Определение причин возникновения трещин в конструктивных элементах башни новой вентиляционной трубы на Чернобыльской АЭС

Abstract

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.