Статистическая оценка определения критической температуры хрупкости металла корпуса реактора ВВЭР-1000 по данным испытаний на ударный изгиб

На основе статистического моделирования (методом Монте-Карло) выполнены численные эксперименты по определению критической температуры хрупкости Т_k согласно методикам ПНАЭ Г-7-002-86 и РД ЭО 0598-2004. Использованные в расчетах данные испытаний на ударный изгиб образцов Шарпи (с V-надрезом) получены на более чем 1200 образцах стали 15Х2НМФАА, вырезанных из различных зон по толщине, высоте и в окружном направлении обечайки корпуса реактора ВВЭР-1000. Испытания проведены в диапазоне температур от -95 до +20 °C. На основе статистических критериев показано, что материал обечайки корпуса реактора может рассматриваться как однородный. Установлено, что значения энергии разрушения ударных образцов в области хрупковязкого перехода распределены по бимодальному закону, найдены параметры распределений при различных уровнях температуры. На основе статистического моделирования определены законы распределения критической температуры хрупкости. Показано, что средние значения Тк, установленные по ПНАЭ Г-7-002-86, примерно на 10 °C выше, чем полученные по РД ЭО 0598-2004. Выявлены границы интервалов, в которые с 90 %-й вероятностью попадают значения критической температуры хрупкости в зависимости от числа испытанных образцов и схемы испытаний. Даны рекомендации по совершенствованию методики определения критической температуры хрупкости.

impact toughness, statistics, brittle- ductile transition, critical brittleness temperature, statistical modeling, Monte Carlo method, ударная вязкость, статистика, хрупковязкий переход, критическая температура хрупкости, статистическое моделирование, метод Монте-Карло

1. РД ЭО 0598-2004 Методика определения критической температуры хрупкости материалов корпусов реакторов по результатам испытаний малоразмерных образцов на ударный изгиб. - М.: Росэнергоатом, 2004. - 12 с.

2. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергоустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 525 с.

3. Степнов М. Н. Вероятностные методы оценки характеристик механических свойств. - Новосибирск: Наука, 2005. - 342 с.

4. Казанцев А. Г., Маркочев В. М., Сугирбеков Б. А. Оценка погрешностей определения критической температуры хрупкости металла корпуса реактора ВВЭР-1000 с использованием метода Монте-Карло / Тяжелое машиностроение. 2015. № 10. С. 19 - 27.

5. Давиденков H. Н. Динамические испытания металлов. - М.: ОНТИ НКТП СССР, 1936. -395 с.

6. Шевандин Е. И., Разов И. А. Хладноломкость и предельная пластичность металлов в судостроении. - Л.: Судостроение, 1965. - 336 с.

7. Кантор М. М., Боженов В. А. Рассеяние значений ударной вязкости низколегированной стали в критическом интервале хладноломкости / Материаловедение. 2013. № 11. С. 3 - 14.

8. Маркочев В. М., Александрова О. В. Дробно-степенная функция для описания распределения вероятностей / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 11. С. 71 - 73.

9. Бусленко Н. П., Шрейдер Ю. А. Метод статистических испытаний (Монте-Карло) и его реализация в цифровых машинах. - М.: Физматлит, 1961. - 228 с.

10. Chernobaeva A. A., Nikolaev Yu. A., Skundin M. A., Zhurko D. A., Krasikov E. A., Medvedev K. I., Kostromin V. N., Drobkov G. V., Ryasanov S. V. Data scatter cause analysis of the temperature surveillance specimens of VVER-1000 metal / J. Atom. Energy. 2012. Vol. 113. Issue 6. P. 337 - 344.

11. Chernobaeva A. A., Kuleshova E. A., Skundin M. A., Maltsev D. A., Chirko L. I., Revka V. N. Revision of date base of VVER-1000 thermal aging surveillance specimens / Proceeding of SMIRT 22, USA, San-Francisco, 2013. P. 138 - 147.

12. Чернобаева А. А. Обоснование моделей радиационного охрупчивания материалов корпусов реакторов и процедуры их применения для оценки состояния эксплуатирующихся корпусов реакторов: дисс.. докт. техн. наук. - М., 2009. - 228 с.

13. РД ЭО 1.1.2.0.0789-2012. Методика определения вязкости разрушения по результатам испытаний образцов-свидетелей для расчета прочности и ресурса корпусов реакторов ВВЭР-1000. - М.: Росэнергоатом. - 56 с.