãî
èñïûòàíèÿ.
2.1.6. Ñîñóäû äîëæíû èìåòü øòóöåðû äëÿ
íàïîëíåíèÿ è ñëèâà âîäû, à òàêæå óäàëåíèÿ âîçäóõà ïðè ãèäðàâëè÷åñêîì èñïûòàíèè.
2.1.7. Íà êàæäîì ñîñóäå äîëæåí áûòü
ïðåäóñìîòðåí âåíòèëü, êðàí èëè äðóãîå óñòðîéñòâî, ïîçâîëÿþùåå îñóùåñòâëÿòü êîíòðîëü çà
îòñóòñòâèåì äàâëåíèÿ â ñîñóäå ïåðåä åãî îòêðûâàíèåì; ïðè ýòîì îòâîä ñðåäû äîëæåí
áûòü íàïðàâëåí â áåçîïàñíîå ìåñòî.
2.1.8. Ðàñ÷åò íà ïðî÷íîñòü ñîñóäîâ è
èõ ýëåìåíòîâ äîëæåí ïðîèçâîäèòüñÿ ïî ÍÄ, óòâåðæäåííîé â óñòàíîâëåííîì ïîðÿäêå.
Ñîñóäû, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ ðàáîòû â óñëîâèÿõ öèêëè÷åñêèõ è çíàêîïåðåìåííûõ
íàãðóçîê, äîëæíû áûòü ðàññ÷èòàíû íà ïðî÷íîñòü ñ ó÷åòîì ýòèõ íàãðóçîê.
Ïðè îòñóòñòâèè
íîðìàòèâíîãî ìåòîäà ðàñ÷åò íà ïðî÷íîñòü äîëæåí âûïîëíÿòüñÿ ïî ìåòîäèêå,
ñîãëàñîâàííîé ñî ñïåöèàëèçèðîâàííîé îðãàíèçàöèåé.
2.1.9. Ñîñóäû, êîòîðûå â ïðîöåññå
ýêñïëóàòàöèè èçìåíÿþò ñâîå ïîëîæåíèå â ïðîñòðàíñòâå, äîëæíû èìåòü
ïðèñïîñîáëåíèÿ, ïðåäîòâðàùàþùèå èõ ñàìîîïðîêèäûâàíèå.
2.1.10. Êîíñòðóêöèÿ ñîñóäîâ,
îáîãðåâàåìûõ ãîðÿ÷èìè ãàçàìè, äîëæíà îáåñïå÷èâàòü íàäåæíîå îõëàæäåíèå ñòåíîê,
íàõîäÿùèõñÿ ïîä äàâëåíèåì, äî ïðîåêòíîé òåìïåðàòóðû.
2.1.11. Äëÿ ïðîâåðêè êà÷åñòâà ïðèâàðêè
êîëåö, óêðåïëÿþùèõ îòâåðñòèÿ äëÿ ëþêîâ, ëàçîâ è øòóöåðîâ, äîëæíî áûòü ðåçüáîâîå
êîíòðîëüíîå îòâåðñòèå â êîëüöå, åñëè îíî ïðèâàðåíî ñíàðóæè, èëè â ñòåíêå, åñëè
êîëüöî ïðèâàðåíî ñ âíóòðåííåé ñòîðîíû ñîñóäà.
Äàííîå òðåáîâàíèå
ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ òàêæå è íà ïðèâàðèâàåìûå ñíàðóæè ê êîðïóñó íàêëàäêè èëè äðóãèå
óêðåïëÿþùèå ýëåìåíòû.
2.1.12. Ýëåêòðè÷åñêîå îáîðóäîâàíèå ñîñóäîâ äîëæíî ñîîòâåòñòâîâàòü
ïðàâèëàì òåõíè÷åñêîé ýêñïëóàòàöèè ýëåêòðîóñòàíîâîê ïîòðåáèòåëåé è ïðàâèëàì
òåõíèêè áåçîïàñíîñòè ïðè ýêñïëóàòàöèè ýëåêòðîóñòàíîâîê ïîòðåáèòåëåé,
óòâåðæäåííûìè â óñòàíîâëåííîì ïîðÿäêå.
