ГОСТ Р 59115.6-2021

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОБОСНОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ АТОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Методы определения характеристик трещиностойкости конструкционных материалов

Rules for strength assessment of equipment and pipelines of nuclear power installations. Methods for determination of fracture toughness characteristics of structural materials

ОКС 27.120.99

Дата введения 2022-01-01

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. N 1170-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. N 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)

Введение

Настоящий стандарт взаимосвязан с другими стандартами, входящими в комплекс стандартов, регламентирующих обоснование прочности оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок.

     1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает методы проведения испытаний в целях экспериментального определения и процедуры расчетного определения характеристик трещиностойкости конструкционных материалов оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок в условиях стабильного и нестабильного развития трещины при кратковременном нагружении, а также при циклическом и длительном статическом нагружении.

1.2 Настоящий стандарт предназначен для применения при проведении расчетов по обоснованию прочности оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок, на которые распространяется действие федеральных норм и правил в области использования атомной энергии [1].

1.3 Применимость материалов для изготовления указанных в 1.2 оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок регламентируется федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии [1].

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.568 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения

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

ГОСТ Р 59115.2 Обоснование прочности оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Модуль упругости, температурный коэффициент линейного расширения, коэффициент Пуассона, модуль сдвига

ГОСТ Р 59115.3 Обоснование прочности оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Кратковременные механические свойства конструкционных материалов

ГОСТ Р 59115.14 Обоснование прочности оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Расчет на сопротивление хрупкому разрушению корпуса водо-водяного энергетического реактора

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте 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.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 59115.1, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 -интеграл: Параметр механики разрушения, контролирующий напряжения и скорость деформации ползучести вблизи вершины трещины при деформировании материала в области установившейся ползучести.

3.2 -интеграл: Параметр механики разрушения, контролирующий напряженно-деформированное состояние вблизи вершины трещины при упругопластическом деформировании материала.

3.3 -кривая: Графическая зависимость трещиностойкости (в терминах -интеграла) от величины стабильного подроста трещины при статическом нагружении.

3.4 боковые канавки: Симметричные надрезы на боковых гранях образца, имеющие V-образный профиль и вершины в плоскости инициирующего надреза.

3.5 верхний шельф: Область температурной зависимости статической трещиностойкости материалов ферритного класса, в которой разрушение материалов происходит по вязкому механизму, а значения статической трещиностойкости при увеличении температуры остаются неизменными или незначительно снижаются.

3.6 время инициирования трещины при ползучести: Время, за которое исходная трещина подрастает по механизму ползучести на 0,2 мм после приложения нагрузки к образцу.

3.7 диапазон нагрузки: Разность между максимальной и минимальной нагрузкой в цикле нагружения.

3.8 длина трещины: Размер трещины в плоскости инициирующего надреза в сечении, параллельном боковой грани образца, равный, в зависимости от типа образца, расстоянию от фронта трещины до линии действия силы или до грани образца с инициирующим надрезом.

3.9 Единая кривая (Advanced Unified Curve): Метод прогнозирования температурной зависимости статической трещиностойкости в области хрупкого разрушения конструкционных материалов ферритного класса с любой степенью охрупчивания, применимый как в случае, когда форма этой зависимости не изменяется, так и когда форма этой зависимости изменяется с увеличением степени охрупчивания.

3.10 инициирующий надрез: Надрез в образце, определяющий плоскость зарождения трещины и направление ее дальнейшего развития при испытаниях.

3.11 исходная трещина: Трещина в образце до начала испытаний.

3.12 конечная трещина: Трещина в образце после проведения испытаний.

3.13 коэффициент асимметрии цикла нагружения: Отношение минимальной нагрузки к максимальной нагрузке в цикле.

3.14 коэффициент интенсивности напряжений: Параметр, определяющий напряженно-деформированное состояние вблизи вершины трещины при упругом деформировании и деформировании в области маломасштабной текучести.

3.15 критическая температура хрупкости: Характеристика склонности материала к хрупкому разрушению, определяемая по результатам испытаний образцов на ударный изгиб.

3.16 линия притупления трещины: При испытаниях на статическую трещиностойкость линия, аппроксимирующая подрост трещины за счет притупления ее вершины.

3.17 максимальная нагрузка: Наибольшее (по модулю) значение прилагаемой нагрузки (при циклическом нагружении растягивающая нагрузка считается положительной, сжимающая нагрузка - отрицательной).

