Üzemelő nyomástartó berendezések szilárdsági elemzése

Átírás

1 Országos Atomenergia Hivatal sz. útmutató Üzemelő nyomástartó berendezések szilárdsági elemzése Verzió száma: január

2 Kiadta: Dr. Rónaky József, az OAH főigazgatója Budapest, január A kiadvány beszerezhető: Országos Atomenergia Hivatal Nukleáris Biztonsági Igazgatóság Budapest

3 ELŐSZÓ A nukleáris biztonság szabályozási rendszerének hierarchiája a következő: 1. A legfelső szintet az atomenergiáról szóló évi CXVI. törvény képviseli. 2. A következő szintet alapvetően a törvény végrehajtására kiadott két kormányrendelet alkotja. A 114/2003. (VII. 29.) Korm. rendelet az Országos Atomenergia Hivatal (OAH) jogállását, míg a 89/2005. (V.5.) Korm. rendelet az OAH nukleáris biztonsággal összefüggő hatósági ügyekben lefolytatott eljárásainak általános szabályait határozza meg. Ez utóbbi melléklete a kiadott hét nukleáris biztonsági szabályzat, melyek közül négy az atomerőművekre, az ötödik az oktató és kutató atomreaktorokra, a hatodik a kiégett nukleáris fűtőelemek átmenetitárolólétesítményeire szabja meg a konkrét nukleáris biztonsági követelményeket, míg a hetedik az NBSZ-ekben alkalmazott speciális fogalmak definícióit adja meg. Ezektől a követelményektől eltérni csak a kormányrendeletben foglaltak szerint szabad. 3. Azt, hogy a szabályzatokban meghatározott követelmények teljesítésére milyen módszert ajánl az eljáró hatóság, a szabályozás következő szintje, az egyes szabályzatokhoz kapcsolódó útmutatók tartalmazzák. Ezeket az útmutatókat az OAH főigazgatója adja ki, és az időről időre felhalmozódott tapasztalatok alapján módosult, újabb kiadásaik jelennek meg. Az eljárás gyors és akadálymentes lefolytatásának érdekében a hatóság az engedélyeseket az útmutatókban foglalt ajánlások minél teljesebb követésére ösztönzi. 4. Konkrét berendezésekre, tevékenységekre, eljárásokra a leírt általános jellegű szabályozások mellett egyedi hatósági előírások, állásfoglalások is vonatkozhatnak. 5. A felsorolt szabályozásokat magától értetődően kiegészítik az engedélyesek, ill. más, a nukleáris energia alkalmazásában közreműködő szervezetek (tervezők, gyártók stb.) belső szabályozási dokumentumai, amelyeket a minőségirányítási rendszerükkel összhangban készítenek és tartanak karban. Az útmutatók alkalmazása előtt mindig győződjön meg arról, hogy a legújabb, érvényes kiadást használja-e. Az aktuális, érvényes útmutatókat az OAH honlapjáról ( töltheti le.

4 3.25. sz. útmutató 4/67 2. Verzió Tartalomjegyzék 1. BEVEZETÉS AZ ÚTMUTATÓ TÁRGYA ÉS CÉLJA VONATKOZÓ JOGSZABÁLYOK ÉS ELŐÍRÁSOK AZ ÚTMUTATÓ HATÁLYA Konstrukciós előírások terjedelme Szabványbázis Szilárdsági megfelelőség és a nyomástartás integritásának igazolása Nem ASME szerint konstruált rendszerek szilárdsági elemzése A megengedhető feszültségeket közvetlenül befolyásoló konstrukciós eltérések megítélése A megengedhető feszültségeket közvetlenül nem befolyásoló konstrukciós eltérések megítélése MEGHATÁROZÁSOK DEFINÍCIÓK AZ ÚTMUTATÓ HATÁLYA ALÁ TARTOZÓ TÉTELEK ÉS ELLENŐRZÉSI KRITÉRIUMAIK KOMPONENSEK Általános ajánlások (NB-,NC-3100) Terhelési állapotok Hőfeszültségek számítása Speciális terhek Földrengés Rezgések Vízütés Eróziós-korróziós hatások Szabványos gyártmányok Szilárdsági elemzés kritériumai Class 1 kód osztályra Tervellenőrzés elemzéssel. Elfogadási követelmények Tartályok NB Nyílások és megerősítések Hegesztési varratok Szivattyúk NB

5 3.25. sz. útmutató 5/67 2. Verzió Ridegtörés NA 100-nál nagyobb belépő csonkú szivattyúk NA 100 vagy annál kisebb belépő csonkú szivattyúk Szelepek NB NA 100-nál nagyobb belépő csonkú szelepek NA 100 vagy annál kisebb belépő csonkú szelepek Az NB (d) (3) alatt hivatkozott Appendix II. előírásainak értelmezése Rugóterhelésű nyomáscsökkentő szelepek Ridegtörés Csővezetékek NB Ridegtörés Feszültségelemzés az NB-3650 szerint, nem ASME szerint tervezett csővezetékre Szilárdsági elemzés kritériumai Class 2 kód osztályra Általános ajánlások Tartályok Hegesztési varratok Szivattyúk NC Szelepek NC Csővezetékek NC Feszültségelemzés az NC-3650 szerint, nem ASME szerint tervezett csővezetékre Elektromos és mechanikus átvezetések NC Atmoszférikus tárolótartályok NC Kisnyomású tárolótartályok (0-103 kpa) TARTOZÉKOK Nyomástartó funkciójú tartozékrész Tartók, támaszok Reaktortartály zónatartó szerkezetei EGYÉB SPECIÁLIS TÉTELEK Tömítőegységek Követelmények Class 1 kód osztályra vonatkozóan Követelmények Class 2 kód osztályra vonatkozóan 26

6 3.25. sz. útmutató 6/67 2. Verzió 4. MÉRETADATOK ADATHIÁNY KEZELÉSE MÉRET- ÉS ALAKHIBÁK MEGENGEDETT FESZÜLTSÉGEK SZÜKSÉGES ANYAGJELLEMZŐK KÖRE ÜZEMELŐ NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKBEN ALKALMAZOTT ANYAGOK Meghatározás Anyagjellemzők bizonylati követelményei Tervezési hőmérséklet (T) Megengedett feszültségek számítása Megengedett Tervezési Feszültség Intenzitása (MTFI) Megengedett Tervezési Feszültség (MTF) ÜZEMELŐ RENDSZEREKBEN ALKALMAZOTT NEM NYOMÁSTARTÓ ANYAGOK Meghatározás Anyagjellemzők bizonylati követelményei Megengedett feszültségek számítása Megengedett Tervezési Feszültségintenzitás(MTFI) Megengedett Tervezési Feszültség (MTF) SZILÁRDSÁGCSÖKKENTŐ TÉNYEZŐK Hegesztett kötések Keresztmetszet-csökkenés Tompa, szög alatti és T varratok Hibák javítási követelményei KIFÁRADÁSELEMZÉSEK MEGHATÁROZÁSOK Kifáradási feszültségamplitúdó Class 1 komponensek Class 2 komponensek FSRF tényezők Halmozódó károsodási tényező VIZSGÁLATBA BEVONT HELYEK KIJELÖLÉSE MEGENGEDETT ÉLETTARTAM KIHASZNÁLÁSI KRITÉRIUM 36

7 3.25. sz. útmutató 7/67 2. Verzió Az ASME BPVC Sect. XI. IWB-3740, Appendix L szerinti megfelelőség igazolása Kifáradás- monitorozási program MEGENGEDETT FESZÜLTSÉGAMPLITÚDÓK A CIKLUSSZÁM FÜGGVÉNYÉBEN A meghatározás lépései ASME szerinti tervezési kifáradási görbe felvétele PNAE szerinti tervezési kifáradási görbe felvétele Hegesztett kötések kifáradási görbéje Alsó burkoló görbék képzése Bizonylati követelmények KIFÁRADÁSI SZILÁRDSÁGOT CSÖKKENTŐ TÉNYEZŐ (FSRF) Meghatározás FSRF meghatározása ismert feszültségkoncentrációs tényező esetén FSRF meghatározása varratminősítés alapján Class 1 csővezetékvarratok FSRF tényezői Class 2 csővezetékvarratok FSRF tényezői KÖRNYEZETI HATÁS FIGYELEMBEVÉTELE (F EN ) A figyelembe vett tényezők értelmezése Kéntartalom Hőmérséklet Oxigéntartalom Terhelésváltozási sebesség Szén- és alacsonyan ötvözött acélok Szénacélok Alacsonyan ötvözött acélok A szén- és alacsonyan ötvözött acélokra vonatkozó formulák értelmezése Ausztenites acélok Az ausztenites acélokra vonatkozó formula értelmezése RIDEGTÖRÉSI BIZTONSÁG IGAZOLÁSA KIVÉTELEK Class 1 kód osztályú komponensek Class 2 kód osztályú komponensek 47

8 3.25. sz. útmutató 8/67 2. Verzió 7.2. FERRITES TÍPUSÚ ACÉLBÓL KÉSZÜLT NYOMÁSTARTÓ KOMPONENSEK Ridegtörés-igazolás követelményei Kivételek az elemzés alól Ütőmunk- követelmények Class 2 komponensekre Törési szívósság a hőmérséklet függvényében Biztonsági tényezők A és B üzemi terhelési szintek Nyomáspróba C és D üzemi terhelési szintek és nem várt üzemi események Maradófeszültségek Plattírozás Varratok CSAVAROK Kivételek Ütővizsgálati követelmények TARTÓK, TÁMASZOK Kivételek Ütővizsgálati követelmények AZ ELEMZÉSEK VÉGREHAJTÁSA TERVEZŐI FELELŐSSÉG Ellenőrzési kritériumok Kiválasztás Konstrukciós követelményrendszer Tervezési specifikáció összeállítása Üzemelő berendezésre vonatkozó kitételek Eredmények értékelése ELEMZÉSEK MEGBÍZHATÓSÁGÁNAK IGAZOLÁSA Számítási formulák, módszerek, modellek kiválasztása A számítás megengedhető hibája Számítási hibakategóriák Nem megengedhető hibák Biztonsági kritérium félreértett vagy hibás interpretációja Hibás számítási eredmények az alkalmazott számítógépi program vagy adatátvitel hibája miatt Hibás értékek vannak az elemzés kiinduló adatai között 56

9 3.25. sz. útmutató 9/67 2. Verzió Helytelen számítási modellek alkalmazása Megengedhető hibák Közelítő számítási formulák alkalmazása Végeselemmodell approximációs hiba DOKUMENTÁLÁS Reprodukálhatóság követelménye Érvényesség igazolása Üzemeltetést korlátozó szilárdsági feltételek kijelölése ASME szerinti tartalmi követelmények figyelembevétele ÁBRÁK HIVATKOZÁSOK 66

10 3.25. sz. útmutató 10/67 2. Verzió 1. BEVEZETÉS 1.1. Az útmutató tárgya és célja Jelen útmutató az atomerőművek biztonsági osztályba sorolt nyomástartó rendszerei és rendszerelemei tervezése és ellenőrzése céljából végzett szilárdsági elemzések elkészítéséhez ad ajánlásokat, értelmezi a módszertanra vonatkozó hatósági elvárásokat, és ezzel elősegíti az érvényes jogszabályokban előírt nukleáris biztonsági kritériumok teljesülését. Az útmutató hatálya alá eső szilárdsági elemzések célja annak igazolása, hogy az elemzés tárgyát képező szerkezeti elemek a tervezési specifikációban meghatározott terheket az atomerőművektől elvárandó biztonsággal képesek viselni, meghatározott üzemidőn belül. Az útmutató tartalmazza, hogy a szabályzatokban meghatározott követelmények teljesítésére milyen módszert ajánl az eljáró hatóság. Az útmutató az atomerőművi nyomáshatároló rendszerek szilárdsági méretezése és ellenőrzése során követendő eljárást határozza meg. A nyomáshatároló rendszer részeinek tekintendő minden olyan szerkezeti elem, amelynek meghibásodása a nyomástartó képesség elvesztéséhez vezethet. Az útmutató hatálya alá tartozó rendszerek összetevőit és határait az 1. ábra jelöli ki. A felhasznált fogalmak értelmezését a 2. fejezet definíciós jegyzéke tartalmazza. Az útmutató szerinti kifáradási számítások kiterjednek az öregedés értékeléséhez szükséges halmozódó károsodási tényezők számítására. Hangsúlyozni kell azonban, hogy ezek a számítások nem fedik le teljes mértékben az öregedés kezelésével kapcsolatos problémákat Vonatkozó jogszabályok és előírások Az Országos Atomenergia Hivatal nukleáris biztonsággal összefüggő hatósági ügyekben történő eljárásáról szóló 89/2005. (V.5.) Korm. rendelet mellékleteként kiadott szabályzatok (NBSZ) 3. kötetének 3.053; és pontjai alapján: Szilárdsági elemzéssel kell igazolni, hogy a vizsgált teherviselő rendszerelem élettartama elegendően hosszú, figyelembe véve a teljes élettartam során lezajló folyamatokat is. Az elemzéseket igazolt

