Дослідження мікроструктури проводяться у випадках:
а) якщо незадовільні результати вимірювання твердості металу;
б) за необхідності встановлення причин виникнення здуттів, випинань чи інших дефектів, що впливають на роботу реактора;
в) згідно з підпунктом 4.3.2 пункту 4.3 розділу IV цього Порядку;
г) незалежно від терміну служби у разі порушень режимів експлуатації, що можуть призвести до зміни структури та властивостей металу.
Контроль та оцінка мікроструктури виконуються відповідно до вимог ГОСТ 1763-68 "Сталь. Методы определения глубины обезуглероженного слоя" (далі - ГОСТ 1763-68), ГОСТ 1778-70 "Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений" (далі - ГОСТ 1778-70), ГОСТ 5639-82 "Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна" (далі - ГОСТ 5639-82), ГОСТ 8233-56 "Сталь. Эталоны микроструктуры" (далі - ГОСТ 8233-56).
Визначення характеристик мікроструктури має виконуватися при 100- і 500- кратному збільшенні (як правило).
У разі вивчення мікроструктури металу ділянок зі значним перегрівом та з підвищеною чи зниженою твердістю вона має порівнюватися зі структурою металу ділянок, де таких відхилень не спостерігається.
Результати металографічного контролю оформлюються у вигляді науково-технічного звіту, складеного відповідно до вимог ДСТУ 3008-95 "Документація. Звіти у сфері науки і техніки. Структура і правила оформлення" (далі - ДСТУ 3008-95). До звіту долучають графічні матеріали (фотографії, рисунки, графіки, таблиці тощо) для унаочнення встановленої мікроструктури металу і її характерних особливостей. У звіті також зазначаються відомості про фахівців, які виконували контроль, і номери їх посвідчень.
4.3.10. Лабораторні дослідження металу здійснюються з метою встановлення відповідності фізико-механічних властивостей вимогам НД і виявлення змін, що виникли внаслідок тривалої експлуатації у середовищі з вмістом водню або у разі порушення нормальних умов роботи.
Лабораторні дослідження металу проводяться у випадках:
а) тривалого перегрівання стінки при температурах вище розрахункових, що за умов безпосереднього контакту металу з середовищем із вмістом водню призводить до зміни властивостей матеріалу і виникнення водневої корозії;
б) незадовільних результатів вимірювання твердості металу за даними діагностики;
в) якщо за даними неруйнівного металографічного контролю виявлені мікроструктури, які не відповідають вимогам технічних документів на метал у вихідному стані;
г) за наявності випинань, здуттів, розшарувань та інших дефектів, що впливають на роботу посудини, якщо причина їх виникнення за допомогою неруйнівного металографічного контролю не з'ясована;
ґ) якщо настав термін проведення дослідження металу, вказаний в експертному висновку за результатами попереднього обстеження.
Зразки для лабораторних досліджень виготовляють з темплетів, які можуть бути наскрізними і ненаскрізними. Місце вирізання темплета визначається фахівцем, що виконує експертне обстеження, і погоджується з роботодавцем. Це місця в елементах конструкції, які мали найбільш тривалий контакт технологічного середовища з матеріалом (під дефектною ділянкою покриву), а також найбільш високу в даній конструкції температуру стінки (за показаннями термопар).
Ненаскрізний темплет вирізається у разі необхідності виконання металографічного контролю і хімічного аналізу. Якщо виникає необхідність у проведенні механічних випробувань, вирізають наскрізний темплет. Не допускається вирізання наскрізного темплета діаметром більше 110 мм.
При вирізанні темплета слід враховувати вимоги ОТУ 1-79 "Сосуды и аппараты. Общие технические условия на ремонт корпусов" (далі - ОТУ 1-79), згідно з яким мінімальна відстань кромки отвору в стінці корпусу реактора (штуцера) від зварного шва дорівнює величині, яка не менша за трикратну товщину стінки корпусу (штуцера). Процедура вирізання темплета і заварювання отвору у стінці корпусу, днища чи штуцера реакторів із вуглецевих і низьколегованих марганцевистих сталей наведена у додатку 6 до цього Порядку. Для реакторів із хромомолібденових і двошарових сталей технологію вирізання темплета необхідно розробляти у кожному конкретному випадку.
На кожен темплет роботодавець складає паспорт за формою, наведеною у додатку 7 до цього Порядку, до якого долучає ескіз об'єкта із зазначенням місця вирізання. Темплети із паспортом, копіями щорічних звітів про температуру стінок корпусу і штуцерів (форма звіту наведена у додатку 5 до цього Порядку) направляються на дослідження в експертну організацію, що зазначена в пункті 2.5 розділу II цього Порядку. За результатами досліджень робиться висновок щодо наявності водневої корозії (зневуглецювання і зниження твердості) та можливості подальшої експлуатації об'єкта.
