Об утверждении федеральных норм и правил в области использования атомной энергии "Требования к обоснованию прочности корпуса блока реакторного, оборудования, трубопроводов и вну…

1. Настоящие федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии "Требования к обоснованию прочности корпуса блока реакторного, оборудования, трубопроводов и внутрикорпусных устройств ядерной энергетической установки со свинцовым теплоносителем" (НП-108-21) (далее - Правила) разработаны в соответствии со статьей 6 Федерального закона от 21 ноября 1995 г. № 170-ФЗ "Об использовании атомной энергии", Положением о разработке и утверждении федеральных норм и правил в области использования атомной энергии, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 1 декабря 1997 г. № 1511 (Собрание законодательства Российской Федерации, 1997, № 49, ст. 5600; 2012, № 51, ст. 7203).#❝

2. Настоящие Правила распространяются на ядерные энергетические установки со свинцовым теплоносителем и устанавливают требования к обоснованию прочности оборудования, трубопроводов, внутрикорпусных устройств, корпуса блока реакторного, а также их составных частей, находящихся в постоянном или периодическом контакте со свинцовым теплоносителем и (или) защитным газом до первой отсечной арматуры или гидрозатвора от корпуса блока реакторного, а также оборудования и трубопроводов второго пароводяного контура от парогенератора до второй со стороны парогенератора арматуры (отсечной или обратной).#❝

3. Требования настоящих Правил распространяются на элементы и их составные части, подверженные проектным нагружающим воздействиям и подпадающие под действие федеральных норм и правил в области использования атомной энергии "Правила устройства и безопасной эксплуатации корпуса блока реакторного, оборудования, трубопроводов и внутрикорпусных устройств ядерной энергетической установки со свинцовым теплоносителем" (НП-107-21), утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 24 марта 2021 г. № 112 (зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 28 мая 2021 г., регистрационный № 63670) (далее - НП-107-21), для которых температура при нормальной эксплуатации и нарушениях нормальной эксплуатации, включая проектные аварии, не превышает:#❝

4. Требования настоящих Правил обязательны для исполнения эксплуатирующими организациями, а также организациями, выполняющими работы и предоставляющими услуги в области использования атомной энергии.#❝

5. Требования настоящей главы распространяются на оборудование, трубопроводы, внутрикорпусные устройства, а также на металлические обечайки, оболочки и иные металлические составные части КБР (далее - МЭ) (список сокращений и обозначений приведен в приложении № 1 к настоящим Правилам), кроме металлической арматуры бетона.#❝

6. Расчетами на прочность должно быть обосновано, что в течение проектного срока службы в МЭ не будут достигнуты следующие предельные состояния (термины и определения приведены в приложении № 2 к настоящим Правилам):#❝

7. При проведении расчетов на прочность МЭ должны быть учтены процессы и нагружающие воздействия (включая перечисленные в пункте 8 настоящих Правил), влияющие по отдельности или в совокупности на достижение предельного состояния МЭ.#❝

8. В расчете на прочность МЭ должны учитываться:#❝

9. Расчет на прочность должен включать в себя расчет по выбору основных размеров и проверочный расчет, выполняемые с учетом предельных состояний, указанных в пункте 6 настоящих Правил. При обосновании прочности МЭ должны выполняться как требования для расчета по выбору основных размеров, установленные пунктами 12 - 15 настоящих Правил, так и требования для поверочного расчета, установленные пунктами 16 - 18 настоящих Правил.#❝

10. В расчете на прочность должны применяться значения физических и механических характеристик основного металла и сварных соединений в соответствии с требованиями СТО 95 12040-2019, а также консервативным образом учитываться их изменения в процессе эксплуатации вследствие высокой температуры, облучения и распухания металла, воздействия теплоносителя или газовой среды, а также их совместного влияния.#❝

11. Номинальные допускаемые напряжения при температуре Т, используемые в расчетах на прочность, должны определяться по временному сопротивлению, пределу текучести и пределу длительной прочности материала МЭ с учетом их изменений в процессе эксплуатации:#❝

12. В расчете по выбору основных размеров должны вычисляться значения расчетной толщины стенки (SR) компонентов МЭ, а также выполняться подбор составных частей фланцевых соединений в зависимости от размеров и номинальных допускаемых напряжений ([]) компонентов при расчетной температуре. В качестве нагрузки должно использоваться расчетное давление, а дополнительно для компонентов фланцевых соединений - давление гидравлических или пневматических испытаний и усилие затяга болтов и шпилек.#❝

13. Расчетная толщина стенок SR должна вычисляться с учетом предельных состояний, указанных в подпунктах "а", "б" и "в" пункта 6 настоящих Правил.#❝