11 3.25. sz. útmutató 11/67 2. Verzió módszerekkel kell elvégezni, és szükség szerint modellvizsgálatokkal kell kiegészíteni. A szilárdsági elemzésekben felhasznált adatoknak konzervatív közelítésből kell származniuk. Figyelembe kell venni a szerkezeti anyagok degradációjához vezető anyagtulajdonságokat. A szilárdsági elemzések segítségével ki kell mutatni, hogy a) a szerkezeti anyagok szilárdsági tulajdonságai az öregedés és az üzemállapotra előírt biztonság figyelembevételével megfelelnek a normál üzemi és a tervezési üzemzavari állapotokban a számított maximális terheléseknek, b) a szerkezetben a feszültségintenzitás sehol sem haladhatja meg a kialakult hőmérséklethez tartozó törési szívósságot azaz a szerkezetben levő anyagfolytonossági hiányok nem terjedhetnek, c) tervezési üzemzavarok során a vizsgált rendszerelemek terhelése az elfogadható terhelési érték alatt marad. Továbbá kapcsolódik az útmutatóhoz az NBSZ 3. kötetének szerkezeti anyagokról szóló 4.8. fejezete, s ezen belül a pontja. A szerkezeti anyagok kiválasztásánál a felhasználási célnak megfelelő tervezési követelmények alapján figyelembe kell venni a fizikai és mechanikai tulajdonságaikat, a technologizálhatóságot, az üzemi és tervezési üzemzavari igénybevételek melletti megbízható üzemeltethetőséget, a tervezett élettartamot, a konstrukciós sajátosságokat, a technológiai folyamatból eredő sajátosságokat és a környezeti körülményeket. a) A fizikai-mechanikai tulajdonságok közül a tervezés során felmerült követelményeknek megfelelő terjedelemben a környezeti és a méretezési hőmérsékleten tekintetbe kell venni a szerkezeti, anyagszilárdsági és egyéb anyagjellemzőit. b) A technologizálhatóság követelményei a felhasználási céltól függően az alakíthatósági és hegeszthetőségi tulajdonságokra is terjedjenek ki. c) A megbízható üzemeltethetőség vizsgálata a minimális és maximális üzemi, illetve tervezési üzemzavari hőmérséklet, maximális üzemi nyomás garantált elviselésére terjedjen ki.

12 3.25. sz. útmutató 12/67 2. Verzió d) A tervezett élettartam figyelembevétele a ciklikus igénybevételek, a termikus öregedés és a neutronsugárzás hatására bekövetkező degradációs mechanizmusok és anyagtulajdonság-változások mellett a tartamszilárdság ellenőrzését jelenti. e) A konstrukciós sajátosságok körében az egymással érintkező szerkezeti anyagok összeférhetőségét, az ellenőrzési és rendszeres időközönkénti műszeres ellenőrzési lehetőségeket, valamint a javíthatóság feltételeit kell figyelembe venni. f) A technológiai folyamat sajátosságait. g) A környezeti paramétereket. Az engedélyes az útmutató alkalmazásánál figyelembe veszi, hogy az NBSZ 3. kötetében a tervezésre, méretezésre, az ellenőrzésre, illetve a konstrukció általános értelemben vett szilárdsági megfelelőségére vonatkozó követelmények teljesítését más útmutatók is támogatják. Ezek az útmutatók a konstrukció kialakításának, speciális terhekre vagy folyamatokra történő ellenőrzésének módszertanát, eljárásait írják le, amelyek az adott tárgykörben végzett szilárdsági számításokra speciális ajánlásokat tartalmaznak.

13 3.25. sz. útmutató 13/67 2. Verzió 1.3. Az útmutató hatálya Az útmutatóban előírt szabályok a már engedéllyel üzemeltetett (röviden: üzemelő) atomerőműben létesített nyomástartó rendszerek üzemidőhosszabbítási engedélykérelemhez szükséges szilárdsági elemzéseket szolgálják. Az útmutató új létesítmény tervezéséhez szükséges szilárdsági elemzésekhez nem ajánlott. Az útmutató hatálya a Class 1 és Class 2 konstrukciós kód osztályú A rendszerekre korlátozódik Konstrukciós előírások terjedelme Egy atomerőművi nyomástartó rendszer biztonságát a szilárdsági elemzések által megkövetelt kritériumok teljesülése mellett más konstrukciós megfontolások is szolgálják. A konstrukciós előírások fogalomkörébe az alábbiak tartoznak: a) Anyagtulajdonságok b) Tervezés (ennek része a szilárdsági elemzés) c) Gyártás d) Vizsgálatok (üzemelés előtti) e) Felügyelet (üzemeltetői időszakos vizsgálatok) f) Próbák g) Bizonylatok h) Túlnyomásvédelem A szilárdsági elemzés a konstrukciós biztonsági előírásrendszer integráns részét képezi, attól elválaszthatatlan. A szilárdsági megfelelőség megítélésénél alkalmazott megengedhető feszültségek megállapításának hátterében ott kell legyen az előbbiekben felsorolt, az üzemelő berendezés nyomástartásának biztonságára kiható műszaki követelményrendszer, amelynek előfeltételezésével állapították meg a nyomástartó falban megengedhető igénybevételeit. A Kód osztályok meghatározása: L útmutató

14 3.25. sz. útmutató 14/67 2. Verzió Szabványbázis Az útmutató alapját képező konstrukciós kód az ASME Boiler and Pressure Vessel Code (ASME BPVC, vagy röviden: ASME) 2001-es kiadásának vonatkozó kötetei 1, amely a nyomástartó rendszerek integritását biztosító konstrukciós követelményeket tartalmazza. Az útmutató hatálya alá tartozó követelményrendszer bázisát az és az 6.2 pontban hivatkozott ASME előírások képezik Szilárdsági megfelelőség és a nyomástartás integritásának igazolása Az ASME BPVC Sect. III. Division 1 Nukleáris berendezés komponensek konstrukciós szabályai kötet előírásai közül az egyes komponenstípusokra vonatkozó tervezési előírásokat az 1. ábra jelöli ki. Az ábrán feltüntetett kapcsolódási pontok: a) túlnyomásvédelmi funkcionális követelmények b) kapcsolódó épületszerkezet szilárdsági ellenőrzése nem tartoznak az útmutató terjedelmébe Nem ASME szerint konstruált rendszerek szilárdsági elemzése Az útmutató hatálya a már üzembe helyezett, de nem ASME szerint konstruált nyomástartó rendszerek szilárdsági ellenőrzésére terjed ki. Ennek megfelelően az engedélyes az alábbi kiegészítő elemzéseket végzi el A megengedhető feszültségeket közvetlenül befolyásoló konstrukciós eltérések megítélése Idetartoznak az anyagtulajdonságok, tervezés, gyártás, szerelés és bizonylatolás területén mutatkozó eltérések az ASME követelményektől. Ezeket az útmutató vonatkozó fejezetei részletezik A megengedhető feszültségeket közvetlenül nem befolyásoló konstrukciós eltérések megítélése A Szilárdsági Elemzési Jelentéshez mellékeli annak igazolását, hogy az ASME szerinti konstrukciós követelményekkel egyenértékű előírásokat alkalmaztak az pontban felsorolt területeken. Ezek közül kiemelten kezeli az alábbi két követelményrendszer szerinti, vagy azzal egyenértékű megfelelőség igazolását:

15 3.25. sz. útmutató 15/67 2. Verzió a) Túlnyomásvédelem (NB-,NC-,ND 7000 cikkelyek) b) Időszakos Ellenőrzések (ASME BPVC Sect. XI.) Az igazolás módja nem tartozik az útmutató terjedelmébe, de ennek megléte és hatósági elfogadása előfeltétele a Szilárdsági Elemzési Jelentés érvényességének.

16 3.25. sz. útmutató 16/67 2. Verzió 2. MEGHATÁROZÁSOK 2.1. Definíciók Tekintettel arra, hogy a jelen útmutató bázisa az ASME BPVC, ezért az itt használt fogalmakat, műszaki kifejezéseket is ennek kell megfeleltetni. Ebben a fejezetben azokat a magyar nyelvben más értelemben is használt fogalmakat azonosítjuk, melyeknek a jelen útmutató specifikus tartalmat ad. Jelen fejezet a 89/2005. (V. 5.) Korm. rendelet 7. számú mellékletében ismertetett meghatározásokat nem tartalmazza. Konstrukció A nyomástartó rendszerek anyagválasztására, tervezésére, gyártásra, vizsgálatára, ellenőrzésére, próbáira, bizonylatolására és túlnyomásvédelemére vonatkozó műszaki tevékenység, amelyre az ASME szabályai vonatkoznak (l.: ASME BPVC III. Foreword). Szilárdságcsökkentő hatás Mindazon hatások, amelyek az anyag szilárdsági tulajdonságait kedvezőtlen irányban változtatják meg, de az anyagtulajdonságok figyelembevételének alapját képező mérések során nem vettek figyelembe. Idetartoznak az állandó jellegű és a kifáradást okozó ciklikus terhekkel szembeni ellenálló képesség csökkenésére ható tényezők. Nyomáshatároló komponens (röviden: komponens) A nyomáshatároló rendszer külön egységként gyártott összetevője, amelyet a rendszer többi komponenséhez körvarrattal vagy csavarkötéssel egyesítenek. A komponensnek lehetnek nyomáshatároló és nem nyomáshatároló szerkezeti elemei. ASME meghatározások: NB-, NC-1000 Nyomáshatároló rendszer. Jelölése: R Egy nyomáshatároló rendszerhez tartoznak mindazon komponensek, amelyekben levő közeg áramlása akadálytalan egyik komponensből a másikba. Szükség esetén az R nyomását egy vagy több túlnyomásvédelmi eszköz korlátozza. A rendszer végpontjai elzáró szerelvényekkel csatlakozhatnak más nyomáshatároló rendszerekhez. ASME Meghatározás: NB-, NC-7111.

17 3.25. sz. útmutató 17/67 2. Verzió Nyomáshatároló szerkezeti elem. Jelölése: SzE A komponens mindazon szerkezeti elemei, amelyeknek a nyomással arányos terhelés viselésében számottevő szerepük van, meghibásodásuk a nyomástartó képesség elvesztésével jár. Meghatározás: NB-, NC-, ND A SzE az a legkisebb egység, amelyre egy adott kód osztály szerinti előírásait alkalmazzák. Az NCA-2000 szerint: a) Class 1 osztályba tartoznak az NB alszekció szerint konstruált SzE-k b) Class 2 osztályba tartoznak az NC alszekció szerint konstruált SzE-k c) Class 3 osztályba tartoznak az ND alszekció szerint konstruált SzE-k A fenti definícióból következően egy komponens állhat különböző osztályba sorolt SzE-kből. Az ilyen komponenseket többosztályba soroltnak nevezzük. Többosztályú komponens ASME meghatározása: NCA-2133 szerint Tartók, támaszok Azon szerkezeti elemek, amelyeknek nincs nyomástartó funkciójuk, de részt vesznek a komponensek megfogásához, megtámasztásához szükséges terhelések átadásában a komponens és az épületszerkezet között. ASME meghatározás: NF alszekció szerint. Szilárdsági Elemzési Jelentés A vizsgálat tárgyát képező SzE-k szilárdsági megfelelőségét igazoló dokumentum, amelynek tartalma megfelel a 8.3 pontban foglaltaknak. Tervezési specifikáció A nukleáris berendezés konstrukciójához szükséges műszaki megalapozást tartalmazó dokumentum, amely a VBJ-ben megadott elemzéseken és értékeléseken alapul (l. az amerikai előírásokban: 10 CFR50_36). Az általános tartalmi követelményeket az NCA-3250 foglalja össze. A komponensekre vonatkozó tartalmi követelményeket a Sect. III. Div 1. Appx. B, tartókra az Appx. J részletezi.