2.2. Ëþêè, ëþ÷êè, êðûøêè
2.2.1. Ñîñóäû äîëæíû áûòü ñíàáæåíû íåîáõîäèìûì êîëè÷åñòâîì ëþêîâ è
ñìîòðîâûõ ëþ÷êîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ îñìîòð, î÷èñòêó è ðåìîíò ñîñóäîâ, à òàêæå ìîíòàæ
è äåìîíòàæ ðàçáîðíûõ âíóòðåííèõ óñòðîéñòâ.
Ñîñóäû, ñîñòîÿùèå
èç öèëèíäðè÷åñêîãî êîðïóñà è ðåøåòîê ñ çàêðåïëåííûìè â íèõ òðóáêàìè
(òåïëîîáìåííèêè), è ñîñóäû, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ òðàíñïîðòèðîâàíèÿ è õðàíåíèÿ
êðèîãåííûõ æèäêîñòåé, à òàêæå ñîñóäû, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ ðàáîòû ñ âåùåñòâàìè
ïåðâîãî è âòîðîãî êëàññîâ îïàñíîñòè â ñîîòâåòñòâèè ñ ãîñóäàðñòâåííûìè
ñòàíäàðòàìè, íî íå âûçûâàþùèå êîððîçèè è íàêèïè, äîïóñêàåòñÿ èçãîòîâëÿòü áåç
ëþêîâ è ëþ÷êîâ íåçàâèñèìî îò äèàìåòðà ñîñóäîâ ïðè óñëîâèè âûïîëíåíèÿ òðåáîâàíèÿ
ïóíêòà 2.1.4 íàñòîÿùèõ Ïðàâèë.
2.2.2. Ñîñóäû ñ âíóòðåííèì äèàìåòðîì áîëåå 800 ìì äîëæíû èìåòü ëþêè, à
ñ âíóòðåííèì äèàìåòðîì 800 ìì è ìåíåå – ëþ÷êè.
2.2.3. Âíóòðåííèé äèàìåòð êðóãëûõ ëþêîâ äîëæåí áûòü íå ìåíåå 400 ìì.
Ðàçìåðû îâàëüíûõ ëþêîâ ïî íàèìåíüøåé è íàèáîëüøåé îñÿì â ñâåòó äîëæíû áûòü íå
ìåíåå 325×400 ìì.
Âíóòðåííèé
äèàìåòð êðóãëûõ èëè ðàçìåð ïî íàèìåíüøåé îñè îâàëüíûõ ëþ÷êîâ äîëæåí áûòü íå
ìåíåå 80 ìì.
2.2.4. Ëþêè, ëþ÷êè íåîáõîäèìî ðàñïîëàãàòü â ìåñòàõ, äîñòóïíûõ äëÿ
îáñëóæèâàíèÿ. Òðåáîâàíèÿ ê óñòðîéñòâó, ðàñïîëîæåíèþ è îáñëóæèâàíèþ ñìîòðîâûõ
îêîí â áàðîêàìåðàõ îïðåäåëÿþòñÿ ïðîåêòíîé îðãàíèçàöèåé è óêàçûâàþòñÿ â
èíñòðóêöèè ïî ìîíòàæó è ýêñïëóàòàöèè çàâîäà-èçãîòîâèòåëÿ.
2.2.5. Êðûøêè ëþêîâ äîëæíû áûòü ñúåìíûìè. Íà ñîñóäàõ, èçîëèðîâàííûõ íà
îñíîâå âàêóóìà, äîïóñêàþòñÿ ïðèâàðíûå êðûøêè.
2.2.6. Êðûøêè ìàññîé áîëåå 20 êã äîëæíû áûòü ñíàáæåíû
ïîäúåìíî-ïîâîðîòíûìè èëè äðóãèìè óñòðîéñòâàìè äëÿ èõ îòêðûâàíèÿ è çàêðûâàíèÿ.
