Eng
Ukr
Rus
Печать
2014 №01 (09) 2014 №01 (02)

Автоматическая сварка 2014 #01
«Автоматическая сварка», № 1, 2014, с. 5-16
 
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТРЕЩИН В КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ БАШНИ НОВОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ТРУБЫ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС
 
Авторы
В. М. ТОРОП1, Э. Ф. ГАРФ1, А. В. ЯКИМКИН1, Е. Е. ГОПКАЛО2
1ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. Е-mail: office@paton.kiev.ua
2Ин-т проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАНУ. 01014, г. Киев-14, ул. Тимирязевская, 2. E-mail: office@ipp.kiev.ua
 
Реферат
Выполнен анализ проектной и эксплуатационной документации, а также соответствие фактических нагрузок и режимов эксплуатации новой вентиляционной трубы требованиям данной документации. Проанализированы результаты неразрушающего контроля основного металла и сварных соединений конструктивных элементов новой вентиляционной трубы на ЧАЭС. Трещины в узлах башни новой вентиляционной трубы ЧАЭС носят системный характер. Они образовались в зонах сварных узловых соединений трех верхних ярусов башни, в которых элементы решетки выполнены из труб сечением 193,7×6 мм. В настоящий момент трещины выявлены в 17 узлах прорезной фасонки стойки и в 17 узлах крепления раскосов к распорке. Отобраны темплеты, представляющие собой трещиносодержащие фрагменты фасонок — конструктивних элементов новой вентиляционной трубы ЧАЭС, изготовлены образцы и проведены экспериментальные исследования химического состава, микротвердости, механических свойств и структуры основного металла, металла зоны термического влияния и металла шва. Определены причины и механизмы возникновения трещин в конструктивных элементах новой вентиляционной трубы при проведении материаловедческих исследований на двух вырезанных темплетах. Фрактографические исследования выявили усталостный характер возникновения и развития поверхностных трещин в фасонках. Аэродинамический и прочностной расчеты сооружения и отдельных его элементов убедительно показали, что причиной возникновения трещин являются резонансные колебания раскосов в верхних трех секциях башни, направленные из плоскости граней и вызывающие переменные изгибные напряжения в узлах. Определены частоты колебаний и усилия, передаваемые на узлы. Поля напряжений, вызванные периодическими усилиями в раскосах, подтверждают зону образования и развития разрушения, а максимальные уровни напряжений значительно превосходят пределы усталости сварных соединений. Сделан вывод о том, что в проекте башни использованы устаревшие конструктивные решения узлов, характеризующиеся многочисленными зонами высокой концентрации напряжений, низким сопротивлением усталости и низкой сопротивляемостью коррозионным воздействиям. Библиогр. 12, табл. 1, рис. 20.
 
Ключевые слова: сварные соединения, сварные узлы, усталость, резонанс, долговечность, фрактография, металлографические исследования, усталостная трещина, расчет на прочность, новая вентиляционная труба, Чернобыльская АЭС
 
Поступила в редакцию 03.09.2013
Опубликовано 17.12.2013
 
1. Савицкий Г. А. Ветровая нагрузка на сооружения. — М.: Стройиздат, 1972. — 108 с.
2. Результаты обследования сварных соединений каркаса новой вентиляционной трубы на объекте «Чернобыльская АЭС»: (Отчет Опыт. конструктор.-технолог. бюро) / ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. — Киев, 2012. — 83 с.
3. Экспертиза причин возникновения трещиноподобных дефектов в новой вентиляционной трубе: (Отчет) / ООО «УкрАтомэнерго». — Киев, 2012. — 50 с.
4. Маклин Д., Кемпбелл Р., Колуэл Р. Независимое исследование конструктивных дефектов НВТ: Науч.-техн. отчет. — Киев, 2012. — 40 с.
5. Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра. — М.: Стройиздат, 1978. — 216 с.
6. Вилькерд Д. С., Попов С. Г., Савицкий Г. А. Колебания тел в аэродинамическом следу // Вестн. Моск. гос. ун-та. — 1951. — № 12. — С. 23–25.
7. Симиу Э., Сканлан Р. Воздействие ветра на здания и сооружения. — М.: Стройиздат, 1984. — 343 с.
8. ДБН В.2.6-163:2010. Сталеві конструкції. Норми проектування, виготовлення і монтажу. — Чинний з 01.12.11. — К.: Мінрегіонбуд, — 201 с.
9. Recommendations for fatigue design of welded joints and components. — S.l., S.a. — 153 p. — (Intern. Inst. Of Welding; Doc. XIII-1539–96).
10. Marshal P. W. Connections for welded tubular structures // Intern. conf. on welding of tubular structures. — Massachusets: Pergamon Press, 1984. — P. 11–17.
11. ВСН 51.4–85. Ведомственные строительные нормы. Бесфасоночные узлы конструкций из труб морских нефтегазопромысловых сооружений. Методика расчета прочности. — Введ. 03.06.1985. — М.: Мингазпром, 1985. — 30 с.
12. Recommended practice for planning, designing and constructing fixed offshore platforms. — S.l., S.a. — 86 p. — (American Petroleum Inst.; Doc. RP2A).
>