18 3.25. sz. útmutató 18/67 2. Verzió 3. AZ ÚTMUTATÓ HATÁLYA ALÁ TARTOZÓ TÉTELEK ÉS ELLENŐRZÉSI KRITÉRIUMAIK A nyomáshatároló rendszer elemeinek az ASME szerinti osztályozását és az elemeket elválasztó elvi határok kijelölését az 1. ábra foglalja össze. Ezek közül az útmutató csak a Class 1 és Class 2 kód osztályú rendszer komponenseivel és tartozékaival foglalkozik. A szerkezeti elemek megfelelőségét igazoló kritériumok kiválasztásánál és alkalmazásánál a jelen fejezetben foglaltakon kívül az engedélyes az útmutató teljes tartalmát figyelembe veszi Komponensek Meghatározás: a 2. fejezet szerint. Két komponens közötti határ kijelölése: NB-,NC-1131 szerint. Komponens és tartozék közötti határ kijelölése: NB-,NC-1132 szerint Általános ajánlások (NB-,NC-3100) Terhelési állapotok Az NB-,NC-3110 ben felsorolt terhelési állapotokat a komponens tervezési specifikációja, vagy a már üzembe helyezett komponenseknél az engedélyes által összeállított terheléskatalógus alapján veszik figyelembe. A Szilárdsági Elemzési Jelentés elfogadási feltétele, hogy a komponensre figyelembe vett terhelések nem lehetnek kisebbek az engedélyes hatályos Műszaki Üzemeltetési Szabályzatában (MÜSZ, vagy újabb nevén: ÜKF, l útmutató) megállapított felső korlátoknál. Az engedélyes a figyelembe vett terheléseket és üzemeltetési korlátokat a Szilárdsági Elemzési Jelentésben részletezi az alábbi üzemi terhelési szint csoportosításában: a) Tervezési paraméterek: tervezési hőmérséklet, -nyomás, mechanikai terhelések b) NB-,NC-3133 szerinti A, B, C, D (Service Level) üzemi terhelési szintekbe sorolt terhek és üzemeltetési korlátozások paraméterei A tervezési paraméterek megállapításánál az NCA szerinti feltételeknek teljesülni kell.

19 3.25. sz. útmutató 19/67 2. Verzió c) Próbaállapotok: (NB-,NC-6000) szerint végrehajtott szilárdsági nyomáspróba (Pressure Test) hőmérséklet és nyomás paraméterei Az indítás alatt végzett tömörségi nyomáspróba alatti terhelést az A terhelési szintre vonatkozó követelmények szerint értékeli Hőfeszültségek számítása A szilárdsági elemzésekben a hőfeszültséget az ASME komponens specifikus előírásaiban megadott módon veszi figyelembe. A számítás általános követelményeit tekintve az ASME III. Div 1. A-7000 cikkelyének előírásai az irányadók. Az A-7120 (3) bekezdésében felsorolt hőfizikai anyagjellemzőket elsődlegesen a tervezői, gyártóművi dokumentumokban megadott adatok figyelembevételével lehet felvenni. A VVER440/213 típusú atomerőműben leggyakrabban előforduló anyagok alkalmazható hőfizikai jellemzőit az 1. Melléklet tartalmazza. Ha az adott anyag besorolható az ASME Sect. II: Part D kötet valamelyik anyagcsoportjába, akkor alkalmazhatók a TCD táblázatban megadott értékek is Speciális terhek Földrengés A terheléseket a 3.2. útmutatóban meghatározott módon veszik fel, az adott komponens földrengés biztonsági osztályba sorolásának függvényében. A 3.2. útmutató szerinti SL-1 szintű földrengéssel (OBE, Operational Basis Earthquake) képzett teherkombinációkat a B üzemi szintbe sorolva értékeli. Az SL-2 (SSE, Safe Shutdown Earthquake) földrengéssel képzett teherkombinációkat a D üzemi szintbe sorolva lehet értékelni. Magasabb (A,B, C) besorolás is megengedett Rezgések A nyomástartó rendszer konstrukciója biztosítja, hogy az üzemközbeni rezgésekből, lengésekből adódó ciklikus terhelésnek a halmozódó károsodási tényezőre vonatkozó járuléka elhanyagolható legyen. Az erre vonatkozó konstrukciós és monitorozási módszerek, kritériumok nem képezik a jelen útmutató tárgyát, de a Szilárdsági Elemzési Jelentés elfogadásának feltétele, hogy a vibráció kezelésének módját az engedélyes bemutassa.,

20 3.25. sz. útmutató 20/67 2. Verzió Vízütés A nyomástartó rendszerek konstrukciója biztosítja, hogy a csővezetékek hirtelen zárásából, nyitásából vagy a telítési állapotnál kisebb hőmérsékletű gőztér instabil kondenzációja által keltett nyomáshullám (vízütés) elhanyagolható legyen a rendszerelemek terhelése szempontjából. Az erre vonatkozó konstrukciós módszerek, kritériumok nem képezik a jelen útmutató tárgyát Eróziós-korróziós hatások Üzemelés során a rendszerelemek falvastagsága a fallal érintkező közeg kémiai és áramlási tulajdonságainak függvényében csökkenhet. Ennek figyelembevételével a falvastagságot szükség esetén komponensenként vagy szerkezeti elemenként differenciáltan pótlékolni kell az itt hivatkozott megfelelőségi kritériumokban számításba vett falvastagságokhoz képest. A falvastagság pótlékolására irányadók: a) A PNAE G szilárdsági normák 4. fejezete b) Helyspecifikus, tényleges üzemi falvastagság-csökkenési adatok felső határértékének figyelembevétele. Tekintettel arra, hogy a tervezési élettartam végéig szükséges korróziós ráhagyás mértékét tervezéskor előre nem ismert hibával terhelten lehet becsülni, az engedélyes az időszakos ellenőrzési program keretében az eróziós-korróziós hatás következtében létrejött tényleges falvastagság csökkenést kezeli. A kezelésmód nem képezi a jelen útmutató tárgyát, de a Szilárdsági Elemzési Jelentés elfogadásának feltétele, hogy az erre vonatkozó időszakos ellenőrzési programot az engedélyes bemutassa A Szabványos gyártmányok Az NB-, NC-3132 ben hivatkozott szabványoknak megfelelő gyártmányokra nem kell szilárdsági elemzést végezni, ha azt a komponensspecifikus ASME követelmények nem írják elő. A szabványos termékekre vonatkozóan az engedélyes igazolja a pontban felsoroltak közül az azon terhekkel szembeni biztonságot, amelyeket a termékszabvány nem vett figyelembe. A A program tartalmi követelményeire irányadónak tekinthető az NRC Inspeciton Manual számú eljárása

21 3.25. sz. útmutató 21/67 2. Verzió Szilárdsági elemzés kritériumai Class 1 kód osztályra Tervellenőrzés elemzéssel. Elfogadási követelmények Az NB-3211-ben felsorolt követelmények teljesülnek az alábbi kiegészítő feltételekkel, eltérésekkel: a) NB-3211 a) Feszültségintenzitás-korlátozások A korlátozások kiértékeléséhez szükséges tervezési feszültségintenzitás (NB ) számításához az 5.fejezet előírásait alkalmazzák. b) NB-3211 d) Ridegtörési biztonság igazolása Üzemelő komponenseknél a ridegtöréssel szembeni biztonságot a 7. fejezet szerint igazolják. Az igazolást végzik el azokra az esetekre, amelyekre az NB-2311 a) bekezdése az ütőmunka vizsgálatok alól felmentést ad Tartályok NB-3300 Az NB-3100 és NB-3200 követelményein túl az NB-3300 követelményeit is igazolják. Ellentmondás esetén az NB-3300 irányadó Nyílások és megerősítések Nem ASME szerint tervezett tartályoknál az NB-3331 (c) szerint hajtják végre az ellenőrzést Hegesztési varratok Az NB-3350 és NB-3360 szerinti varrat tervezési követelményeinek nem eleget tevő varratoknál - egyedi mérlegelés alapján - szilárdságcsökkentő tényezőket alkalmaz a 5.fejezet útmutatása szerint. Nem ASME szerint konstruált, üzemelő tartálynál igazolja, hogy a varratok gyártási és vizsgálhatósági követelményei egyenértékűek az NB-3350-ben hivatkozott követelményekkel. Ha az itt hivatkozott alcikkelyekben megadott, valamely varrat vizsgálhatóságára vonatkozó követelmény nem teljesül, akkor ezt a Szilárdsági Elemzési Jelentésben rögzíti Szivattyúk NB-3400 Az NB-3400 szerinti kritériumok az NB-3411-ben felsorolt szivattyú alkatrészekre vonatkoznak.

22 3.25. sz. útmutató 22/67 2. Verzió Ridegtörés Üzemelő szivattyúknál az NB-3412-ben foglaltak helyett a ridegtöréssel szembeni biztonságot a 7. fejezet szerint igazolja az engedélyes. Az igazolást nem kell elvégezni azokra az esetekre, amelyekre az NB-2311 a) bekezdése az ütőmunka-vizsgálatok alól felmentést ad NA 100-nál nagyobb belépő csonkú szivattyúk Szilárdsági követelmények Az NB ben felsorolt követelményeket igazolja NA 100 vagy annál kisebb belépő csonkú szivattyúk Az NB ben felsorolt követelményeket igazolja Szelepek NB-3500 Szelepek megnevezés alatt a tolózár típusú szerelvények is értendők NA 100-nál nagyobb belépő csonkú szelepek Az NB-3512 követelményeit igazolja NA 100 vagy annál kisebb belépő csonkú szelepek Az NB-3513 követelményeit igazolja Az NB (d) (3) alatt hivatkozott Appendix II. előírásainak értelmezése Nem ASME szerint tervezett, 8 éves üzemidőn túli szelepeknél a II alcikkelyek szerinti kísérleti igazolás elhagyható. A feszültségelemzéshez felhasználható térbeli végeselem-modell. A végeselemmodellezés megbízhatóságát bemutatja az engedélyes. A megbízhatóság igazolásához alkalmazható módszereket a 8.2. fejezet részletezi Rugóterhelésű nyomáscsökkentő szelepek A rugóterhelésű nyomáscsökkentő és biztonsági szelepek megfelelőségét az NB-3590 szerint igazolja Ridegtörés Üzemelő szelepeknél az NB-3512-ben foglaltak helyett a ridegtöréssel szembeni biztonságot a 7. fejezet szerint igazolja. Az igazolást nem kell elvégezni azokra az esetekre, amelyekre az NB-2311

23 3.25. sz. útmutató 23/67 2. Verzió a) bekezdése az ütőmunka-vizsgálatok alól felmentést ad Csővezetékek NB-3600 Az NB-3611 szerinti elfogadási kritériumokat ellenőrzi Ridegtörés Üzemelő csővezetéknél az NB ben foglaltak helyett a ridegtöréssel szembeni biztonságot a 7. fejezet szerint igazolja. Az igazolást nem kell elvégezni azokra az esetekre, amelyekre az NB-2311 a) bekezdése az ütőmunka-vizsgálatok alól felmentést ad Feszültségelemzés az NB-3650 szerint, nem ASME szerint tervezett csővezetékre Az NB-3650-ben szereplő feszültségintenzitás-kritériumokban alkalmazott, az NB-3863-ban megadott feszültségi és rugalmassági indexek alkalmazásakor az engedélyes részletesen vizsgálja és igazolja az NB-3680 szerinti érvényességi feltételeket. Ezek nem teljesülése esetén az NB-3681 és az NB-3683 szerint jár el Szilárdsági elemzés kritériumai Class 2 kód osztályra Általános ajánlások Az NC alszekció szerinti követelmények igazolásánál a megengedhető feszültséget a 5.fejezet útmutatása szerint határozzák meg. NC-3124 Ridegtörési biztonság igazolása Az NC alszekció alá tartozó, üzemelő komponenseknél a ridegtöréssel szembeni biztonságot a 7. fejezet szerint igazolják Tartályok Tartályok ellenőrzésénél az alábbi követelményrendszerek valamelyikének teljes mértékű igazolása szükséges: a) NC-3200 (alternatív tervezési szabályok), továbbá az NC (d) alatt felsorolt követelmények b) NC (c) szerinti teljes feszültség elemzése, továbbá az NC (d) alatt felsorolt követelmények c) NC-3300 (tartálytervezés)