3.18 максимальный коэффициент интенсивности напряжений: Максимальное значение коэффициента интенсивности напряжений, при циклическом нагружении соответствующее максимальной нагрузке в цикле нагружения.

3.19 Мастер кривая (Master Curve): Метод прогнозирования температурной зависимости статической трещиностойкости в области хрупкого разрушения конструкционных материалов ферритного класса в исходном состоянии и с невысокой степенью охрупчивания, применимый в случае, когда форма этой зависимости не изменяется с увеличением степени охрупчивания.

3.20 материалы аустенитного класса: Высоколегированные стали с кубической гранецентрированной кристаллической решеткой, имеющие преимущественно однофазную аустенитную структуру , а также сварные швы этих сталей.

3.21 материалы ферритного класса: Углеродистые и легированные стали с кубической объемноцентрированной кристаллической решеткой (перлитные, бейнитые, мартенситные), а также сварные швы этих сталей.

3.22 металл антикоррозионной наплавки: Металл наплавки аустенитного класса, защищающей металл детали (изделия) от воздействия коррозионной среды в процессе эксплуатации.

3.23 металл зоны термического влияния: Зона основного металла, подверженная при сварке термическому воздействию при котором изменяется микроструктура и свойства этого металла.

3.24 металл сварного шва: Металл, температура которого при сварке превышала температуру плавления.

3.25 минимальная нагрузка: Наименьшее (по модулю) значение прилагаемой нагрузки в цикле нагружения (растягивающая нагрузка считается положительной, сжимающая нагрузка - отрицательной).

3.26 минимальный коэффициент интенсивности напряжений: Минимальное значение коэффициента интенсивности напряжений при циклическом нагружении, соответствующее минимальной нагрузке в цикле при положительном значении коэффициента асимметрии цикла нагружения и равное нулю при иных его значениях.

3.27 напряжение течения: Напряжение, характеризующее влияние пластического течения на трещиностойкость, определяемое как среднее арифметическое условного предела текучести и предела прочности материала при растяжении.

3.28 нестабильное развитие трещины: Развитие (подрост) трещины, происходящее без увеличения приложенной нагрузки.

3.29 нетто-толщина образца: Расстояние между вершинами надрезов боковых канавок в образце с боковыми канавками.

3.30 нижний шельф: Область температурной зависимости статической трещиностойкости материалов ферритного класса, в которой разрушение материалов происходит по хрупкому механизму, а значения статической трещиностойкости при понижении температуры снижаются незначительно.

3.31 основной металл: Металл элементов оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок, за исключением металла зон термического влияния и металла сварных швов.

3.32 перемещение на торце образца: Перемещение при испытаниях образца краев инициирующего надреза (призматических выступов на краях надреза) в направлении, перпендикулярном плоскости инициирующего надреза.

3.33 перемещение по линии действия силы: Перемещение в точке приложения силы, направление которого совпадает с направлением действия силы.

3.34 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.

3.35 податливость: Отношение приращений перемещения к приращению нагрузки.

3.36 подрост трещины: Увеличение длины трещины.

3.37 прогиб образца: Перемещение по линии действия силы при испытаниях на трехточечный изгиб плоского прямоугольного образца с краевой трещиной.

3.38 пролет образца: Расстояние между роликовыми опорами при испытаниях на трехточечный изгиб плоского прямоугольного образца с краевой трещиной.

3.39 размах коэффициента интенсивности напряжений: Диапазон изменения коэффициента интенсивности в цикле нагружения, определяемый как разница между максимальным и минимальным коэффициентами интенсивности напряжений.

3.40 разрушение образца: Разделение образца на части при развитии в нем трещины в процессе испытаний.

3.41 раскрытие трещины: Перемещение при испытаниях образца берегов трещины в направлении, перпендикулярном плоскости инициирующего надреза.

3.42 расстояние между отверстиями под пальцы: Расстояние между центрами отверстий под нагружающие пальцы на образце с отверстиями.

3.43 скачок: Перегиб на диаграмме "нагрузка - перемещение" с локальным максимумом (увеличением перемещения и резким снижением нагрузки), после которого при увеличении перемещения нагрузка увеличивается.

3.44 стабильное развитие трещины: Развитие (подрост) трещины, происходящее только при увеличении приложенной нагрузки.

3.45 трещиностойкость: Характеристика материала в терминах коэффициента интенсивности напряжений, -интеграла или -интеграла, описывающая сопротивление старту или развитию трещины в материале.