14. Назначаемая номинальная толщина стенки должна определяться с учетом SR, а также допусков на размеры исходных полуфабрикатов, возможных утонений при изготовлении и монтаже, а также утонения стенки за счет сплошной коррозии под воздействием коррозионной среды за весь срок службы МЭ, определенного на образцах, испытанных в условиях, близких к эксплуатационным.#❝

15. Расчет по выбору основных размеров должен выполняться в соответствии с требованиями СТО 95 12047-2019.#❝

16. Для проведения поверочного расчета в МЭ должно быть подтверждено выполнение требований, установленных к расчету по выбору основных размеров.#❝

17. Поверочный расчет рассчитываемых МЭ должен проводиться по номинальным размерам.#❝

18. В состав поверочного расчета должны входить:#❝

19. Значения напряжений и деформаций и их изменения во времени, используемые в поверочном расчете, должны вычисляться на основе проектной последовательности нагружения МЭ. При вычислении напряжений и деформаций должны учитываться все предусмотренные проектом нагружающие воздействия на МЭ, возникающие при испытаниях, предпусковых наладочных работах и эксплуатации, а также при изготовлении КБР.#❝

20. При сложном (не одноосном) напряженном состоянии в оценках прочности должны применяться приведенные напряжения или деформации.#❝

21. В расчетах за пределами упругости материала рассматриваемого МЭ должны применяться упругопластические деформации (при реализации процессов ползучести - упруговязкопластические деформации) или условные упругие напряжения.#❝

22. Методы вычисления приведенных напряжений и деформаций, учета пластичности и ползучести материала, условных упругих напряжений и формирования расчетных циклов условных упругих приведенных напряжений для проверки выполнения нормативных критериев прочности должны соответствовать требованиям СТО 95 12048-2019.#❝

23. Расчет на статическую прочность должен выполняться в целях подтверждения того, что напряжения в МЭ не достигнут значений, вызывающих предельные состояния, указанные в подпунктах "а" и "в" пункта 6 настоящих Правил, и при этом не реализуются:#❝

24. Расчет на статическую прочность должен выполняться без учета вибраций и динамических нагрузок, а также процессов ползучести.#❝

25. Методы расчета и критерии статической прочности должны соответствовать требованиям СТО 95 12048-2019.#❝

26. Расчет на устойчивость должен выполняться в целях подтверждения того, что значения нагружающих воздействий на МЭ, а в условиях реализации процессов ползучести и (или) релаксации напряжений - также и длительность приложения нагружающих воздействий к МЭ, не достигнут значений, вызывающих предельное состояние, указанное в подпункте "д" пункта 6 настоящих Правил.#❝

27. При выполнении расчета на устойчивость должно учитываться снижение жесткости МЭ вследствие допусков на размеры исходных полуфабрикатов, возможных утонений при изготовлении и монтаже, а также утонения стенки под воздействием коррозионной среды, прогнозируемого на весь срок службы МЭ.#❝

28. Методы расчета и критерии прочности при обосновании устойчивости должны соответствовать требованиям СТО 95 12048-2019.#❝

29. Расчет на циклическую прочность должен выполняться в целях подтверждения того, что в МЭ, работающем при температуре, не превышающей значения Tt, под действием нагружающих воздействий, предусмотренных проектом ядерной энергетической установки, в течение проектного срока службы не возникнет предельное состояние, указанное в подпункте "г" пункта 6 настоящих Правил.#❝

30. В расчете на циклическую прочность для заданного числа циклов нагружений должны быть вычислены допускаемые амплитуды условных упругих приведенных напряжений или для заданных значений амплитуд условных упругих приведенных напряжений - допускаемое число циклов нагружений.#❝

31. Расчет на циклическую прочность должен выполняться на основе зависимостей, представленных в виде уравнений усталости или кривых усталости, связывающих допускаемые амплитуды и допускаемые числа циклов изменения условных упругих приведенных напряжений в основном металле. В указанные зависимости должны быть введены запасы прочности по числу циклов и по значениям амплитуд условных упругих приведенных напряжений (включая запасы по учету габаритных размеров и шероховатости поверхности рассчитываемого МЭ), а также учтено влияние асимметрии цикла приведенных напряжений, значений физических и механических характеристик материала, температуры металла, нейтронного облучения и параметров рабочей среды (свинцового теплоносителя, защитного газа, воздушной среды), влияющих на циклическую прочность.#❝

32. В расчете на циклическую прочность должно вычисляться усталостное повреждение металла в точках МЭ для каждого типа циклов условных упругих приведенных напряжений.#❝

33. В результате расчета на циклическую прочность должно быть подтверждено, что во всех точках МЭ сумма усталостных повреждений от всех типов циклов условных упругих приведенных напряжений не достигает допускаемого значения.#❝

34. Методы расчета и критерии циклической прочности должны соответствовать требованиям СТО 95 12048-2019.#❝

