Приложение 11 (обязательное). Требования к применению и аттестации новых материалов

Приложение 11
(обязательное)

Требования к применению и аттестации новых материалов

1. Общие положения

1.1. Принципы отнесения основных и сварочных (наплавочных) материалов к новым указаны в п. 3.4.1 основного текста настоящих Правил.

1.2. Порядок представления аттестационных отчетов и получения права на применение новых материалов указан в п. 3.4.3 основного текста Правил.

1.3. В настоящем Приложении устанавливаются перечень и объем данных, которые должны содержаться в аттестационном отчете.

2. Сведения о новых материалах

2.1. Общие положения

2.1.1. При представлении новых материалов для включения их в качестве разрешенных при изготовлении оборудования и трубопроводов должны быть указаны:

1) общие сведения;

2) физико-механические свойства;

3) характеристики сопротивления хрупкому разрушению;

4) характеристики циклической прочности;

5) характеристики длительной прочности и ползучести;

6) характеристики коррозионной стойкости.

2.2. Общие сведения

2.2.1. Для основного металла должны быть представлены следующие сведения:

1) химический состав (с указанием содержания вредных примесей);

2) вид и способ получения полуфабрикатов;

3) предельная температура, до которой разрешается использовать материал, ;

4) рабочие среды, в которых разрешается использовать материал;

5) термическая обработка;

6) предельный допускаемый флюенс нейтронов [если материал предназначается для работы в условиях нейтронного облучения при флюенсе ( МэВ)], а также флюенс нейтронов и температура при испытаниях;

7) сертификатные данные на полуфабрикаты, использованные при проведении испытаний, номера плавок;

8) схема вырезки образцов из полуфабрикатов;

9) перечень стандартов и (или) технических условий на полуфабрикаты;

10) назначение материала.

2.2.2. Для сварных и наплавочных материалов должны быть представлены следующие сведения:

1) способ сварки;

2) сочетание сварочных (наплавочных) и основных материалов (по их маркам);

3) химический состав наплавленного металла (металла шва) с указанием пределов содержания элементов и вредных примесей;

4) необходимость и режимы предварительного и сопутствующего подогрева;

5) необходимость, вид и режимы термической обработки сварных соединений и наплавленных изделий;

6) предельный допускаемый флюенс нейтронов [если материал предназначается для работы в условиях нейтронного облучения при флюенсе ( МэВ)], а также флюенс нейтронов и температура при испытаниях.

2.2.3. Для материалов, предназначающихся для работы в контакте с жидкометаллическим теплоносителем должны быть представлены данные, характеризующие склонность материалов к обезуглероживанию и локальным разрушениям.

2.3. Физико-механические свойства

2.3.1. Для основного металла и наплавленного металла (металла шва) должны быть представлены гарантируемые и фактически полученные при испытаниях значения следующих свойств:

1) предел прочности ;

2) предел текучести ;

3) относительное удлинение ;

4) относительное сужение z.

2.3.2. Для сварного соединения должны быть представлены гарантируемые и полученные при испытаниях значения предела прочности и угла загиба.

2.3.3. Указанные в п. 2.3.1 и 2.3.2 характеристики должны быть определены в пределах температур от 20°С до через каждые 50°С, а также при температурах () и ()°С. Угол загиба сварного соединения определяется только при температуре 20°С.

2.3.4. Для основных материалов, наплавленного металла (металла шва) и сварных соединений, антикоррозионной наплавки, предназначенных для работы в условиях нейтронного облучения, должны быть представлены данные по изменению механических свойств по п. 2.3.1 и 2.3.2 (кроме угла загиба) при температурах 20°С, 270°С и при максимальном допускаемом для рассматриваемого материала флюенсе нейтронов.

2.3.5. Для предлагаемых новых материалов должно быть подтверждено отсутствие снижения механических свойств (в условиях отсутствия нейтронного облучения) ниже гарантируемого уровня за полный ресурс эксплуатации или должны быть представлены количественные данные, характеризующие изменение механических свойств во времени.