Допускається вирізання темплета з корпусу чи штуцера замінити вирізанням котушки трубопроводу реакторного блока. Таке рішення повинно бути обґрунтовано фахівцями, що проводять експертне обстеження.
Лабораторні дослідження металу передбачають:
а) аналіз хімічного складу і карбідний аналіз. Таке дослідження проводять з метою встановлення відповідності хімічного складу паспортним даним (або вимогам діючих стандартів) та виявлення змін вмісту вуглецю внаслідок зневуглецювання в результаті водневої корозії. Хімічний склад металу визначається за допомогою стандартних методів аналізу відповідно до вимог НД.
Для визначення хімічного складу відбираються проби металу у вигляді стружки, яку отримують безпосередньо з поверхні об'єкта у таких місцях:
у реакторів з торкрет-бетонним футеруванням - із внутрішньої поверхні під дефектною ділянкою покриву;
у реакторів без торкрет-бетонного футерування - із зовнішньої поверхні (за потреби із внутрішньої поверхні) обичайок, днищ, штуцерів. Для однотипних елементів достатньо однієї проби;
у зонах, де за показанням поверхневих термопар була максимальна температура стінки;
у місцях незадовільних показань твердості;
у зварних з'єднаннях - від основного і наплавленого металу.
Для запобігання попаданню в пробу металу різного роду забруднень поверхня металу повинна бути зачищена до металевого блиску. Відбирання стружки виконується шляхом свердлування сухим чистим свердлом без застосування охолоджувальних емульсій чи мастил. При цьому діаметр і глибина отвору на поверхні посудини мають бути не більше 5 мм;
б) металографічне дослідження мікроструктури і визначення наявності водневої корозії. Такі дослідження потрібно проводити на шліфах, виготовлених із темплета. Якщо темплет містить зварний шов, то шліф для дослідження повинен охоплювати весь переріз шва, а також зони термічного впливу та прилеглі до них ділянки основного металу.
Допускається виготовлення металографічних шліфів на зразках, вирізаних для інших видів контролю стану металу, таких як механічні випробування, за умови дотримання вимог розділу IX цього Порядку.
Металографічні дослідження передбачають:
вивчення макроструктури, виявлення недопустимих дефектів за ГОСТ 10243-75;
вивчення мікроструктури основного металу та різних ділянок зварного з'єднання, визначення розміру зерен згідно з ГОСТ 5639-82;
визначення неметалевих включень, вивчення їх розподілу згідно з ГОСТ 1778-70;
визначення величини зневуглецьованого шару згідно з ГОСТ 1763-68.
Визначення характеристик мікроструктури має виконуватися при 100- і 500- кратному збільшенні (як правило);
в) механічні випробування. Обов'язковими є випробування на розтяг при температурі від 15 до 30° C і розрахунковій температурі стінки корпусу реактора, випробування на ударний згин при температурі від 15 до 30° C і розрахунковій температурі стінки корпусу реактора, а також визначення твердості.
За необхідності додатково до вказаного проводять випробування металу на в'язкість руйнування і тривалу міцність.
Зразки для механічних випробувань мають відповідати таким вимогам:
технологія виготовлення зразків не повинна суттєво впливати на структурний стан та спричиняти наклепування;
для наміченої серії випробувань технологія виготовлення однотипних зразків повинна бути однаковою;
нагрівання зразка під час його виготовлення не повинно призвести до структурних змін та фізико-хімічних перетворень у металі;
поверхня робочої частини зразка після механічної обробки в зоні вимірювання повинна бути гладкою й однорідною, не мати слідів тріщин, корозії, кольорів мінливості та інших дефектів;
завершальні технологічні операції чистової обробки (тонке точіння, шліфування, полірування та припуски на них) повинні звести до мінімуму деформацію поверхні зразка (наклепування); мають бути видалені задирки на головках і бокових гранях зразка;
забороняється випрямляти чи рихтувати зразки.
Випробування на розтяг потрібно виконувати відповідно до ГОСТ 1497-84 "Металлы. Методы испытаний на растяжение" (далі - ГОСТ 1497-84), ГОСТ 9651-84 "Металлы. Методы испытаний на растяжение при повышенных температурах" (далі - ГОСТ 9651-84) та ГОСТ 28870-90 "Сталь. Методы испытания на растяжение толстолистового проката в направлении толщины" (далі - ГОСТ 28870-90). При кожній температурі випробовують не менше трьох зразків. За результатами випробувань визначають тимчасовий опір, умовну границю плинності, відносне видовження та відносне звуження.