2.2.7. Êîíñòðóêöèÿ øàðíèðíî-îòêèäíûõ èëè âñòàâíûõ áîëòîâ, õîìóòîâ, à òàêæå
çàæèìíûõ ïðèñïîñîáëåíèé ëþêîâ, êðûøåê è èõ ôëàíöåâ äîëæíà ïðåäîòâðàùàòü èõ
ñàìîïðîèçâîëüíûé ñäâèã.
2.2.8. Ïðè íàëè÷èè íà ñîñóäàõ øòóöåðîâ, ôëàíöåâûõ ðàçúåìîâ, ñúåìíûõ
äíèù èëè êðûøåê, âíóòðåííèå ðàçìåðû êîòîðûõ íå ìåíåå óêàçàííûõ â ïóíêòå 2.2.3 íàñòîÿùèõ Ïðàâèë, îáåñïå÷èâàþùèõ âîçìîæíîñòü ïðîâåäåíèÿ
âíóòðåííåãî îñìîòðà, äîïóñêàåòñÿ ëþêè íå ïðåäóñìàòðèâàòü.
2.3. Äíèùà ñîñóäîâ
2.3.1.  ñîñóäàõ äîëæíû ïðèìåíÿòüñÿ äíèùà: ýëëèïòè÷åñêèå,
ïîëóñôåðè÷åñêèå, òîðîñôåðè÷åñêèå (êîðîáîâûå), ñôåðè÷åñêèå íåîòáîðòîâàííûå, êîíè÷åñêèå
îòáîðòîâàííûå, êîíè÷åñêèå íåîòáîðòîâàííûå, ïëîñêèå îòáîðòîâàííûå, ïëîñêèå
íåîòáîðòîâàííûå.
2.3.2. Ýëëèïòè÷åñêèå äíèùà äîëæíû èìåòü âûñîòó âûïóêëîé ÷àñòè, èçìåðåííóþ
ïî âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè, íå ìåíåå 0,2 âíóòðåííåãî äèàìåòðà äíèùà. Äîïóñêàåòñÿ
óìåíüøåíèå ýòîé âåëè÷èíû ïî ñîãëàñîâàíèþ ñî ñïåöèàëèçèðîâàííîé îðãàíèçàöèåé.
2.3.3. Òîðîñôåðè÷åñêèå (êîðîáîâûå) äíèùà äîëæíû èìåòü:
âûñîòó âûïóêëîé
÷àñòè, èçìåðåííóþ ïî âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè, íå ìåíåå 0,2 âíóòðåííåãî äèàìåòðà;
âíóòðåííèé ðàäèóñ
îòáîðòîâêè íå ìåíåå 0,1 âíóòðåííåãî äèàìåòðà äíèùà;
âíóòðåííèé ðàäèóñ
êðèâèçíû öåíòðàëüíîé ÷àñòè íå áîëåå âíóòðåííåãî äèàìåòðà äíèùà.
2.3.4. Ñôåðè÷åñêèå íåîòáîðòîâàííûå äíèùà ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ ñ ïðèâàðíûìè
ôëàíöàìè, ïðè ýòîì:
âíóòðåííèé ðàäèóñ
ñôåðû äíèùà äîëæåí áûòü íå áîëåå âíóòðåííåãî äèàìåòðà ñîñóäà;
ñâàðíîå
ñîåäèíåíèå ôëàíöà ñ äíèùåì âûïîëíÿåòñÿ ñî ñïëîøíûì ïðîâàðîì.
2.3.5.  âûïóêëûõ ñâàðíûõ äíèùàõ, çà èñêëþ÷åíèåì ïîëóñôåðè÷åñêèõ, ñîñòîÿùèõ èç
íåñêîëüêèõ ÷àñòåé ñ ðàñïîëîæåíèåì ñâàðíûõ øâîâ ïî õîðäå, ðàññòîÿíèå îò îñè
ñâàðíîãî øâà äî öåíòðà äíèùà äîëæíî áûòü íå áîëåå 1/5 âíóòðåííåãî äèàìåòðà
äíèùà.