24 3.25. sz. útmutató 24/67 2. Verzió Hegesztési varratok Az NC-3250 vagy az NC-3350 szerinti varrat tervezési követelményeinek nem eleget tevő varratoknál egyedi mérlegelés alapján szilárdságcsökkentő tényezőket alkalmaz az engedélyes az 5. fejezet útmutatása szerint. Nem ASME szerint konstruált, üzemelő tartálynál igazolja, hogy a varratok gyártási és vizsgálhatósági követelményei egyenértékűek az NC-3250-ben vagy az NC-3350-ben hivatkozott követelményekkel. Ha az itt hivatkozott alcikkelyekben megadott, valamely varrat vizsgálhatóságára vonatkozó követelmény nem teljesül, akkor ezt a Szilárdsági Elemzési Jelentésben rögzítik Szivattyúk NC-3400 Az NC-3400 szerinti kritériumokat igazolják Szelepek NC-3500 Szelepek megnevezés alatt a tolózár típusú szerelvények is értendők. Az NC-3500 szerinti követelményeket igazolják Csővezetékek NC-3600 Az NC-3600 szerinti követelményeket igazolják Feszültségelemzés az NC-3650 szerint, nem ASME szerint tervezett csővezetékre Az NC-3650-ben szereplő feszültségintenzitás-kritériumokban alkalmazott, az NC-3673-ban megadott feszültségi és rugalmassági indexek alkalmazásakor részletesen vizsgálják és igazolják az NC-3673 szerinti érvényességi feltételeket. Ezek nem teljesülése esetén az NC (e) szerint járnak el Elektromos és mechanikus átvezetések NC-3700 Az NC-3700 szerinti követelményeket igazolják Atmoszférikus tárolótartályok NC-3800 Az NC-3800 szerinti követelményeket igazolják.

25 3.25. sz. útmutató 25/67 2. Verzió Kisnyomású tárolótartályok (0-103 kpa) Az NC-3900 szerinti követelményeket igazolják Tartozékok Meghatározás: NB-,NC szerint. Az útmutató hatálya alá a nyomástartó funkciót betöltő, vagy egy komponens megfogásában, megtámasztásában részt vevő, vagy a zóna tartását szolgáló tartozékok sorolandók be Nyomástartó funkciójú tartozékrész A nyomástartó funkciójú tartozékrészt annak a komponens részének tekintik, melyhez csatlakozik. Meghatározás: NB-,NC szerint. Nyomástartó funkciójú tartozékokra az NB-,NC-3135 szerinti követelményeket igazolják Tartók, támaszok Meghatározás: A 2. fejezet szerint. Általános követelmények: NF alszekció szerint Reaktortartály zónatartó szerkezetei Meghatározás: NG-1100 szerint. Határok kijelölése: a zónatartó szerkezet és a) a reaktortartály között: NG-1131 b) az egyéb belső szerkezetek között: NG-1132 c) az ideiglenes tartozékok között: NG-1133 Általános követelmények: NG alszekció szerint Egyéb speciális tételek Tömítőegységek Meghatározás: a komponensek közötti nyomástartó és oldható csatlakozást

26 3.25. sz. útmutató 26/67 2. Verzió biztosító szerkezeti egység. Részei: a) Karimák: nyomástartó szerkezeti elemek b) Csavarkötés: specifikus nyomástartó szerkezeti elemek c) Tömítések: a közeg nyomásterhelés viselésében nem részt vevő, az érintkező felületek tömörzárását a csavarkötés által kifejtett, a felületeket összenyomó erő segítségével biztosító speciális elemek. Üzemelő tömítőegységek szilárdsági elemzéséhez az engedélyesnek a tömítésre vonatkozó saját, hatósággal egyeztetett követelményrendszere szerinti méreteket és anyagjellemzőket vesznek figyelembe oly módon, hogy a megengedett határokon belüli méret és anyagjellemző kombinációk magukba foglalják legalább az alábbi két esetet: d) A tömörzárás szempontjából legkedvezőtlenebb eset e) A karimák és a csavarkötések legnagyobb terhelését okozó eset. A tömítésekre vonatkozó, mérettűréseket és anyagjellemzőket tartalmazó követelményrendszer bemutatása a Szilárdsági Elemzési Jelentés elfogadásának feltétele Követelmények Class 1 kód osztályra vonatkozóan Az NB-3362 feltételeknek nem eleget tevő karimás csavarkötéseket és az NB-3363 szerinti ellenőrző nyílások elfogadhatóságát az NB-3200 szerinti feszültségelemzéssel igazolják Követelmények Class 2 kód osztályra vonatkozóan Az NC-3362 szerinti követelményeket igazolják. Üzemelő komponensek búvónyílásaira az NC-3363 követelményei vonatkoznak. Kivételt képeznek az alábbiak: a) a búvónyílás szükséges minimális méretére vonatkozó NC szerinti követelmények b) a tömítések felfekvő felületére vonatkozó NC szerinti követelmény.

27 3.25. sz. útmutató 27/67 2. Verzió 4. MÉRETADATOK Az engedélyes igazolja, hogy a szilárdsági elemzéshez felhasznált rajzok (beleértve az azokon feltüntetett, a számításokhoz felhasznált méretadatokat) az elemzés tárgyát képező SzE ténylegesen megvalósított állapotának felelnek meg. Igazolt adatforrásnak tekinthetők: a) a gyártómű által készített, a szállítási dokumentáció részét képező rajzok. b) az eredeti tervdokumentációkhoz készített megvalósulási tervek, csővezetéki rendszerek szerelés-összeállítási tervei, c) a jóváhagyott és végrehajtott átalakítások, javítások tervei, d) az alkalmazott szerelvények gépkönyvei, e) az időszakos ellenőrzések során készített mérési jegyzőkönyvek adatai Adathiány kezelése Hiányzó, ellentmondó vagy nem igazolt forrásból származó méretadat esetén az alábbi eljárások követhetők. a) Az elemzések felfüggesztése mindaddig, amíg a kérdéses méretet a feladatra akkreditált szervezet helyszíni méréssel megállapítja. b) Ha ez célszerű, akkor az elemzések elvégezhetők feltételezett méretadatokkal. Ez esetben a szilárdsági elemzés csak akkor válik érvényessé, ha a feltételezett adatok igazolása megtörténik. Feltételezett adatok alkalmazása esetén a Szilárdsági Elemzési Jelentésben erre a tényre felhívja a figyelmet, és a feltételezett adatokat külön fejezetben sorolja fel. A feltételezett adatok igazolását a Szilárdsági Elemzési Jelentéshez mellékelt dokumentum tartalmazza Méret- és alakhibák A szilárdsági elemzés során a felhasznált rajzokon szereplő méret- és alaktűréseket lehet figyelembe venni az elfogadhatósági kritériumok szempontjából konzervatív módon eljárva. A méret- és alaktűrések felvételekor az engedélyes figyelembe veszi az időszakos ellenőrzések által feltárt méreteltéréseket is.

28 3.25. sz. útmutató 28/67 2. Verzió Hiányzó méret és alaktűrések esetén a tervezés, gyártás, szerelés során figyelembe vett szabványok előírásait lehet felhasználni. Ha a figyelembe vett szabványok a rendelkezésre álló szállítási dokumentáció alapján nem azonosíthatók, akkor a gyártás idején a gyártóműre vonatkozóan kötelező szabványokat lehet figyelembe venni.

29 3.25. sz. útmutató 29/67 2. Verzió 5. MEGENGEDETT FESZÜLTSÉGEK A jelen fejezet azon anyagok megengedett feszültségeinek meghatározására ad útmutatást, amelyeket az ASME BPVC Sect. II: Part D anyagspecifikációja nem tartalmaz. Az ASME által jóváhagyott anyagok megengedett feszültségeit az ASME komponens-specifikus előírásaiban foglaltak szerint állapítják meg Szükséges anyagjellemzők köre A megengedett feszültségek meghatározásához az alábbi mechanikai anyagjellemzőket azonosítják. Megnevezés Jelölés Mértékegység Szakító szilárdság S T MPa Folyáshatár S Y MPa Százalékos keresztmetszetcsökkenés (kontrakció) Z % Szakadási nyúlás A % A mechanikai anyagjellemzőket a hőmérséklet függvényében adják meg, 50 o C-os hőmérséklet intervallumokban, a teljes alkalmazási hőmérséklet tartományra. Az alkalmazási hőmérséklet-tartomány minimum és maximum értékei az ASME BPVC Sect. II: Part D. Appendix 5 szerint jelölendők ki. A mechanikai jellemzők meghatározására elfogadottak a vonatkozó ASTM, AWS, CEN, GOSZT, MSZ, DIN szabványok. Az anyagspecifikáció a fenti anyagjellemzőkön túlmenően részletezi a a) gyártási, b) minőségbiztosítási, c) szállítási, d) hőkezelési,

30 3.25. sz. útmutató 30/67 2. Verzió e) vizsgálati, f) alkalmazható üzemi hőmérsékleti feltételeket, továbbá a kémiai összetételt Üzemelő nyomástartó rendszerekben alkalmazott anyagok Meghatározás A jelen (5.2) paragrafus hatálya alá tartoznak az engedéllyel üzemelő atomerőművi nyomáshatároló komponensek és a nyomástartó funkciót is ellátó tartozékok (Ld. 3. fejezet) anyagai Anyagjellemzők bizonylati követelményei Az adott SzE anyagaira vonatkozó, 5.1 pont szerinti anyagjellemzők igazolt forrásaként az alábbi dokumentumok fogadhatók el. Nyomástartó elemek gyártásához felhasznált alapanyagok mechanikai tulajdonságait az MSZ EN szerinti minőségi bizonyítvánnyal vagy szakértői minőségi bizonyítványban meghivatkozott szabványokban, előírásokban foglaltak szerint veszik fel. Minőségi átvételi jegyzőkönyv nem előírás. Hegesztőanyagok mechanikai tulajdonságait legalább (a gyártómű által kibocsátott) minőségi bizonyítvánnyal igazolják Tervezési hőmérséklet (T) A SzE tervezési hőmérsékletét az NCA (b) szerint határozza meg az engedélyes, a Műszaki Üzemeltetési Szabályzatában jóváhagyott üzemeltetési korlátozó feltételek figyelembevételével. Az üzemeltetés során a SzE hőmérséklete semmilyen üzemállapotban nem lépheti túl az 5.1 pont szerinti anyagspecifikációban megadott alkalmazhatósági hőmérséklet felső határát. Korábban: MSZ

31 3.25. sz. útmutató 31/67 2. Verzió Megengedett feszültségek számítása Az itt felsorolt megengedett feszültségek számításához az pont szerint megállapított anyagjellemzők alkalmazhatók Megengedett Tervezési Feszültség Intenzitása (MTFI) Class 1 konstrukciókra vonatkozóan értelmezik az NB szerint. ASME szerinti jelölése: Sm Kiszámítása a PNAE G alábbi pontjai szerint történik: a) Nem csavar anyagokra: PNAE 3.4 pontja b) Csavar anyagokra: PNAE 3.5 pontja Megengedett Tervezési Feszültség (MTF) Class 2 konstrukciókra vonatkozóan értelmezik az NC szerint. ASME szerinti jelölése: S Kiszámítása a PNAE G alábbi pontjai szerint történhet: a) Nem csavaranyagokra: PNAE 3.4 pontja b) Csavaranyagokra: PNAE 3.5 pontja 5.3. Üzemelő rendszerekben alkalmazott nem nyomástartó anyagok Meghatározás Idetartoznak a tartókhoz, támaszokhoz (röviden: támaszokhoz) felhasznált anyagok Anyagjellemzők bizonylati követelményei Nem nyomástartó elemek anyagainak mechanikai tulajdonságait legalább minőségazonossági bizonyítvánnyal tanúsítja az engedélyes. Meghatározás: MSZ EN 10204, korábban: MSZ