35. Расчет на длительную статическую прочность должен выполняться в целях подтверждения того, что в МЭ, работающем при температуре Т, равной или выше Tt, в течение проектного срока службы не будут достигнуты предельные состояния, указанные в подпунктах "б" и "е" пункта 6 настоящих Правил.#❝

36. Для МЭ, рассчитываемого на длительную статическую прочность, во всем диапазоне эксплуатационных температур должна быть обоснована статическая прочность согласно пунктам 23 - 25 настоящих Правил со значениями [], соответствующими значениям Т каждого рассчитываемого режима.#❝

37. В расчете на длительную статическую прочность должны определяться допускаемые значения напряжений на основе характеристик сопротивления металла длительному статическому разрушению, зависящих от температуры, длительности нагружения, возможного наличия сварных соединений и воздействия среды.#❝

38. В результате расчета на длительную статическую прочность должно быть подтверждено, что напряжения в МЭ и суммарное длительное статическое повреждение не превышают допускаемых значений.#❝

39. Методы расчета и критерии длительной статической прочности должны соответствовать требованиям СТО 95 12048-2019.#❝

40. Расчет на длительную циклическую прочность должен выполняться в целях подтверждения того, что в МЭ, температура которого равна или превышает значение Tt, под действием циклически повторяющихся нагружающих воздействий, предусмотренных проектом, в течение проектного срока службы не возникнет предельное состояние, указанное в подпункте "г" пункта 6 настоящих Правил.#❝

41. Для МЭ, рассчитываемого на длительную циклическую прочность, должна быть обоснована длительная статическая прочность в соответствии с пунктами 35 - 39 настоящих Правил.#❝

42. Расчет на длительную циклическую прочность должен проводиться на основе требований, указанных в пунктах 31 - 33 настоящих Правил, с учетом влияния длительных статических повреждений материала. При проведении расчета из всех типов циклов условных упругих приведенных напряжений должны отбираться только такие типы циклов, в которых реализуется ползучесть.#❝

43. Для получения суммарного повреждения в рассчитываемой точке МЭ найденные повреждения от циклов, в которых температура равна или превышает значение Tt, должны быть просуммированы с усталостными повреждениями от циклов, в которых температура не превышает значения Tt.#❝

44. Методы расчета и критерии длительной циклической прочности должны соответствовать требованиям СТО 95 12048-2019.#❝

45. Расчет на сопротивление разрушению должен выполняться в целях подтверждения того, что в течение срока службы рассчитываемого МЭ не будет достигнуто предельное состояние, указанное в подпункте "а" пункта 6 настоящих Правил, в виде нестабильного роста трещины.#❝

46. В результате расчета на сопротивление разрушению должно быть подтверждено, что коэффициент интенсивности напряжений, или J-интеграл, или раскрытие в вершине трещины - в нагруженном МЭ не превышают допускаемых значений.#❝

47. Методы расчета и критерии прочности при обосновании сопротивления разрушению должны соответствовать требованиям СТО 95 12048-2019.#❝

48. Расчет на прогрессирующее изменение формы и (или) размеров должен выполняться в целях подтверждения того, что в МЭ под действием циклически повторяющихся нагружающих воздействий в течение проектного срока службы не будет достигнуто предельное состояние, указанное в подпункте "ж" пункта 6 настоящих Правил.#❝

49. Расчет на прогрессирующее изменение формы и (или) размеров должен выполняться в том случае, если в проектной или конструкторской документации установлены и обоснованы предельные значения изменения форм и (или) размеров, учитывающие конкретное назначение и условия работы рассчитываемого МЭ.#❝

50. Методы расчета и критерии прочности при прогрессирующем изменении формы и (или) размеров должны соответствовать требованиям СТО 95 12048-2019.#❝

51. Расчет на накопление вязкопластических деформаций должен выполняться в целях подтверждения того, что в течение срока службы рассчитываемого МЭ не будет достигнуто предельное состояние, указанное в подпункте "з" пункта 6 настоящих Правил (при отсутствии вязких деформаций - не будет достигнуто предельное состояние, указанное в подпункте "и" пункта 6 настоящих Правил).#❝

52. Расчет на накопление вязкопластических деформаций должен проводиться для МЭ, в котором реализуется ползучесть. При этом должно учитываться влияние прогрессирующего изменения формы и (или) размеров.#❝

53. Найденные в результате расчета накопленные вязкопластические деформации, включающие в себя деформации пластичности и ползучести, должны быть меньше допускаемых значений.#❝

54. Методы расчета и критерии прочности при накоплении вязкопластических деформаций должны соответствовать требованиям СТО 95 12048-2019.#❝