Êðóãîâûå øâû
âûïóêëûõ äíèù äîëæíû ðàñïîëàãàòüñÿ îò öåíòðà äíèùà íà ðàññòîÿíèè íå áîëåå 1/3
âíóòðåííåãî äèàìåòðà äíèùà.
2.3.6. Êîíè÷åñêèå íåîòáîðòîâàííûå äíèùà äîëæíû èìåòü öåíòðàëüíûé óãîë
íå áîëåå 45°. Ïî çàêëþ÷åíèþ ñïåöèàëèçèðîâàííîé îðãàíèçàöèè ïî àïïàðàòîñòðîåíèþ
öåíòðàëüíûé óãîë ìîæåò áûòü óâåëè÷åí äî 60°.
2.3.7. Ïëîñêèå äíèùà ñ êîëüöåâîé êàíàâêîé è öèëèíäðè÷åñêîé ÷àñòüþ
(áîðòîì), èçãîòîâëåííûå ìåõàíè÷åñêîé ðàñòî÷êîé, äîëæíû
èçãîòîâëÿòüñÿ èç ïîêîâêè. Äîïóñêàåòñÿ èçãîòîâëåíèå ïëîñêîãî îòáîðòîâàííîãî
äíèùà èç ëèñòà, åñëè îòáîðòîâêà âûïîëíÿåòñÿ
øòàìïîâêîé èëè îáêàòêîé êðîìêè ëèñòà ñ èçãèáîì íà 90°.
2.3.8. Äëÿ îòáîðòîâàííûõ è ïåðåõîäíûõ ýëåìåíòîâ ñîñóäîâ, çà èñêëþ÷åíèåì
âûïóêëûõ äíèù, êîìïåíñàòîðîâ è âûòÿíóòûõ ãîðëîâèí ïîä ïðèâàðêó øòóöåðîâ,
ðàññòîÿíèå l îò íà÷àëà çàêðóãëåíèÿ îòáîðòîâàííîãî ýëåìåíòà äî îòáîðòîâàííîé êðîìêè â çàâèñèìîñòè îò
òîëùèíû s ñòåíêè îòáîðòîâàííîãî ýëåìåíòà äîëæíî áûòü íå ìåíåå
óêàçàííîãî â òàáë. 1.
2.4. Ñâàðíûå øâû è èõ
ðàñïîëîæåíèå
Источник
УДК 621.039.5.58:621.38.004.6
Анализ надежности трубопроводов и сосудов под давлением на
атомных электростанциях
КЛЕМИН А. И., ШИВЕРСКИЙ Е. А.
Одними из наиболее многочисленных и важных компонентов
оборудования АЭС являются трубопроводы и сосуды под давлением. Как
показывает отечественная и зарубежная практика проектирования и
эксплуатации АЭС, из всех отказов оборудования наибольшую
потенциальную радиационную опасность представляют разрушения
крупных трубопроводов, коллекторов и сосудов. Количественный анализ
их надежности становится обязательной составной частью оценки
надежности станции в целом на этапе проектирования. В настоящей
статье представлены результаты исследования надежности
трубопроводов и сосудов АЭС.
Сформулируем вначале понятие отказа рассматриваемых изделий.
Отказ трубопровода или сосуда под давлением есть утрата им
работоспособности вследствие разгерметизации до заданного в
технической документации уровня или появления таких необратимых
изменений (трещин, утонения стенки с размерами и характером,
оговоренными в технической документации, и др.), которые могут
затем привести к разгерметизации и выводу трубопровода (сосуда) из
эксплуатации.
Для крупных трубопроводов и сосудов часто используются понятия
катастрофического и потенциально опасного отказа. Катастрофическими
называются отказы, при которых разрушение трубопровода (сосуда)
происходит за короткое время (часто практически мгновенно), при
этом размер повреждения, например, для трубопровода
соизмерим с его диаметром, и разрушение приводит к значительному
ущербу. Катастрофический отказ требует немедленной остановки блока
АЭС и проведения значительных ремонтных работ. Потенциально
опасными отказами трубопроводов и сосудов являются, как правило,
свищи в основном металле и сварных швах, неплотности в механических
соединениях, трещины определенного размера, локальное утонение
стенок (вследствие, например, коррозии или эрозии) и т. п.