32 3.25. sz. útmutató 32/67 2. Verzió Megengedett feszültségek számítása Az itt felsorolt megengedett feszültségek számításához az pont szerint megállapított anyagjellemzők alkalmazhatók Megengedett Tervezési Feszültségintenzitás(MTFI) ASME szerinti jelölése: Sm Class 1 komponensek lemez és héj típusú támaszaira vonatkozóan az ASME BPVC Sect. II: Part D. Appendix cikkely szerint határozzák meg az MTFI-t Megengedett Tervezési Feszültség (MTF) ASME szerinti jelölése: S a) Class 2 komponensek lemez és héj típusú támaszaira vonatkozóan az ASME BPVC Sect. II: Part D. Appendix cikkely szerint határozzák meg az MTF-et. b) Class 2 komponensek lineáris típusú és minden osztályú komponens szabványos alátámasztásaira vonatkozóan (kivéve az pontbeli esetet) az pont szerint bizonylatolt folyáshatár alapján határozzák meg az MTF-et Szilárdságcsökkentő tényezők Ez a pont a meghatározásokban definiáltak közül az állandó jellegű (nem ciklikus) szilárdságcsökkentő tényezőket értelmezi, amelyek az szerinti megengedett feszültségek csökkenését eredményezik. A szilárdságcsökkentő hatás figyelembevétele az alábbi képlettel történik: Ahol S* = Ss (2) Ss az vagy az szerint meghatározott megengedett feszültség. S* a csökkentett megengedett feszültség szilárdságcsökkentő tényező 1 A szilárdságcsökkentő tényezővel korrigálnak minden olyan hatást, amely az anyag szilárdsági tulajdonságait kedvezőtlen irányban változtatja meg, és

33 3.25. sz. útmutató 33/67 2. Verzió az anyagtulajdonságok figyelembevételének alapját képező mérések során nem vettek figyelembe. Idetartozónak tekintik pl. az alábbi jellegű hatásokat is: a) javító hegesztéssel járó hőbevitel, b) sérülések, megmunkálás és egyéb mechanikai hatások. A fenti esetekben a komponensre vonatkozó gépkönyvi és anyagvizsgálati dokumentumok figyelembevételével egyedi műszaki indoklással állapítják meg a tényezőt Hegesztett kötések Hegesztett kötések szilárdságcsökkentő tényezőjének számítása az alábbi formulával történik: = A w ahol a szorzat tényezőit az és az pontok szerint számítják Keresztmetszet-csökkenés Azoknál a helyi keresztmetszet-csökkenéseknél, amelyeket pl. a nem teljes falvastagságú varratok vagy a varratkorona túlzott lemunkálása okoznak: A = A*/A Ahol: A* A tényleges legkisebb keresztmetszet A A névleges keresztmetszet Ha a hegesztési varrat és környezetének feszültségelemzése a geometriai viszonyokat és az anyagtulajdonságokat pontosan követő végeselemmodellel történik, akkor = 1. Hegesztett kötésekre vonatkozóan az Ss érték számításánál a varrat és az alapanyag szilárdsági jellemzői közül a kisebb megengedett feszültséget eredményezőt választják.

34 3.25. sz. útmutató 34/67 2. Verzió Tompa, szög alatti és T varratok A gyártáskor vagy az időszakos, roncsolásmentes vizsgálatok során végzett varratellenőrzések terjedelmének függvényében a PNAE táblázata (l. 4. táblázat) szerint állapítják meg a w értékét. 1. táblázat. Hegesztett kötések szilárdságcsökkenési tényezőinek értékei Röntgen- vagy ultrahangos vizsgálatok terjedelme, % A w szilárdságcsökkenési tényező maximális értéke 100 1,0 50 0,9 25 0,85 Legalább 10 0, Hibák javítási követelményei Üzembe helyezés után javított szerkezeti elemeknél a javítás ténye miatt nem kell a megengedett feszültségek meghatározásánál szilárdságcsökkentő tényezőt alkalmazni, ha teljesülnek az IWA-4000 alszekció szerinti követelmények, vagy igazolható, hogy az IWA-4000 előírásaival egyenértékű követelmények szerint történt a javítás. Ha a fenti igazolás nem lehetéses, akkor mérlegelik a javítás szilárdságcsökkentő hatását. A javítás hatásának figyelembevételét a Szilárdsági Elemzési Jelentésben indokolják. Műszaki becslés esetén elemzik a becslési hiba lehetséges műszaki következményeit.

35 3.25. sz. útmutató 35/67 2. Verzió 6. KIFÁRADÁSELEMZÉSEK 6.1. Meghatározások Kifáradási feszültségamplitúdó ASME szerinti jelölése: Salt Class 1 komponensek A kifáradási feszültségamplitúdót a ciklikus üzemi terhelésekből az NB- 3216, az NB és a vonatkozó komponens-specifikus előírások figyelembevételével határozzák meg Class 2 komponensek A kifáradási feszültségamplitúdót a ciklikus üzemi terhelésekből az ASME BPVC Sect. III. Appendix XIV-1220 és a vonatkozó komponens-specifikus előírások figyelembevételével határozzák meg FSRF tényezők Az ASME-ben definiált FSRF tényezők meghatározásánál figyelembe veendő a 6.5 pont Halmozódó károsodási tényező ASME szerinti jelölése: CUF Számítási képlete: Ahol: CUF = (2) U i Fen i U i az i-edik terheléspárra vonatkozóan az ASME előírások szerint megállapított élettartam-csökkenési járulék. A számításnál figyelembe Terhelés párok az alábbi cikkelyek szerint értelmezhetők: Class 1:NB (e)(5) vagy a komponens-specifikus előírások Class2: XIV (e) vagy a komponens-specifikus előírások

36 3.25. sz. útmutató 36/67 2. Verzió veendő kifáradási görbe felvételével a 6.4 pont foglalkozik. Fen i az i-edik terheléspárra vonatkozóan a 6.6 pont szerinti környezeti hatástényező Vizsgálatba bevont helyek kijelölése Az 1.26 útmutató mellékletében vagy az engedélyes hatóság által jóváhagyott öregedéskezelési programjában megjelölt helyek képezik a kifáradás-ellenőrzés terjedelmi meghatározásának alapját. Ezen túlmenően vizsgálják azokat a helyeket is, ahol az adott szerkezeti elem szilárdsági elemzése során a legnagyobb csúcsfeszültség adódott Megengedett élettartam kihasználási kritérium A vizsgálatba bevont hely kifáradás szempontjából megfelelő, ha a 6.1 pont szerint számított, halmozódó károsodási tényező (CUF) kisebb vagy egyenlő 1-nél a szerkezet minden pontjára. Ezt meghaladó érték esetén az elfogadás feltétele az alábbi lehetőségek közül valamelyik végrehajtása: a) ASME BPVC Sect. XI. Appendix L szerinti megfelelőség igazolása (l pont) b) Az adott helyre vonatkozó kifáradás-monitorozási program kidolgozása és végrehajtása c) Olyan üzemviteli intézkedés vagy átalakítás végrehajtása, amely a CUF 1 feltételt biztosítja Az ASME BPVC Sect. XI. IWB-3740, Appendix L szerinti megfelelőség igazolása Ha az L-2000 cikkely feltételei alapján a tervezett üzemidő megengedhetősége nem igazolható, akkor az üzemidő-hosszabbítási engedélykérelemhez megengedhető a hivatkozott függelék L-3000-es cikkelyének alkalmazása is. A hivatkozott cikkely alkalmazásánál azonban az alábbi kiegészítő elemzések szükségesek: Meghatározások: Class 1: NB (b), Class 2: Appx. XIII-1123-(k)

37 3.25. sz. útmutató 37/67 2. Verzió a) Annak igazolása, hogy a posztulált repedésnél alkalmazott 6-os méretviszony konzervatív feltételezést jelent az adott hely vonatkozásában. b) A repedés terjedési sebességének felvételénél figyelembe veendő a repedéssel érintkező közeg környezeti hatása is. Átalakítási engedélykérelemhez az L-3000 cikkely nem alkalmazható Kifáradás- monitorozási program Az adott helyre vonatkozó kifáradás-monitorozási programban az engedélyes bemutatja az alkalmazni kívánt időszakos anyagvizsgálatokat, amelyek az esetlegesen megjelenő repedés kellő időben történő észlelését biztosítják. Elemzik továbbá a repedés keletkezésével járó biztonsági kockázatokat, amennyiben az időszakos vizsgálati ciklusidő olyan hosszú, hogy a falvastagság ¾-ét meghaladó repedés kialakulása nem zárható ki. Ha az adott hely vizsgálatát az engedélyes időszakos anyagvizsgálati programja nem írja elő, akkor a kifáradás-monitorozási programot elegendő attól az időponttól megkezdeni, amelytől a CUF 1 feltétel már nem igazolható Megengedett feszültségamplitúdók a ciklusszám függvényében A megengedett kifáradási feszültségamplitúdót a ciklusszám függvényében (a továbbiakban: kifáradási görbék) a jelen fejezetben foglaltak szerint állapítják meg A meghatározás lépései ASME szerinti tervezési kifáradási görbe felvétele A bizonylatolt anyagspecifikáció szerinti anyagot besorolják az ASME BPVC Sect. III. Appendix I szerinti tervezési kifáradási görbékre megadott kategóriák valamelyikébe. Az ASME szerint alkalmazandó kifáradási görbét az adott kategóriának megfelelően azonosítják, a görbére megadott érvényességi feltételeket is figyelembe véve. Ha az anyagra vonatkozóan több görbe is azonosítható, akkor az alábbi alcikkelyek szerint járnak el: Class 1: NB (e)(3)

38 3.25. sz. útmutató 38/67 2. Verzió Class 2: XIV (c) Szén, alacsonyan ötvözött és ausztenites acélokra a vonatkozó ASME görbék helyett megengedhető a US NRC RG előírásai szerinti kifáradási görbék felvétele, az adott acéltípusnak megfelelő kategóriába sorolás alapján. Ennek megfelelően felhasználhatók a 2., 3., és a 4 ábrákon feltüntetett görbék PNAE szerinti tervezési kifáradási görbe felvétele A bizonylatolt anyagspecifikáció szerinti anyagtulajdonságokat figyelembe véve az engedélyes meghatározza az anyagra vonatkozóan a PNAE szerinti megengedett kifáradási görbét. A PNAE-ben megadott képletek alkalmazásakor a biztonsági tényezőket n = 2 és n N = 10 értékűre veszik fel. A megadott érvényességi korlátok figyelembevételével alkalmazhatók az ábrákon feltüntetett görbék is Hegesztett kötések kifáradási görbéje Hegesztett kötések elemzésénél az alapanyagra és a varratfémre érvényes kifáradási görbék együttes alsó burkolóját alkalmazzák mind a és a pontoknál Alsó burkoló görbék képzése Az adott ciklusszámhoz tartozó megengedett feszültségamplitúdó nem haladhatja meg a , a és a pont szerint meghatározott görbék alsó burkolója szerinti értéket Bizonylati követelmények Azonosak az 5. fejezetben foglaltakkal Kifáradási szilárdságot csökkentő tényező (FSRF) Meghatározás ASME Class 1: NB ASME Class 2: XIII-1123(q) A fent hivatkozott ASME definíciókban szereplő local structural discontinuity a geometriai és az anyagtulajdonságokban bekövetkező változásokra vonatkozik, ha a hegesztett kötésekre is kiterjesztjük (l.

