Проектирование и изготовление оборудования под давлением: прочность, материалы, сварка

Виды опасности для определения рисков (пункт 8)

• незащищённые подвижные элементы, вибрация, взрывопожароопасные элементы;
• недопустимые отклонения параметров конструкции, сборочных единиц и устройств безопасности;
• пожар и чрезвычайные ситуации природного и техногенного характера;
• перегрев и превышение давления выше рабочего или расчётного;
• отложения примесей рабочей среды, коррозия и иные виды износа;
• неисправность предохранительных устройств и систем безопасности, прекращение действия вспомогательного оборудования;
• погасание факелов в топке, исчезновение напряжения на КИП и устройствах управления;
• снижение или повышение уровня жидкой среды за допустимые пределы, выход из строя указателей уровня прямого действия;
• снижение расхода или давления теплоносителя ниже минимально допустимых и повышение его температуры на выходе до предельной.

Как обеспечивается приемлемый риск

При проектировании опасные факторы идентифицируются и учитываются. Приемлемый уровень рисков обеспечивается расчётом на прочность и соблюдением комплекса технических требований экспериментальным, экспертным методами или по данным эксплуатации аналогичного оборудования (пункт 9).

Изготовитель обеспечивает соответствие оборудования и устройств безопасности проектной документации, проводит предусмотренные ею испытания, а отклонения от проекта согласовывает с разработчиком (пункты 12–14). Оборудование должно быть безопасным в течение всего срока службы при выполнении потребителем мер, установленных в технической документации (пункт 15).

Нагрузки при расчёте на прочность (пункт 1 приложения 2)

• нагрузки на внутреннюю и наружную поверхности;
• температура окружающей и рабочей среды;
• статическое давление в рабочих условиях и при испытании с учётом гидростатического давления и кратковременного повышения давления при срабатывании предохранительных устройств;
• инерционные нагрузки при движении, ветровые и сейсмические воздействия;
• реактивные усилия от опор, креплений, трубопроводов;
• усталость при переменных нагрузках;
• эрозионные и коррозионные воздействия среды;
• химические реакции из-за нестабильности сред и процесса;
• изменение механических свойств материалов при эксплуатации.

Методы оценки прочности (пункты 13–16 приложения 2)

Оценка прочности основывается на методах расчёта. Экспериментальные испытания без расчёта применяются, если произведение максимально допустимого рабочего давления на вместимость менее 0,6 МПа·м³ или произведение давления на номинальный диаметр менее 300 МПа·мм.

Методы расчёта, которые могут дополнять друг друга: по формулам норм расчёта на прочность; математическое моделирование предельных состояний и прямое определение предельной нагрузки; численный анализ напряжённо-деформированного состояния; механика разрушения.

Расчётное давление должно быть не менее рабочего и учитывать статический напор, динамические нагрузки и повышение давления из-за нестабильности сред; учитываются все возможные сочетания давления, температуры и других нагрузок при эксплуатации, транспортировке и испытаниях.

Характеристики материалов в расчёте (пункт 17 приложения 2)

• предел текучести и условные пределы текучести при 0,2 и 1 % остаточной деформации;
• временное сопротивление (предел прочности);
• предел длительной прочности или ползучести при расчётной температуре;
• характеристики малоцикловой прочности или усталости;
• модуль продольной упругости;
• относительное удлинение и сужение;
• ударная вязкость;
• вязкость разрушения.

Материалы (пункты 34–39 приложения 2)

Оборудование изготавливается из материалов и полуфабрикатов, предусмотренных проектной документацией и имеющих маркировку для идентификации с документами их изготовителя. На листах, плитах, трубах и поковках маркировка изготовителя сохраняется, а при раскрое на каждую часть наносится идентичная маркировка.

Материал считается пластичным, если относительное удлинение после разрыва не менее 14 %, а ударная вязкость на образцах KCV — не менее 27 Дж/см² при температуре, установленной пунктом 39. Если хрупкое разрушение исключить нельзя, применяют расчёт на сопротивление хрупкому разрушению, повышение запаса прочности, ужесточение контроля при изготовлении или режимные мероприятия.

Неметаллические композиты (пункт 25 приложения 2)

Сварка, термообработка и неразрушающий контроль

Сварные соединения не должны иметь дефектов, влияющих на безопасность, а их механические характеристики — не ниже характеристик соединяемых материалов (пункт 27). Допускаемое напряжение умножается на коэффициент прочности сварных швов, зависящий от материала, объёма контроля, технологии сварки и конструкции шва (пункт 29).