Потенциально опасные отказы должны своевременно устраняться,
поскольку при эксплуатации часть потенциально опасных отказов может
стать причиной катастрофических отказов.
Факторы, определяющие надежность трубопроводов и сосудов.
Основные факторы, определяющие надежность рассматриваемых элементов
оборудования, приведены в табл. 1, которая составлена на основе
изучения и обобщения отечественного и зарубежного опыта
эксплуатации трубопроводов и сосудов на АЭС и ТЭС. Сложность
анализа причин отказов трубопроводов и сосудов заключается в том,
что перечисленные факторы часто действуют совместно. В каждом
случае можно говорить о доминировании нескольких факторов и о
несущественном влиянии остальных. Ситуации, когда удается
идентифицировать в качестве причины отказа единственный фактор,
относительно редки.
Опыт эксплуатации трубопроводов и сосудов показывает, что
отказы, произошедшие в начальный период, с наибольшей вероятностью
вызываются факторами 1-й и 2-й групп (см. табл. 1). Отказы в конце
срока службы изделия с наибольшей вероятностью вызваны факторами
3-й группы; промежуточные отказы могут быть вызваны факторами всех
групп. Относительный вклад отдельных групп факторов в ненадежность
трубопроводов [1]: конструкционные — 16, технологические — 28,
эксплуатационные — 56%.
Отказы чаще всего происходят в сварных швах, гибах и т. п.
Например, по данным работы [2], 54% отказов трубопроводов на АЭС
произошли в сварных швах, 40% — в основном металле и 6% — в
резьбовых соединениях труб.
Абсолютному большинству серьезных отказов трубопроводов и
сосудов предшествуют течи. Из этого следует практический вывод: с
помощью регулярных осмотров и контроля потенциально опасных
участков трубопроводов и сосудов (сварных швов и др.) можно в
значительной степени повысить их надежность и, что особенно важно,
предотвратить катастрофические отказы.
Перечисленные в табл. 1 факторы, воздействуя на трубопроводы и
сосуды, могут вызвать следующие основные механизмы их разрушения (в
порядке значимости): усталость (малоциклическую, высокоциклическую,
тепловую), коррозию под напряжением, ползучесть, коррозию, хрупкое
разрушение, вязкое разрушение, эрозию и др.
Как правило, механизм разрушения достаточно просто
идентифицируется по характеру (внешнему виду) разрушения. Такой
анализ отказов применительно к конкретным изделиям и условиям
эксплуатации всегда необходим для достоверного выявления
доминирующих механизмов и факторов. Без этого невозможна разработка
эффективных мероприятий по повышению надежности изделий и методов
прогнозирования уровня их надежности.
Методы оценки надежности трубопроводов и сосудов высокого
давления. Можно выделить две группы методов определения
количественных показателей надежности этих элементов: по
статистическим данным эксплуатации или испытаний и в условиях
отсутствия (или недостаточности) статистики отказов.
По отношению к эксплуатационным отказам некатастрофического
характера (потенциально опасным отказам) трубопровод
рассматривается как ремонтируемая система, элементами которой
являются прямые участки, гибы, сварные швы, литые элементы (колена,
тройники и т. п.) [3]. Расчет надежности базируется на статистике
отказов соответствующих элементов в эксплуатации. При оценке
показателей надежности обычно используется предположение, что при
нормальной эксплуатации закон надежности трубопровода (сосуда)
аппроксимируется экспоненциальной функцией.
Для каждого типа трубопровода (и сосуда) в качестве показателей
надежности целесообразно вычислять следующие параметры потока
потенциально опасных отказов:
а) для прямых участков
ω1 – mΠ/Tl (на погонный метр); (1)
ω2 = mΠ/TπDl (на единицу поверхности); (2)
б) для сварных швов
ω4 = mсв/TπDnсв (на единицу длины шва); (3)
в) для гибов
ω4 = mΓ/TnΓ (на один гиб). (4)
Здесь mп, mсв, m г — число отказов на прямых участках, сварных
швах и гибах трубопровода соответственно; T — наработка
трубопровода; l и D — длина и наружный диаметр трубопровода;
nг — число гибов на нем; nсв — число сварных швов.