2.3.6. Для основного металла и наплавленного металла (металла шва) должны быть представлены полученные при испытаниях значения следующих физических характеристик:

1) модуль упругости Е;

2) коэффициент линейного расширения а;

3) коэффициент теплопроводности ;

4) плотность .

2.3.7. Указанные в п. 2.3.6 характеристики должны быть определены в пределах температур от 20°С до через каждые 100°С, а также при температуре ()°С.

2.4. Характеристики сопротивления хрупкому разрушению

2.4.1. Для основного металла, металла шва и околошовной зоны должны быть определены:

1) температурная зависимость вязкости разрушения в диапазоне температур от () до ()°С (при температурах, превышающих , допускается представление значений , полученных пересчетом по критическим значениям контурного интеграла );

2) критическая температура хрупкости материала в исходном состоянии ;

3) сдвиг критической температуры хрупкости вследствие температурного старения ;

4) сдвиг критической температуры хрупкости вследствие влияния циклической повреждаемости ;

5) сдвиг критической температуры хрупкости вследствие влияния облучения .

2.4.2. Указанные в п. 2.4.1 значения , , , должны определяться по методикам, приведенным в "Нормах расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок" (Приложение 2).

Значения (или ) должны определяться по ГОСТ 25.506-85.

2.4.3. Для предлагаемого нового материала должно быть подтверждено, что взаимодействие его с рабочей средой не приводит к снижению характеристик сопротивления хрупкому разрушению ниже гарантируемого в аттестационном отчете уровня, или должны быть представлены количественные данные, отражающие характер этого взаимодействия.

Представление указанных данных не требуется для не подвергающихся нейтронному облучению ( при МэВ) материалов с пределом прочности не более 590 МПа (60 ) при температуре 20°С, а также для любых материалов, защищенных со стороны рабочей среды антикоррозионным покрытием.

2.4.4. Представление характеристик, указанных в п. 2.4.1 и 2.4.3 не требуется для материалов, предназначенных для изготовления изделий, не подвергающихся нейтронному облучению ( при МэВ), в следующих случаях:

1) при толщине деталей не более 25 мм для материала с пределом текучести при температуре 20°С до 295 МПа (30 ) включительно;

2) при толщине деталей не более 16 мм для материала с пределом текучести при температуре 20°С свыше 295 МПа (30 );

3) для материалов, изготовленных из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса и цветных сплавов.

2.5. Характеристики длительной прочности, пластичности и ползучести

2.5.1. Сведения по длительной прочности, пластичности и ползучести представляются в тех случаях, когда максимальная температура, при которой может использоваться новый материал, превышает следующие температуры (в дальнейшем обозначаются ):

450°С - для коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, хромоникелевых сплавов и жаропрочных хромомолибденовых сталей;

350°С - для углеродистых и легированных сталей (кроме жаропрочных хромомолибденовых сталей);

250°С - для циркониевых сплавов;

20°С - для алюминиевых и титановых сплавов.

2.5.2. Для основных материалов и наплавленного металла (металла шва) должны быть представлены гарантируемые и полученные при испытаниях значения пределов длительной прочности и пластичности.

2.5.3. Для сварных соединений должны быть представлены только гарантируемые и фактически полученные при испытаниях значения пределов длительной прочности.

2.5.4. Характеристики, указанные в п. 2.5.2 и 2.5.3, должны быть представлены в диапазоне температур от (см. п. 2.1.2) до через каждые 50°С, а также при температурах () и ()°С.

Характеристики длительной прочности должны быть представлены при испытаниях продолжительностью до ч. При этом гарантированные значения должны быть представлены в пределах от до ч.

2.5.5. Для основных материалов и металла шва при температурах, указанных в п. 2.5.4, должны быть представлены изохронные кривые деформирования в координатах напряжения - деформации для 10; 30; ; ; ; ; ; ; ; ч.