Сварные и другие неразъёмные соединения, в том числе выполняемые по месту эксплуатации, подвергаются неразрушающему контролю с оформлением отчётных документов; методы и объём контроля определяет разработчик (пункты 28 и 43). Для снятия недопустимых остаточных напряжений проводится термическая обработка, её необходимость и режимы определяет разработчик (пункт 40). Допускаемое напряжение для стальных отливок умножается на 0,8 при сплошном неразрушающем контроле и на 0,7 без него (пункт 23).

Экспериментальные испытания (пункты 31–32 приложения 2)

Испытания на прочность проводятся на образце с наблюдением за критическими зонами с помощью средств, достоверно регистрирующих деформации и напряжения. Программа включает испытания давлением на прочность и герметичность, испытания на ползучесть и усталость с учётом эксплуатации и при необходимости дополнительные испытания.

Форма подтверждения по категории (пункты 42–58)

Принятие и редакции

ТР ТС 032/2013 принят Решением Совета ЕЭК № 41 от 2 июля 2013 года и вступил в силу 1 февраля 2014 года. Существенные изменения внесены Решением Совета ЕЭК № 49 от 23.04.2021 (исключены подпункт «л» пункта 2 и раздел VIII, приложение 1 изложено в новой редакции, изменено приложение 3), Решением № 137 от 24.11.2023 (в том числе изменения пункта 3) и Решением № 107 от 26.09.2025 (особый порядок в России до 31.12.2028).

Заявители

По схемам 1д, 3д, 5д, 1с и 7с заявителем может быть зарегистрированное в государстве-члене юридическое лицо или ИП — изготовитель либо уполномоченное изготовителем лицо. По схемам 2д, 4д, 3с и 4с заявителем может быть также продавец (пункты 47 и 55). Заявитель вправе обратиться в любой орган по сертификации с соответствующей областью аккредитации (пункт 56).

Комплект документов для подтверждения

Заявитель формирует комплект: обоснование безопасности, паспорт, руководство по эксплуатации, проектная документация, прочностные расчёты и расчёты пропускной способности предохранительных устройств, технологические регламенты и сведения о сварке, термообработке и неразрушающем контроле, протоколы испытаний, документы на материалы и комплектующие, перечень применённых стандартов, документы о квалификации персонала изготовителя (пункт 45).

Изменения после подтверждения

При изменениях конструкции (состава) оборудования или технологии производства, которые могут повлиять на соответствие, заявитель заранее письменно извещает орган по сертификации, который решает, нужны ли новые испытания и (или) анализ состояния производства (пункт 54). Копия декларации или сертификата предоставляется потребителю по требованию безвозмездно (пункт 60).

Выбор материалов

При выборе материалов учитываются расчётное давление, расчётная и минимально допустимая температура стенки, химический состав и характер среды, технологические свойства и коррозионная стойкость; данные о примененных материалах приводятся в технической документации (пункт 37 приложения 2). Материалы должны быть химически стойкими к рабочей среде в течение назначенного срока службы или ресурса.

Пример

Небольшой сосуд для группы 2 с произведением давления на вместимость 0,3 МПа·м³. Поскольку значение меньше 0,6 МПа·м³, прочность можно подтвердить экспериментальными испытаниями без расчёта: программа включает испытания давлением на прочность и герметичность с регистрацией деформаций в критических зонах.

Второй пример

Завод режет лист для обечаек сосуда. На каждую часть переносится маркировка изготовителя листа тем же способом, что и исходная, — так сохраняется идентификация материала с сертификатом металла, который затем входит в комплект документов для подтверждения соответствия.

Чем поможет Мостехэкспертиза

• определим форму подтверждения и допустимые схемы для каждой позиции ассортимента;
• подготовим заявку, техническую документацию и комплект доказательственных материалов;
• организуем идентификацию, отбор образцов и испытания в аккредитованной лаборатории;
• сопроводим сертификацию или регистрацию декларации и проверим запись в реестре;
• подскажем, что делать при изменении продукции и периодической оценке.

Частые ошибки

• в расчёте не учтены сейсмические и ветровые нагрузки или реакции опор;
• потеряна маркировка металла после раскроя;
• нет отчётов о неразрушающем контроле монтажных швов;
• не обоснована пластичность материала при минимальной температуре;
• испытания без расчёта применены к крупногабаритному оборудованию сверх порогов пункта 13.

Связанные страницы

• Оборудование под давлением — ТР ТС 032/2013
• Котлы и сосуды — категории и документы
• ТР ТС 032/2013 — обзор регламента
• Сертификат соответствия ТР ТС/ЕАЭС — услуга

Вопросы и ответы