В общем случае, т. е. для трубопровода с трубами нескольких
диаметров,
ω2 = mΠ/Tπ Σj Dlj; ω3 = mсв/TπΣjDj,
(5)
где j — номер участка трубопровода одного типоразмера.
Для оценок параметров потока отказов целесообразно определить
доверительные интервалы Iα: ωниж, ωверх (α — доверительная
вероятность), характеризующие точность статистических оценок.
Верхнюю и нижнюю доверительные границы для параметра потока отказов
можно получить по формулам
ωверхi = ωi/r2; ωнижнi = ωi/ri,
(6)
где r1 и r2 — табличные коэффициенты, зависящие от m, i и α [4,
5], индекс i означает п, св или г соответственно.
При отсутствии отказов элементов в течение наработки T значение
доверительной границы ωверх можно определить по формуле
ωверхi = (1 – n√1-α)/T,
(7)
где n — число масштабных единиц (погонных и квадратных метров,
гибов).
По этой же формуле можно оценивать верхнюю доверительную границу
такого показателя надежности, как интенсивность катастрофических
отказов (крупных разрывов) трубопроводов или сосудов АЭС. Здесь
речь идет именно об интенсивности, а не о параметре потока отказов,
так как по отношению к катастрофическим отказам указанные изделия
следует рассматривать как невосстанавливаемые.
При отсутствии или недостаточности статистической информации
надежность трубопроводов и сосудов под давлением можно приближенно
оценить с помощью методов, базирующихся на вероятностных моделях,
описывающих поведение трубопроводов (сосудов) в процессе
эксплуатации и их разгерметизацию или разрушение.
Примером такой простейшей модели может служить модель «нагрузка
— прочность» [6]. С ее помощью оценивается вероятность превышения
одной случайной величиной (нагрузкой) другой случайной величины
(прочности) материала трубопровода или сосуда. Более сложные модели
базируются на применении методов анализа напряженного состояния,
механики разрушения (учета зарождения и развития трещин) и др. В
настоящее время большинство этих методов оценки надежности
находится в стадии разработки.
Оценка фактической надежности трубопроводов и сосудов под
давлением АЭС по данным эксплуатации. Для получения достоверных
оценок показателей надежности необходимо иметь представительную
статистику отказов. Поскольку отказ трубопровода или сосуда —
событие довольно редкое,
требуется дополнительная эксплуатация этих изделий для получения
требуемого объема исходных данных. К настоящему времени лишь у
некоторых отечественных АЭС продолжительность эксплуатации
достаточна для получения достоверных статистических данных о
надежности трубопроводов и сосудов под давлением.
Для развития ядерной энергетики наибольший интерес представляют
энергоблоки мощностью 1 млн кВт с РБМК и ВВЭР. Энергоблок с
ВВЭР-1000 находится в стадии строительства. Энергоблоки с РБМК-1000
к 1978 г. проработали около 11 реакторо-лет. Поскольку отказов
трубопроводов и сосудов под давлением первого контура этих
реакторов не было, можно сделать верхнюю оценку параметра потока
отказов для системы трубопроводов первого контура реакторов этого
типа по формуле (6). Она составляет ~ 10-5 ч-1 на один реактор.
Наибольший срок работы отечественных энергоблоков с ВВЭР имеют
первые два блока Нововоронежской АЭС мощностью 210 и 365 кВт
соответственно. Он составляет 17 реакторо-лет. С момента их пуска и
до 1975 г. были зарегистрированы всего два отказа трубопроводов
первого контура. В соответствии с этим параметр потока отказов
системы трубопроводов одной циркуляционной петли этих реакторов
равен ~ 1,5∙10-6 ч-1 на реактор.