39 3.25. sz. útmutató 39/67 2. Verzió SCF WRCB Appendix 3). Általános esetben a kifáradási szilárdságot csökkentő hatás az alábbi tényezők szorzatából számítható: FSRF = SCF * FSRF M * FSRF NDE (3) Ahol: FSRF NDE a geometriai és anyagi diszkontinuitást figyelembe vevő elméleti feszültségkoncentrációs tényező (ld. WRCB 432 Appendix 3). FSRF M a varrat és a hőhatás övezetben az anyagminőség helyi változását kifejező tényező, amely az alkalmazott hegesztési technológia és hőkezelés módjától függ a varrat üzembe helyezés előtti, vagy azt követő időszakos roncsolásmentes vizsgálatának módjától függő tényező Az FSRF tényezőt, értelmezéséből következően az ASME komponensspecifikus alcikkelyei szerinti egyszerűsített rugalmas-képlékeny elemzésnél alkalmazott Ke tényező számításánál nem kell figyelembe venni (l. részletesen WRCB-432). A kifáradási szilárdságot csökkentő tényező az itt megadott módszerekkel számítható. Más, részletesen is dokumentált számítási módszerek is alkalmazhatók, amelyek nem ellentétesek a komponensre vonatkozó ASME korlátozásokkal FSRF meghatározása ismert feszültségkoncentrációs tényező esetén A SzE egy adott környezetében a geometriai és anyagjellemzők lokális változásait pontosan leíró végeselem-modell eredményeinek alkalmazása esetén a (3) képletben szereplő SCF tényezőt figyelembe vették, ezért SCF = 1 vehető fel. Az SCF meghatározható a tervezési segédletekben (pld: 1,5,6 ) közölt analitikus formulákkal is, az adott formula érvényességi tartományán belül. Az alkalmazott formulák helyességét a szilárdsági számításban igazolják. A (3) képlet többi tagja az alábbiak szerint számítható: FSRF M = 1 / s (4) ahol s jelöli a hegesztett kötések PNAE szerinti anyagminőségi tényezőjét:

40 3.25. sz. útmutató 40/67 2. Verzió s = 1 varrat nélküli, homogén anyagban, vagy s = a PNAE 5.8. vagy az 5.9 táblázatában megadott számérték. A roncsolásmentes vizsgálati terjedelemtől függő tényező: FSRF NDE = 1 / w (5) ahol w jelöli a hegesztett kötések PNAE szerinti, vizsgálat-minőségi tényezőjét: w = w = 1 varrat nélküli, homogén anyagban a PNAE 4.5 táblázatában megadott számérték FSRF meghatározása varratminősítés alapján Varratokra vonatkozóan az SCF számítása nélkül az FSRF tényező meghatározható a pontban hivatkozott WRCB-432 módszere szerint. Kivétel az NB-, NC-3650 szerinti csővezeték-elemzések Class 1 csővezetékvarratok FSRF tényezői Csővezetéki komponensek hegesztési varratainál, melyek elemzése az NB szerint történik, a feszültségkoncentrációt a képletekben alkalmazott feszültségindexek figyelembe veszik. Ezért az FSRF a pont szerinti számítható az SCF=1 felvételével Class 2 csővezetékvarratok FSRF tényezői Csővezetéki komponensek hegesztési varratainál, melyek elemzése az NC szerint történik, az NC szerint értelmezett i feszültség intenzifikációs faktor a feszültségkoncentrációt figyelembe veszi. Ezért az FSRF a pont szerinti számítható az SCF=1 felvételével Környezeti hatás figyelembevétele (F EN ) A pontban szereplő Fen környezeti hatástényező a nyomáshatároló fallal érintkező közegkárosodást növelő (élettartam-csökkentő), ciklikus feszültség-korróziós hatását veszi figyelembe. Definíciója: F en = Nair, RT / Nwater

41 3.25. sz. útmutató 41/67 2. Verzió ahol: Nair, RT Nwater Kifáradási ciklusszám levegőn, szobahőmérsékleten Kifáradási ciklusszám vízben, üzemi hőmérsékleten Meghatározása az NRC RG alábbiak szerint. A feszültségkorróziós hatás 3 fő csoportba sorolható: figyelembe vételével történik, az a) A károsodást a ciklikus feszültségváltozás által keltett kifáradási károsodási mechanizmus vezérli. Idesorolhatók a csak száraz (nem kondenzálódó) levegővel érintkező helyek. b) A károsodást a ciklikus feszültségváltozás mellett a felülettel érintkező közeg korrozív hatása gyorsítja. Idetartoznak a primer vagy a szekunder köri vízzel érintkező nyomáshatároló felületek, ahol a hőhordozó közegben levő korrozív ágensek jelentős koncentrációnövekedése nem várható. c) A károsodást a korróziós hatás vezérli, melyhez képest a ciklikus feszültségváltozás nem jelentős, vagy elhanyagolható. Ilyen helyek pl. a gőzfejlesztő hőátadó csöveken a távtartóknál vagy szivárgás következtében az érintett külső felületeken létrejövő korrózió. Az itt megadott Fen tényező képletek a b) csoportra vonatkoznak. Az a) csoportra vonatkozóan: Fen = 1 A 3. csoportra vonatkozóan az élettartam-prognózis oly mértékben megbízhatatlan, hogy a biztonsági intézkedések meghozatalánál nem vehetők figyelembe. Megbízható tájékoztatást az időszakos ellenőrzések jelenthetnek A figyelembe vett tényezők értelmezése A számításnál figyelembe vett, a pontokban felsorolt tényezők kétféle megközelítésben értelmezhetők: a) A tényezők üzemidő alatti pontos változása nem ismert, csak a szélső értékek állnak rendelkezésre. Az itt ismertetett egyszerűsített, számítási eljárás erre az esetre vonatkozik.

42 3.25. sz. útmutató 42/67 2. Verzió b) A tényezők időbeli változása ismert. Ez esetben alkalmazhatók az EPRI MRP-47 8 dokumentumban megadott, kevésbé konzervatív számítási módszerek is Kéntartalom Acél kéntartalom súlya százalékban. Jelölése: S Az acélanyagra szabvány szerint megengedett legnagyobb értéket lehet alkalmazni Hőmérséklet Acél hőmérséklete az üzemi ciklus alatt o C-ban. Jelölése: T. Az egyszerűsített számításnál a mértékadó az üzemi ciklus alatti maximális érték Oxigéntartalom Közegben oldott oxigéntartalom ppm-ben. Jelölése: DO Az egyszerűsített számításnál a mértékadó az üzemi ciklus alatti alábbi szélső érték: a) Szén és alacsonyan ötvözött acéloknál a maximális érték b) ausztenites acéloknál a minimális érték Terhelésváltozási sebesség t A terhelésváltozás által okozott nyúlásváltozási sebesség %/s-ban. Jelölése ε Az egyszerűsített számításnál a mértékadó nyúlás az alábbi képlettel számítható: ε = 100 /( t E) ahol: E a ciklus alatti teljes feszültségváltozási tartomány [MPa] a feszültség-szélsőértékek bekövetkezése között eltelt idő [s]. Ha az egyik feszültség-szélsőérték az állandósult állapotban van, akkor a feszültségre vonatkoztatott 90 %-os beállási idő veendő figyelembe. a kifáradási görbéhez tartozó referencia rugalmassági modulus [MPa]

43 3.25. sz. útmutató 43/67 2. Verzió Konzervatív közelítésként minden esetben alkalmazható az ε = 10-5 %/s érték Szén- és alacsonyan ötvözött acélok A kifáradást gyorsító környezeti hatástényező a US NRC RG ben hivatkozott NUREG/CR-6909 szerinti, alábbi képlettekkel számíthatók Szénacélok Fen = exp( S* T* O* ε*) Fen = 1 ha ( a 0.07%) ahol: a az adott ciklus nyúlás amplitúdója (a változási tartomány fele) Alacsonyan ötvözött acélok Fen = exp( S* T* O* ε*) Fen = 1 ha ( a 0.07%) ahol: a fele) az adott ciklus számított nyúlás amplitúdója (a változási tartomány A szén- és alacsonyan ötvözött acélokra vonatkozó formulák értelmezése Kéntartalom tényező: S* = (S %) S* = S (0.001 < S %) S* = (S > %) Hőmérséklet tényező:

44 3.25. sz. útmutató 44/67 2. Verzió T* = 0 (T < 150 C) T* = T (150 T 350 C) Oxigén tartalom tényező: O* = 0 (DO < 0.04 ppm) O* = ln (DO/0.04) (0.04 ppm DO 0.5 ppm) O* = ln (12.5) (DO > 0.5 ppm) Nyúlás sebesség tényező: ε* = 0 (ε > 1%/s) ε* = ln (ε ) (0.001 ε 1%/s) ε* = ln (0.001) (ε <0.001 %/s) Ausztenites acélok A kifáradást gyorsító környezeti hatástényezők a a US NRC RG ben hivatkozott NUREG/CR-6909 szerinti, alábbi képlettel számíthatók. Fen= exp(0.734 T* O* ε*) Fen = 1 ha ( a 0.10%) ahol: a fele) az adott ciklus számított nyúlás amplitúdója (a változási tartomány Az ausztenites acélokra vonatkozó formula értelmezése Hőmérséklet tényező: T* = 0 (T < 150 o C) T*= (T-150)/175 (150 T < 325 o C)

45 3.25. sz. útmutató 45/67 2. Verzió T*= 1 (T. 325 o C) Oxigén tartalom tényező: O* = Nyúlás sebesség tényező: ε* = 0 (ε > 0.4% /sec) ε* = ln (ε /0.4) ( ε 0.4% /sec) ε* = ln (0.0004/0.4) (ε < % /sec)

46 3.25. sz. útmutató 46/67 2. Verzió 7. RIDEGTÖRÉSI BIZTONSÁG IGAZOLÁSA A ridegtörési biztonság igazolását a jelen fejezetben foglalt terjedelemben és módszerekkel ajánlott elvégezni Class 1 és 2 kód osztályú, üzemelő berendezéseknél. A jelen fejezet hatálya alól kivétel a reaktortartály, melynek értékelésével a 3.17 és a 3.18 útmutató foglalkozik. Egyéb Class 1 és 2 kód besorolású komponensek esetén is ajánlott a 3.17 és a 3.18 útmutató szerinti kiértékelés, a jelen fejezetben foglalt kiegészítésekkel Kivételek A ridegtörési biztonság igazolása elhagyható az alább felsorolt esetekben Class 1 kód osztályú komponensek (1) Olyan anyag, amelynek névleges keresztmetszeti vastagsága 16 mm és ennél kevesebb, ahol a vastagságokat az alábbi (a)-(e) pontban meghatározottak szerint veszik fel: (a) a szivattyúknál, szelepeknél és szerelvényeknél, a csatlakozó csövek legnagyobb névleges csőfal vastagságát használják; (b) edényeknél és tartályoknál, a köpeny vagy a fedél névleges vastagságát használják aszerint, hogy melyikről van szó; (c) az edényekhez hegesztett csonkoknál, vagy toldatoknál, használjuk a kisebb edényköpeny-vastagságot, amelyhez a tétel hozzáhegesztett, vagy a tétel maximális radiális vastagságát, az egybeépített (belső) köpeny tompavarrat varratdudor nélkül; (d) a lapos fedeleknél, csőlemezeknél vagy karimáknál használjuk a tompahegesztett rész kapcsolódó maximális köpenyvastagságát. (e) Azoknál az egybeépített szerelvényeknél, amelyeknél csővezetékeket a tartályhoz vagy egy csonkjához rögzítik, használjuk a csőcsatlakozások nagyobb névleges vastagságát. (2) Csavarkötés, beleértve a csavarokat, anyákat és tőcsavarokat is, 25 mm és ennél kisebb névleges mérettel.