55. Расчет на внешние динамические воздействия должен выполняться в целях подтверждения того, что при сочетании эксплуатационных нагрузок и внешних динамических воздействий, включая сейсмические воздействия, в МЭ не будут достигнуты предельные состояния, указанные в подпунктах "а", "в", "г", "ж", а для оборудования, кроме того, и подпункта "д" пункта 6 настоящих Правил.#❝

56. При расчете на внешние динамические воздействия должно учитываться влияние гидродинамических эффектов от движения свинцового теплоносителя, а также от механических взаимодействий по поверхностям контакта, включая проскальзывание, раскрытие зазоров и соударения с соседними элементами и конструкциями.#❝

57. Методы расчета и критерии прочности при сейсмических воздействиях должны соответствовать требованиям СТО 95 12049-2019.#❝

58. Методы расчета и критерии прочности при внешнем динамическом воздействии, кроме сейсмического воздействия, должны соответствовать требованиям СТО 95 12048-2019.#❝

59. Расчет на вибропрочность должен выполняться в целях подтверждения того, что при возникновении в МЭ вибраций не будет достигнуто предельное состояние, указанное в подпункте "г" пункта 6 настоящих Правил, а также не возникнут виброударные взаимодействия с соседними элементами и конструкциями.#❝

60. Расчет на вибропрочность должен содержать:#❝

61. Результаты расчета МЭ на вибропрочность, в том числе в случаях, когда расчетом не удается обосновать отсутствие резонанса в рассматриваемом МЭ, должны быть подтверждены расчетно-экспериментальным путем по результатам анализа вибраций, зарегистрированных в процессе предпусковых наладочных работ с использованием расчета на циклическую и длительную циклическую прочность.#❝

62. Методы расчета и критерии вибропрочности должны соответствовать требованиям СТО 95 12048-2019.#❝

63. Расчет НДС КБР должен выполняться совместно для МЭ и БЭ, входящих в состав КБР.#❝

64. Расчеты на прочность МЭ в составе КБР, а также иных металлических компонентов в составе элементов КБР (кроме металлической арматуры бетона) должны выполняться в соответствии с требованиями главы II настоящих Правил по результатам расчета НДС, выполненного совместно с БЭ. При этом должно быть учтено влияние уровней напряжений и деформаций, возникающих в БЭ, на физические и механические характеристики бетона, используемые в расчете НДС КБР.#❝

65. Физические и механические характеристики бетона, используемые в расчетах НДС, должны приниматься с учетом влияния на них уровней напряжений, деформаций и требований долговечности по результатам анализа:#❝

66. Определение НДС и проверка выполнения условий прочности по напряжениям и деформациям в БЭ должны проводиться с учетом:#❝

67. Методы учета указанных факторов при определении напряжений и деформаций должны соответствовать требованиям СТО 95 12052-2019.#❝

68. Расчет БЭ на статическую прочность должен проводиться в целях проверки выполнения условий прочности по напряжениям и (или) деформациям. В случае если не выполняется хотя бы одно из условий прочности, физические и механические характеристики бетона должны быть уточнены для учета в последующих расчетах на прочность МЭ в составе КБР при их совместном деформировании с БЭ.#❝

69. Методы расчета и критерии статической прочности для применяемых марок бетона должны соответствовать требованиям СТО 95 12052-2019.#❝

70. В случае если в результате анализа статической прочности БЭ установлено начало трещинообразования, дальнейшие расчеты на прочность МЭ в составе КБР при их совместном деформировании с БЭ должны проводиться с учетом анализа развития трещин в БЭ и соответствующих изменений физических и механических характеристик бетона.#❝

71. Методы расчета и критерии прочности при обосновании БЭ на образование и развитие трещин должны соответствовать требованиям СТО 95 12052-2019.#❝

72. Расчетом на устойчивость должна быть подтверждена устойчивость КБР с учетом совместного деформирования бетонных и металлических элементов.#❝

73. Методы расчета и критерии прочности при обосновании КБР на устойчивость с учетом деформационных свойств бетона должны соответствовать требованиям СТО 95 12052-2019.#❝

74. Расчет на внешние динамические воздействия должен выполняться в целях подтверждения того, что при сочетании эксплуатационных нагрузок и внешних динамических воздействий, включая сейсмические воздействия, при совместном деформировании БЭ и МЭ в составе КБР будет обеспечена прочность металлических частей КБР в соответствии с требованиями главы II настоящих Правил.#❝

75. В расчете на внешние динамические воздействия должны быть учтены следующие особенности динамического механического взаимодействия по поверхностям контакта БЭ с металлическими конструкциями: возможность проскальзывания, раскрытия зазоров и соударений в зонах контакта металла и бетона, а также другие виды взаимодействия, влияющие на НДС при динамических воздействиях.#❝

76. Методы расчета и критерии прочности при внешнем динамическом воздействии должны соответствовать требованиям СТО 95 12052-2019 и СТО 95 12053-2019.#❝