В целях более подробного анализа фактической надежности
трубопроводов и сосудов высокого давления была собрана
статистическая информация на Первой в мире АЭС в Обнинске,
Белоярской АЭС и АЭС с реактором ВК-50 в Димитровграде. Эти станции
эксплуатируются в течение длительного времени (Обнинская — с 1954
г., ВК-50 —
с 1965 г., Белоярская — с 1964 г.). В результате удалось собрать
статистику отказов, которую можно обработать по изложенной в
предыдущем разделе методике. Данные на Первой в мире АЭС были
собраны с начала эксплуатации по 1975 г. включительно, а на БАЭС и
ВК-50 — с начала эксплуатации по 1978 г.
Характеристики рассмотренных изделий и полученные показатели их
надежности приведены в табл. 2—4. В табл. 2 для магистральных
трубопроводов первого контура приведен общий параметр потока
отказов. Параметры потоков отказов на один сварной шов и на один
гиб этих трубопроводов примерно равны и составляют 5∙10-8 ч-1;
80%-ный доверительный интервал составляет (1 ÷ ÷ 8)∙10-8
ч-1.
Анализ данных эксплуатации трубопроводов и сосудов ВК-50,
являющегося экспериментально- промышленной установкой, показал, что
отказов упомянутых изделий практически не наблюдалось со времени ее
пуска. В этих условиях можно вычислить верхнюю доверительную
границу для параметра потока отказов (см. табл. 3). Среднее
значение параметра потока и его нижняя доверительная граница
совпадают и равны нулю. Характеристики трубопроводов, сосудов под
давлением и коллекторов БАЭС представлены в табл. 4. Там же
приведен 80%-ный доверительный интервал I0,8 для параметра потока
отказов.
Анализируя опыт эксплуатации первого и второго блоков БАЭС, а
также Первой в мире АЭС, можно отметить, что наибольшая часть
отказов трубопроводов и сосудов под давлением этих энергоблоков с
канальными реакторами связана с протечками теплоносителя на
неосновных трубопроводах малых диаметров — свищах, обрывах на
дренажных, импульсных, воздушных линиях, в местах приварки гильз
термометров сопротивления. Аналогичный вывод делается в работе [2]
применительно к АЭС с корпусными легководными реакторами. Там
отмечается, что 70% отказавших труб на АЭС имеет диаметр 150 мм. На
индивидуальных трубопроводах первого и второго блоков БАЭС
большинство отказов связано с протечками сальников отключающих
устройств.
Свищи и трещины в сварных швах возникали, как правило, в случае
повышенной вибрации трубопроводов, недостаточной их компенсационной
способности или некачественного выполнения сварных швов, а также
коррозии. Опасным видом дефекта коллекторов является трещина в
районе сварного шва. Такие дефекты могут вести к полному отрыву
труб от коллекторов. Существенно, что серьезных отказов крупных
трубопроводов и сосудов высокого давления на всех эксплуатирующихся
отечественных АЭС не наблюдалось.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Kilsby E. «Nucl. Safety», 1965—1966, v. 7, N 2.
2. Basin S., Burns E. «Trans. Amer. Nucl. Soc.», 1977, v.
26.
3. Клёмин А. И. Инженерные вероятностные расчеты при
проектировании ядерных реакторов. М., Атомиздат, 1973.
4. Шор Я. Б. Статистические методы анализа и контроля качества и
надежности. М., «Сов. радио», 1962.
5. Шор Я. Б., Кузьмин Ф. И. Таблицы для анализа и контроля
надежности. М., «Сов. радио», 1968.
6. Аристов А. И., Борисенко В. С. Оценка надежности механических
систем. М., «Знание», 1972.