47 3.25. sz. útmutató 47/67 2. Verzió (3) Rudak, amelyeknek névleges keresztmetszeti felülete 645 mm 2 és annál kisebb. (4) Összes anyagvastagság csőnél, csővezetéknél, szerelvényeknél, szivattyúknál és szelepeknél, ahol a névleges csőméret 152 mm-es átmérő vagy kisebb. (5) Szivattyúk, szelepek és szerelvények anyaga, ahol az összes csőcsatlakozás 16 mm névleges falátmérőjű és ennél kisebb. (6) Ausztenites rozsdamentes acélok (7) Színesfémek Class 2 kód osztályú komponensek (1) Olyan anyag, amelynek névleges keresztmetszeti vastagsága 16 mm és ennél kevesebb, ahol a vastagságokat az alábbi (a)-(e) pontban meghatározottak szerint veszik fel: (a) a szivattyúknál, szelepeknél és szerelvényeknél, a csatlakozó csövek legnagyobb névleges csőfalvastagságát használják; (b) edényeknél és tartályoknál, a köpeny vagy a fedél névleges vastagságát használják aszerint, hogy melyikről van szó; (c) az edényekhez hegesztett csonkoknál vagy toldatoknál használjuk a kisebb edényköpeny-vastagságot, amelyhez a tétel hozzáhegesztett, vagy a tétel maximális radiális vastagságát, az egybeépített (belső) köpeny tompavarrat varratdudor nélkül; (d) a lapos fedeleknél, csőlemezeknél vagy karimáknál használjuk a tompahegesztett rész kapcsolódó maximális köpenyvastagságát. (e) Azoknál az egybeépített szerelvényeknél, amelyeknél csővezetékeket a tartályhoz vagy a csonkjához rögzítik, használjuk a csőcsatlakozások nagyobb névleges vastagságát. (2) Csavarkötés, beleértve a csavarokat, anyákat és tőcsavarokat is, 25 mm vagy kisebb névleges mérettel. (3) Rudak, amelyeknek névleges keresztmetszeti felülete 645 mm 2 és annál kisebb. (4) A teljes anyagvastagság csőnél, csővezetéknél, szerelvényeknél, szivattyúknál és szelepeknél, ahol a névleges csőméret mm-es átmérő

48 3.25. sz. útmutató 48/67 2. Verzió vagy kisebb. (5) Szivattyúk, szelepek és szerelvények anyaga, ahol az összes csőcsatlakozás 16 mm névleges falátmérőjű és ennél kisebb. (6) Ausztenites rozsdamentes acélok (7) Színesfémek. (8) Azoknak az alkatrészeknek az anyagai ahol a Legalacsonyabb Üzemelési Hőmérséklet eléri a 66 C-t Ferrites típusú acélból készült nyomástartó komponensek Ridegtörés-igazolás követelményei A nyomástartó komponens ridegtörési biztonságát az alábbi két feltétel teljesülése biztosítja: 1. A komponensre elvégzett, bizonylatolt ütőmunka-vizsgálat, amely igazolja a PNAE 2. Melléklet 5. fejezetében foglaltak szerint értelmezett T ko átmeneti hőmérséklet értékét. 2. Ridegtörési elemzés posztulált repedésméretekkel a 3.17, 3.18 útmutató és a jelen fejezet ajánlásai szerint. Class 2 kódú komponenseknél az elemzést csak akkor szükséges végrehajtani, ha a pont szerinti ütőmunkakövetelmények nem teljesülnek a legkisebb üzemi fémhőmérsékleten, vagy az alatt Kivételek az elemzés alól A 7.1 pontban felsoroltakon túlmenően nem végeznek ridegtörés-elemzést az alábbi esetekben: 1. a szerkezeti elemek anyagainak (beleértve a hegesztett kötéseket) folyáshatára 20 C -on kisebb, mint 300 MPa, és a szerkezeti elem falvastagsága nem több, mint 25 mm 2. a vizsgált szerkezeti elem falvastagsága s, mm, megfelel az alábbi feltételnek: s < 8000 ( KIc 1 / R p T 0,2 ) 2

49 3.25. sz. útmutató 49/67 2. Verzió ahol: KIc 1 a PNAE pontja szerinti anyagspecifikus, az 1-NUE normál üzemi feltételekre megadott képletek szerint számított törési szívósság értéke a legkisebb üzemi hőmérsékleten és az üzemidő végén vett Tk átmeneti hőmérsékleten számítva [MPa m 1/2 ] R p T 0,2 a legkisebb üzemi hőmérsékleten vett folyáshatár [MPa] A falvastagságnál a plattírozást nem kell figyelembe venni Ütőmunk- követelmények Class 2 komponensekre A szerkezeti elemből készült három próbatest vizsgálati eredményeknek összességében vagy egyenként megfelel a 2. táblázat követelményeinek. 2. táblázat. Ütőmunka-követelmények Class-2 nyomástartó komponensekre Névleges falvastagság (csatlakozó legnagyobb csőfalvastagság),mm Ütőmunka átlagértéke (3 vizsgálatból), J 16 Nem szükséges vizsgálat Ütőmunka minimum értéke (3 vizsgálatból), J Nem szükséges vizsgálat 16 és és és > Táblázat érvényes: folyáshatár 380 MPa Magasabb folyáshatárú anyagok esetén az NF-2330 előírásait lehet alkalmazni Törési szívósság a hőmérséklet függvényében A törési szívósság hőmérsékletfüggését a PNAE pontja szerinti anyagspecifikus görbékre, a 3-ASZ üzemzavari állapotra megadott képletek

50 3.25. sz. útmutató 50/67 2. Verzió alapján határozzák meg. A T k átmeneti hőmérséklet értékét az alábbi képlettel számítják ki: T ko Tk = T ko + T T + T N Ahol: Az átmeneti hőmérséklet üzembe helyezés előtti kezdeti értéke, amely a pont szerint van bizonylatolva a vizsgált komponensre T T A hőmérséklet öregedési hatása okozta átmeneti hőmérséklet-eltolódás T N = 20 CUF A ciklikus terhelések öregedési hatása okozta átmeneti hőmérséklet-eltolódás A T ko és a T T értékét a PNAE 5.11 táblázatából lehet kiválasztani Biztonsági tényezők A 3.18 útmutató (1) képlete szerinti kritérium értékelésénél az alábbi biztonsági tényezők alkalmazhatók A és B üzemi terhelési szintek Az ASME szerinti Level A és B szintekre besorolt terhekre az alábbi biztonsági tényezők alkalmazandók: n k1 = 2 n k2 = Nyomáspróba A szilárdsági nyomáspróbára vonatkozóan az alábbi biztonsági tényezők alkalmazandók: n k1 = 1.5 n k2 = C és D üzemi terhelési szintek és nem várt üzemi események Az ASME szerinti Level C és D szintekre besorolt terhekre az alábbi biztonsági tényezők alkalmazandók: n k1 = 1 n k2 = 1

51 3.25. sz. útmutató 51/67 2. Verzió Maradófeszültségek Plattírozás A plattírozás és az alapanyag hőtágulási különbsége miatt ébredő feszültség számításánál az egyensúlyi állapotot kifejező hőmérsékletet az üzemi hőmérséklettel egyenlőnek veszik Varratok A hegesztési varratokban a maradófeszültséget csak a nem várt üzemi események, továbbá a C és D üzemi szintekre besorolt terheléseknél veszik figyelembe. A falvastagság menti maradófeszültség-eloszlást egyéb igazolt adat hiányában, hegesztés után hőkezelt állapotra a 3.18 útmutató R re megadott képletével lehet számítani Csavarok Csavarok esetében a ridegtörési biztonság igazolása az ütőmunkakövetelmények ellenőrzését teszi szükségessé Kivételek Nem végeznek ütőmunka-vizsgálatot a 25 mm-nél kisebb névleges csavarátmérők esetében Ütővizsgálati követelmények A 25 mm-t meghaladó névleges átmérőjű csavaroknál a ridegtörési biztonságot a vonatkozó NB-2332, NC-2332 szerinti, Charpy V-bemetszésű próbával mért ütőmunka-eredményekkel lehet igazolni a 3. táblázat szerint. A méréseket azon a legkisebb hőmérsékleten vagy az alatt végzik, amelyen a csavar üzembe helyezés előtti meghúzása történik.

52 3.25. sz. útmutató 52/67 2. Verzió 3. táblázat. Csavarokra vonatkozó ütővizsgálati követelmények Névleges átmérő mm csavar Legkisebb megengedett ütőmunka (J) Cv 25 és 102 között felett Az U bemetszésű próbatesten mért legkisebb megengedett fajlagos ütőmunka* KCU (J/ cm2 ) * A kritérium akkor alkalmazható, ha a csavar anyagára a komponens engedélyezésének időpontjában hatályos GOSZT szabvány szerinti U bemetszésű próbatestre vonatkozó fajlagos ütőmunka KCU (J/cm 2 ) érték van megadva Tartók, támaszok Class 1 és 2 komponensek tartószerkezeteinek esetében a ridegtörési biztonság igazolása az ütőmunka-követelmények ellenőrzését teszi szükségessé Kivételek A ridegtörési biztonság igazolása elhagyható az alább felsorolt esetekben. (1) Olyan anyag, amelynek névleges keresztmetszeti mérete 16 mm és ennél kevesebb. (2) Csavarkötés, beleértve a csavarokat, anyákat és tőcsavarokat is, 25 mm és ennél kisebb névleges mérettel. (3) Rudak, amelyeknek névleges keresztmetszete 645 mm 2 vagy annál kisebb. (4) Azon csővezetékek tartóinál, ahol az összes csőcsatlakozás 16 mm névleges falátmérőjű és ennél kisebb. (5) Ausztenites rozsdamentes acélok. (6) Színesfémek. (7) Azok a csőtartó elemek, ahol a maximális feszültség nem éri el a 41

53 3.25. sz. útmutató 53/67 2. Verzió MPa húzófeszültséget, vagy nyomófeszültség alatt vannak. (8) Azoknál a hengerelt szerkezeti elemeknél, ahol a karimavastagság 16 mm vagy kisebb. (9) Az NF-2311(b)-1 táblázatban felsorolt Class 1,2 tartóknál, ahol a falvastagság 64mm vagy kisebb, és a Legalacsonyabb Üzemelési Hőmérséklet 17 C-al magasabb a táblázatban szereplő hőmérsékletnél. (10) Azoknak a Class2 és MC tartószerkezeteknek az anyagainál, ahol a Legalacsonyabb Üzemelési Hőmérséklet eléri a 66 -t. (11) Azoknak a Class 2 tartószerkezetek anyagainál, ahol a Legalacsonyabb Üzemelési Hőmérséklet felette van a NF-2311(b)-1 ábrán látható megengedett Minimális Tervezési Hőmérsékletnek Ütővizsgálati követelmények A 380 MPa-nál kisebb folyáshatárú nem csavar anyagoknál a 4. táblázatnak megfelelő ütőmunkát biztosítják a tartószerkezeti elem minimális tervezési hőmérsékletén vagy az alatt. 4. táblázat. Charpy Cv ütőmunka-követelmények tartószerkezetek nem csavaranyagaira Névleges falvastagság, mm Ütőmunka átlagértéke (3 vizsgálatból), J 16 Nem szükséges vizsgálat 16 és Ütőmunka minimum értéke (3 vizsgálatból), J Nem szükséges vizsgálat Magasabb folyáshatárú anyagok esetén az NF-2330 előírásait lehet alkalmazni. Csavaranyagoknál az 3. táblázat értékei irányadók.

54 3.25. sz. útmutató 54/67 2. Verzió 8. AZ ELEMZÉSEK VÉGREHAJTÁSA 8.1. Tervezői felelősség A szilárdsági számításokat a 3.3. útmutatóban részletezett szervezet, vállalkozó végezheti el. A tervezői felelősséget az alábbi alpontok körvonalazzák Ellenőrzési kritériumok Kiválasztás A tervező felelőssége - a kijelölt nukleáris szabványrendszeren belül maradva mindazon ellenőrzési kritérium kiválasztása, amely az elemzés tárgyát képező nyomáshatároló rendszer biztonsága szempontjából releváns Konstrukciós követelményrendszer Az engedélyes kijelöli a kiválasztott biztonsági kritériumokban szereplő megengedett határértékekhez tartozó konstrukciós követelményrendszert 2. Üzemelő nyomástartó rendszerre vonatkozóan kiválasztják és dokumentálják a követelményrendszer azon elemeit, amelyek teljesítése tervezői megítélés szerint - a jelen útmutató hatályán kívül szabályozott intézkedést igényel Tervezési specifikáció összeállítása Az engedélyes összegyűjti, és rendszerezett formában dokumentálja a vizsgálat tárgyát képező rendszerre vonatkozó minden olyan adatot, amely az ellenőrzési kritériumok és az ahhoz kapcsolódó konstrukciós követelményrendszer szerinti megfelelőség igazolásához szükséges a 3.3. útmutató figyelembevételével Üzemelő berendezésre vonatkozó kitételek Üzemelő berendezésre vonatkozóan az engedélyes ellenőrzi a felhasznált adatok szerkezeti elemspecifikus érvényességét, figyelembe véve az adott 2 A konstrukciós követelményrendszer főbb tételeit az pont részletezi.