Випробування на ударний згин потрібно виконувати відповідно до ГОСТ 9454-78 "Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах" (далі - ГОСТ 9454-78), а на схильність металу до механічного старіння - за ГОСТ 7268-82 "Сталь. Метод определения склонности к механическому старению по испытанию на ударный изгиб" (далі - ГОСТ 7268-82). Ударна в'язкість при кожній температурі випробувань визначається за даними випробувань трьох - п'яти зразків.
Випробування на твердість за Брінеллем, Роквеллом чи Віккерсом виконують згідно з ГОСТ 9012-59 "Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю" (далі - ГОСТ 9012-59), ГОСТ 9013-59 "Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу" (далі - ГОСТ 9012-59), ГОСТ 2999-75 "Металлы. Метод измерения твердости алмазной пирамидой по Виккерсу" (далі - ГОСТ 2999-75) відповідно та ГОСТ 22761-77 і ГОСТ 22762-77.
Характеристики тріщиностійкості визначаються згідно з ГОСТ 25.506-85 "Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении" (далі - ГОСТ 25.506-85).
Випробування на тривалу міцність повинно проводитися відповідно до ГОСТ 10145-81 "Металлы. Метод испытания на длительную прочность" (далі - ГОСТ 10145-81).
Механічні властивості зварного з'єднання потрібно визначати за методами, встановленими ГОСТ 6996-66 "Сварные соединения. Методы определения механических свойств" (далі - ГОСТ 6996-66).
Показники механічних властивостей визначаються як середнє арифметичне результатів, що отримані при випробуванні заданої кількості зразків. Загальний результат випробувань вважають незадовільним, якщо результати випробувань хоча б одного із зразків нижчі, ніж встановлені нормою: щодо тимчасового опору це складає більше ніж 10 %, щодо ударної в'язкості - більше ніж 10 Дж/см 2.
Кількість проведених випробувань має бути достатньою для достовірного визначення відповідних характеристик і їх залежності від експлуатаційних факторів, оцінки границь розкиду даних з урахуванням впливу відхилень, що допускаються в хімічному складі матеріалу і в технології виготовлення напівфабрикату чи виробу.
Якщо результати випробувань не задовольняють хоча б один із перевірених показників, допускається проведення повторних випробувань при збільшенні кількості зразків у два рази. Якщо ж і після цього отримано результати, що не відповідають встановленим нормам, то ухвалюється рішення про незадовільну якість металу.
Результати лабораторних досліджень оформлюються у вигляді науково-технічного звіту, складеного відповідно до вимог ДСТУ 3008-95, який має містити дані досліджень. Усі відомості про матеріали, характеристики і показники мають бути представлені у вигляді таблиць, графіків, рисунків, фотографій тощо та супроводжувального тексту з указанням методик проведення випробувань, типу зразків, зон їх вирізання.
4.4. Аналіз результатів контролю і проведення розрахунків на міцність:
4.4.1. Отримані в результаті контролю дані щодо геометричних розмірів і властивостей металу елементів об'єкта порівнюються з паспортними даними. Виявлені відхилення розмірів і дефекти порівнюються з такими, що відповідають вимогам ГСТУ 3-17-191-2000 "Посудини та апарати стальні зварні. Загальні технічні умови" (далі - ГСТУ 3-17-191-2000) та НД за нормами оцінки якості.
4.4.2. Перевірний розрахунок на міцність потрібно проводити з використанням отриманих при обстеженні фактичних даних з урахуванням усіх розрахункових навантажень і режимів експлуатації відповідно до вимог чинних НД і ОМД, у тому числі ДСТУ 4046-2001, ГОСТ 14249-89 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность" (далі - ГОСТ 14249-89), ГОСТ 24755-89 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий" (далі - ГОСТ 24755-89), ГОСТ 25215-82 "Сосуды и аппараты высокого давления. Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность" (далі - ГОСТ 25215-82), ГОСТ 25859-83 "Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках" (далі - ГОСТ 25859-83), ОСТ 108.031.08-85 "Котлы стационарные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность. Общие положения по обоснованию толщины стенки" (далі - ОСТ 108.031.08-85), а також НД щодо розрахунків на міцність посудин та апаратів, що працюють у корозійноактивних середовищах із вмістом сірководню.
До основних розрахункових навантажень належать:
а) внутрішній тиск;
б) температурна дія.
До основних розрахункових режимів експлуатації належать:
а) пуск;
б) стаціонарний режим;
в) зупинка;
г) гідро- чи пневматичні випробування;