Поступила в Редакцию 23.10.78
Таблица 1
Классификация основных факторов, определяющих надежность
трубопроводов и сосудов
1. Конструкционные 2. Технологические 3. Эксплуатационные
Выбор материала
Наличие концентраторов напряжения (количество и характер)
Характер геометрической формы гидравлического тракта
теплоносителя (наличие резких поворотов, сужений, расширений
приводит к возникновению крупномасштабных вихрей в потолке
теплоносителя и вибрации)
Обеспечение компенсации и температурных расширений
Обеспечение гибкости (исключение излишней жидкости)
трубопровода
Характер крепления трубопровода
Приспособленность к контролю и техническому обслуживанию
(обеспечение ремонтно- и контролепригодности)
Качество материала
Качество изготовления труб, гибов, литых элементов
Качество сварки
Качество обработки поверхностей
Эффективность выходного и входного контроля
Качество транспортировки
Качество монтажа
Нагрузки: механические, тепловые и т. п. (стационарные и
динамические величины и характер нагружения)
Воздействие контактирующей среды (характер взаимодействия:
механическое, химическое и др.)
Воздействие специфических, в том числе непланируемых факторов
(облучение, вибрация, отложения и т. п.)
Объем и характер контроля и технического обслуживания
Отклонение условий эксплуатации от нормальных
Ошибки эксплуатации и обслуживания
Таблица 2
Характеристики и параметры потоков отказов трубопроводов и
сосудов под давлением Первой в мире АЭС
Оборудование Материал
Давление, кгс/см2
Температура, °с
ω, 10-6 ч-1
Магистральные трубопроводы первого контура, Dy = = 200
1Х18Н9Т 100 100-300 20,8
Индивидуальные трубопроводы, Dy = 20
1Х18Н9Т 100 290 0
Корпус компенсатора объема
1Х18Н9Т 100 1,6
Экономайзер 1Х18Н9Т 100(14)* 200 3,9
Пароперегреватель
Углеродистая сталь
100 (13) * 290 24,0
Испаритель 1Х18Н9Т 100 (14) * 200 2,4
* В скобках — давление внутри корпуса.
Таблица 3
Характеристики и верхняя 95%-ная доверительная граница для
параметра потока отказов сосудов и трубопроводов ВК-50
Оборудование
Температура, °С
Давление. кгс/см2
ωверх, 10-5 ч-1
Сепаратор высокого давления
310 100 3,5
Сепаратор низкого давления
241 35 3,5
Подогреватели низкого давления
— 15 7,5
Бак деаэратора 104 1,2 3,5
Комплект трубопроводов 100-300 1-100 7,5
Таблица 4
Технические характеристики и показатели надежности трубопроводов
и сосудов высокого давления БАЭС
Оборудование
Диаметр и толщина стенки, мм
Материал
Давление, кгм/см2
Температура, °С
Параметр потока отказов
общий
прямой участок
сварной шов гиб
ω; I0.8, 10-6 1 /ч
ω1; I0.8, 10-8 1/ч∙м
ω3; I0.8, 10-8 1/ч∙м
ω; I0.8, 10-8 1/ч
Трубопровод высокого давления (ВД) контура I
279×14 Х18Н9Т 160 340 1,5 44,3 9,2
0,8-2,1 35,7-52,1 6,0-12,1
Трубопровод ВД насыщенного пара контура I
219×16 Х18Н9Т 110 316 0 13,0 4,2
0-1,6 5,4-19,4 0,9-6,8
Главный паропровод 279×15 12ХМФ 95 510 0 27,8 59,0
0-0,9 19,4— 35,6 46,1-71,1
Питательный трубопровод ВД контуров I и II
245×18 СТ 20 135 300 5,4 30,0 49,6
2,2-8,1 19,5-39,5 38,3—59,8
Индивидуальный трубопровод
32 ×3 1Х18М9Т 145 330 0 0 0
0-0,04 0-1,2 0,02
Барабан-сепаратор 1600×92 16ГНМ 150 340 5,8 2,4-8,7
Испаритель 2000×70 18ТС 110 316 8,0 4,9-10,7
Подогреватель ВД 1500×12 22 К 12 290 7,2 14,9-9,4
Коллектор водяной 273 ×28 1Х18Н9Т 130 310 1,9 1,1-2,6
Коллектор перегретого пара
325×35 12ХМФ 115 510 6 0-1,1
Источник