55 3.25. sz. útmutató 55/67 2. Verzió szerkezeti elemen végrehajtott karbantartás, javítás-, cseretevékenységek során dokumentált változtatásokat. A felhasznált adatok valóságtartalmáért az engedélyes felel Eredmények értékelése A biztonsági kritériumok szerinti megfelelőség igazolásakor figyelembe veszik a felhasznált adatokban, számítási módszerekben, modellekben lehetséges hibát Elemzések megbízhatóságának igazolása Számítási formulák, módszerek, modellek kiválasztása A kiválasztás fő szempontja, hogy az adott megfelelőségi kritériumban szereplő mennyiségre vonatkozó, számítással kapott eredmény hibája egy megengedhető határon belül legyen. A helyes számítási mód megválasztása ebben az értelemben tehát attól a kritériumtól függ, amelynek igazolására alkalmazni kívánjuk. Így például egy végelemes héjmodell (esetenként) alkalmas lehet a membrán és hajlító feszültségre vonatkozó korlátozások kiértékeléséhez, de a kifáradásszámításhoz szükséges csúcsfeszültség számításához (önmagában) nem A számítás megengedhető hibája A számítási hiba megengedhető felső határát úgy választják meg, hogy az adott biztonsági kritérium igazolásánál ne legyen döntést befolyásoló szerepe. Így például egy 10%-ra becsült számítási hiba is soknak tekinthető, ha a biztonsági kritérium felső határát 95%-ra közelítettük meg Számítási hibakategóriák A számítási hiba forrását tekintve alapvetően két kategóriát különböztethetünk meg. A nem megengedhető kategóriába tartozó hibákat a tervező minőségbiztosítási rendszerében működetett eljárásokkal mindenképpen kizárják, megengedhető érték nem értelmezhető. A másik kategóriába tartoznak a tudatosan felvállalható számítási hibák, melyek jó közelítést jelentő (felül)becsléssel figyelembe vehetők a biztonsági kritériumok értékelése során. A számításhoz alkalmazott mechanikai és hőfizikai anyagjellemzőkben

56 3.25. sz. útmutató 56/67 2. Verzió meglevő bizonytalanságot sorolják a számítási hibák közé, ha azokat a jelen útmutatóban meghatározott módon vették fel Nem megengedhető hibák Biztonsági kritérium félreértett vagy hibás interpretációja Elsősorban a Class 1 kód osztályra vonatkozó kritériumok között nagyobb számban találhatók meg azok a biztonsági kritériumok, amelyek kiértékelésére a fogalom komplex természete miatt - az ASME nem ad meg félreérthetetlen számítási utasítást. Ilyen pl. a feszültségintenzitások osztályozása (NB-3217). Az ilyen természetű hibák elkerülése tervezői jártasságot igényel az ASME biztonsági filozófiájának megértésében és alkalmazásában Hibás számítási eredmények az alkalmazott számítógépi program vagy adatátvitel hibája miatt Idetartoznak a számítási folyamat során nem észlelt hibák, amelyek a számítógépi program hibája vagy adatbeviteli, megjelenítési hibák miatt fordulhatnak elő. Az ebbe a kategóriába tarozó hibák kiszűrésének egyik biztos módja a párhuzamos értékelés, amely két egymástól függetlenül elvégzett elemzés eredményeinek összehasonlítását jelenti. A parallel elemzéseknél a számítást végző személyek különbözősége nem követelmény, de a felhasznált eszközök beleértve az adatok bevitelére és az eredmény megjelenítésére alkalmazottak is különböznek. Az adatbevitel ellenőrzésének módjáról a tervező minőségbiztosítási rendszerében meghatározott módon gondoskodik Hibás értékek vannak az elemzés kiinduló adatai között Idetartoznak azok az elemzési hibák, amelyeket az elemzés adatainak összeállításához felhasznált dokumentumokból kigyűjtött adatok helytelensége okoz. Üzemelő berendezések dokumentumaiban sok esetben előfordulhat nehezen olvasható, vagy akár tévesen beírt adat is. Az ilyen jellegű hibák kizárásáról a tervező minőségbiztosítási rendszerében meghatározott módon gondoskodik Helytelen számítási modellek alkalmazása Ebbe a kategóriába tartozó hibák részletes körülhatárolása meghaladja az útmutató kereteit. Idetartoznak pl. az alábbi hibák:

57 3.25. sz. útmutató 57/67 2. Verzió a) az adott esetre nem alkalmazható számítási formulák használata, b) a rugalmasságtan szinguláris pontjainak végeselem-módszerbeli hibás kezelése, c) időben változó hőmérséklet- 9 vagy elmozdulás 10 -mezők számításánál létrejövő numerikus oszcilláció előidézése, d) a rugalmas-képlékeny elemzéseknél elkövethető módszertani hibák. A felsorolt hibák példatáraként szolgálhat a hatósághoz benyújtott szilárdsági számítási dokumentumok egy része is. Az ilyen jellegű hibák kiszűrése a tervező részéről nagy szakmai hozzáértést igényel. Kizárásáról a tervező minőségbiztosítási rendszerében meghatározott módon gondoskodik Megengedhető hibák Közelítő számítási formulák alkalmazása Számos esetben az elemzési feladat megoldható analitikus számítási formulák alkalmazásával, elfogadva, hogy az alkalmazott formulák az adott esetre nem az elméletileg pontos (a vonatkozó differenciálegyenleteket kielégítő) megoldást adják. Ilyen például az ASME XI. A-3000 melléklete, amely a K I feszültségintenzitás-tényező számítására ad meg formulákat. A megadott számítási módszer sík fal geometriájú SzE-k esetére ad elméletileg pontos megoldást, de az A-3100 cikkely megengedi a hengeres köpenyekre való alkalmazását tekintet nélkül az átmérő/falvastagság viszonyszámtól. Közelítő formulák alkalmazása esetén a biztonsági kritériumok értékelésénél a számítási hibát nem kell figyelembe venni az alábbi esetekben: a) Ha a számítási módszer az ASME által elfogadott az adott esetre (l. fenti példa) b) Ha igazolható, hogy az alkalmazott formulák eredménye az adott esetre konzervatív a kritérium kiértékelésének vonatkozásában A fenti kategóriákba nem sorolható esetekben az engedélyes becslést ad az alkalmazott közelítő képletek alkalmazásával elkövetett hiba felső korlátja vonatkozásában. Az így megállapított hiba figyelembe veendő a biztonsági

58 3.25. sz. útmutató 58/67 2. Verzió kritérium szerinti megfelelőség igazolásakor Végeselemmodell approximációs hiba Közelítő függvényeket alkalmazó variációs módszerek alkalmazásakor az approximációs hiba természetes kísérője a számítási eredménynek. Ezt a hibát a biztonsági kritérium értékelésénél az engedélyes figyelembe veszi. A hiba becslésére alkalmazott módszert a Szilárdsági Elemzési Jelentésben ismerteti. Néhány példa az alkalmazható hibabecslési eljárásokra: a) Az adott feladatosztályra vonatkozó konvergenciaszabályok érvényességi korlátain belül az értékelendő biztonsági kritériumban szereplő mennyiségre a végeselemes háló fokozatos sűrítésével kapott eredmények sorozatának felhasználásával becsülhető az approximációs hiba. b) A végeselemmódszer megbízhatóságának igazolása elvégezhető ismert megoldású 3 próbafeladat eredményével történő összehasonlítással. A megbízhatóság akkor tekinthető igazoltnak, ha a próbafeladat megoldásához felhasznált végeselemmodellben az elem típusa, anyagmodellje és a végeselemháló sűrűsége azonos a ténylegesen elemezni kívánt SzE re alkalmazott modellben alkalmazottal. c) Az approximációs hibát a biztonsági kritérium értékelésénél figyelembe veszik, ha annak becsült értéke olyan nagyságrendű, hogy egy adott kritérium értékelésénél az elfogadhatóságot befolyásolhatja Dokumentálás A Szilárdsági Elemzési Jelentés (SZEJ) feladata az elemzés tárgyát képező nyomástartó rendszer, komponens vagy szerkezeti elem szilárdsági megfelelőségének igazolása, beleértve az anyagfáradással és a ridegtöréssel szembeni biztonság igazolását is. 3 A próbafeladat ismert megoldásnak tekinthető a más számítási módszerekkel, mérésekkel kapott eredmény.

59 3.25. sz. útmutató 59/67 2. Verzió Reprodukálhatóság követelménye A SZEJ tartalmára vonatkozó követelményeket a 3.3. útmutató részletezi Érvényesség igazolása A SZEJ-ben az engedélyes bemutatja a vizsgált helyre vonatkozó biztonsági kritériumok számítási formuláiban alkalmazott, összes paraméter (anyagtulajdonságok, biztonsági, feszültségkoncentrációs, szilárdsággyengítési tényezők stb.) azonosításának módját, igazolva a paraméterek alkalmazhatóságának érvényességi feltételeit. Üzemelő berendezések elemzésénél, ha valamely paraméter alkalmazhatóságának érvényességi feltételei sérülnek, akkor lehetőség van az adott paraméter konzervatív irányban történő módosításával végrehajtani az igazolást, de ehhez minden esetben részletes műszaki indoklás szükséges. Az elemzések megbízhatóságának igazolását bemutatják a 8.2 pont útmutatása szerint Üzemeltetést korlátozó szilárdsági feltételek kijelölése A SZEJ Megfelelőség korlátozó feltételei fejezetében elkülönítve felsorolják vagy meghivatkozzák mindazokat a megfelelőség igazolásához felhasznált adatokat és elemzési eredményeket, amelyeket a szerkezeti elem üzemeltetése 4 során figyelembe vesznek. Ezek közül legalább, de nem kizárólagosan az alábbiakat részletezik: a) Tervezési paraméterek b) Üzemállapotok korlátózó feltételei, A, B, C, D üzemi terhelési szintekre bontásban c) Karbantartás korlátozó feltételei d) Szükséges időszakos ellenőrzések e) Szükséges monitorozási tevékenységek, monitorozási programok kidolgozásához szükséges szilárdsági elemzési eredmények 4 Itt üzemeltetés alatt minden olyan tevékenység és esemény értendő, amely a SzE állapotát befolyásolja.

60 3.25. sz. útmutató 60/67 2. Verzió f) Azon szerkezeti elemek, terhelések és biztonsági kritériumok összerendelt azonosítása, amelyekre valamely biztonsági kritérium teljesülése nem volt igazolható ASME szerinti tartalmi követelmények figyelembevétele A SZEJ elfogadásának előfeltétele az ASME Sect. III. Div 1. Appx. B figyelembevételével készített tervezési specifikáció rendelkezésre állása. A tervezési specifikáció formai követelményeit a 3.3. útmutató részletezi. A SZEJ elkészítésénél figyelembe veszik az Appendix C tartalmi követelményeit is.

61 3.25. sz. útmutató 61/67 2. Verzió 9. ÁBRÁK 1. ábra. Nyomáshatároló rendszerelemek megkülönböztetése az elemhatárok kijelölése és az ezekre vonatkozó ASME kód bázis szerinti követelményrendszer áttekintése ábra. Szénacélok kifáradási görbéje a US NRC RG szerint, levegő környezetben ábra. Alacsonyan ötvözött acélok kifáradási görbéje a US NRC RG szerint, levegő környezetben ábra. Ausztenites acélok kifáradási görbéje a US NRC RG szerint, levegő környezetben....65

62 3.25. sz. útmutató 62/67 2. Verzió 1. ábra. Nyomáshatároló rendszerelemek megkülönböztetése az elemhatárok kijelölése és az ezekre vonatkozó ASME kód bázis szerinti követelményrendszer áttekintése