2.5.6. Дня материалов, предназначенных для работы в условиях нейтронного облучения, должны быть представлены коэффициенты или зависимости, отражающие влияние облучения на характеристики длительной прочности, пластичности и ползучести.

2.5.7. Должно быть подтверждено, что контакт материала с рабочей средой не снижает характеристики длительной прочности, пластичности и ползучести ниже гарантированных значений, или представлены данные, отражающие влияние рабочих сред.

2.5.8. Соответствующие испытания должны проводиться по методикам, указанным в "Нормах расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок" (Приложение 2).

2.6. Характеристики циклической прочности

2.6.1. Для основных материалов, их сварных соединений и антикоррозионных наплавок, предназначенных для работы при температурах ниже (см. п. 2.5.1), должны быть представлены кривые усталости при гарантированных значениях характеристик прочности и пластичности для основного металла и коэффициента снижения циклической прочности сварных соединений при температурах 20°С и .

2.6.2. Для основных материалов и их сварных соединений и антикоррозионных наплавок, предназначенных для работы при температурах выше , должны быть представлены кривые усталости и коэффициенты снижения циклической прочности сварных соединений для гарантированных характеристик кратковременной и длительной прочности и пластичности с учетом времени эксплуатации материала в интервале циклов от до .

Указанные кривые должны быть представлены в интервале температур от до ()°С через каждые 50°С.

2.6.3. При представлении нового материала должно быть подтверждено отсутствие снижения циклической прочности вследствие контакта с рабочими средами, деформационного старения, наводороживания, нейтронного облучения или должны быть представлены количественные данные по учету влияния этих факторов на циклическую прочность для расчетных температур и интервала их изменения в процессе нагружения при заданных числе циклов и длительности эксплуатации. Если материал предназначен для работы в условиях, когда влияние того или иного фактора из числа вышеперечисленных заведомо отсутствует, то это должно быть специально указано в отчете об аттестационных испытаниях, и представление соответствующих данных в этом случае не требуется.

2.7. Характеристики коррозионной стойкости

При представлении новых материалов должны быть указаны:

1) для основного металла и его сварных соединений - значения скорости сплошной коррозии и характер сопротивления язвенной коррозии (развитие глубины язв), а также коррозии под напряжением в рабочих средах при предполагаемых режимах эксплуатации (включая стояночные режимы);

2) для коррозионно-стойких сталей и их сварных соединений дополнительно к данным по п. 1) - подтверждение стойкости против межкристаллитной коррозии.

3. Требования к оформлению и содержанию аттестационных отчетов

3.1. После завершения испытаний должен быть представлен отчет, содержащий данные исследований и гарантированные характеристики, предусмотренные п. 2 Приложения 11, а также стандарты или технические условия на полуфабрикаты и сварочные материалы.

3.2. Все сведения, характеристики и показатели должны представляться в виде таблиц, графиков и сопроводительного текста с указанием методик проведения испытаний (или ссылок на документы, где содержится описание методик), типов образцов, зон их вырезки, ориентации в полуфабрикате или сварном соединении.

3.3. Допускается в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации материала с учетом степени отличия (сходства) характеристик новых и аналогичных, допущенных к применению материалов, сокращать объем сведений по сравнению с полным объемом, предусмотренным настоящим приложением.

3.4. Количество проведенных кратковременных и длительных испытаний, их продолжительность, а также число исследованных плавок, типоразмеров полуфабрикатов должно быть достаточным для достоверного определения соответствующих характеристик, их зависимости от температуры и других факторов, оценки пределов разброса данных с учетом влияния допускаемых отклонений в химическом составе материалов и в технологии изготовления полуфабрикатов и изделий.

3.5. Рекомендуется до проведения испытаний составить программу аттестационных испытаний и согласовать ее с головной организацией по разработке настоящих Правил и головной межведомственной материаловедческой организацией.