Потенциальной надежности

Вероятность образования дефектов, их потенциальная опасность и вероятность выявления отдельными методами, обусловливающие выбор эффективных средств контроля качества изделий,

« = 1, I'D. При этом каждому дефекту вида i независимо от типа k соответствует своя потенциальная опасность Р (Ai). Для дефектов вида «критиче-х ские» Р (ЛКр) -> 1, для дефектов вида «малозначительные» Р (Лм) ->- 0.

Так как на ряде технологических установок, таких, как установки первичной переработки нефти АВТ-3,4, УЗК и некоторых других 95 % трубопроводов отработало 45 лет. Например, на АВТ-3 только 4 трубопровода введены в эксплуатацию в 1973 году, остальные в 1952 году. Потенциальная опасность такого оборудования очень велика. Аварии, которые возникают на таком оборудовании чреваты как пожарами , так и выбросами или разливом большого количества жидких, газообразных или смешанных фракций, продуктов их переработки, которые тяжело влияют на здоровье людей и окружающую среду.

В США длительное время проводилось изучение взрывоопасных смесей водорода с воздухом или кислородом [1—3]. Потенциальная опасность жидкого водорода хорошо известна. Цель настоящей статьи — подчеркнуть тот факт, что при правильном обращении и хранении жидкого водорода можно обеспечить достаточную безопасность без ухудшения эффективности работы.

Наибольшую радиационную опасность для населения может представить авария на АЭС. Именно в этом случае возникает потенциальная опасность облучения населения высокими дозами и на обширных территориях. Это служит основной причиной широко распространенной как у нас в стране, так и за рубежом практики размещения мощных АЭС в малонаселенной местности и на значительных расстояниях от крупных городов. Однако в последнее время отчетливо проявляется тенденция приближения АЭС, а также АТЭЦ и ACT к местам потребления. Поэтому повышаются требования к оценке возможной радиационной опасности при аварийных выбросах радиоактивных веществ.

Потенциальная опасность выхода из строя в процессе эксплуатации корпуса водо-водяного реактора в основном связана с возможностью его разрушения в результате охрупчивания. Это может привести к расплавлению топлива из-за недостаточного охлаждения и последующему радиоактивному загрязнению помещений станции. Рассмотрим два основных случая возможного разрушения корпуса. В первом случае трещина растет до размера, при котором в результате внутреннего давления <под действием установившихся рабочих нагрузок наблюдается хрупкое разрушение корпуса. Во втором случае разрушение >может произойти вследствие термических напряжений,- возникающих 'при поступлении в корпус реактора свежих порций охлаждающей воды, специально вводимой после аварийных утечек. 'Предусмотреть эти аварийные ситуации трудно, хотя можно оценить режим работы корпуса при установившейся нагрузке. Корпуса водо-водяных реакторов работают при температуре ниже температурного' диапазона ползучести, поэтому временную зависимость пластичности и разрушения можно не учитывать. Повреждение ;может«возникнуть в результате развития трещин, образовавшихся'<приойзготовлении корпуса, возникших в процессе работылпри'-к0'ррозиичпож'.напря-жением, или появившихся от усталости '•материала! Для обеспечения безопасности работы корпуса необходйшяаденитьннанмень-ший размер трещины, которую можно 'определить'..иер-азрушаю^ щими методами контроля, и наибольший 'размер- трещины, которая еще не будет вызывать хрупкого •;'разрушения,; -а также рас^ считать ту скорость распространения трещины;"которая не будет зависеть от действия усталостных напряжений ; [2]. Расчет напряжения включает определение потенциальной энергии •: (упругой) деформации материала U и скорости высвобождения•?? этой энергии с увеличением области'разрушения. Другими-параметрами, включаемыми в расчет, являются L — длина трещины;; а — глубина трещины, форма которой в этом случае принимается эллипсоидной, и с — безразмерная величина, имеющая-постоянное значение для каждой геометрической формы корпуса. В1 более точных методах анализа, применяемых к "более* простим геометрическим формам, используется эффективная длина трещины. Значения

Большая потенциальная опасность связана с повреждениями, обусловленными малоцикловой усталостью. К настоящему времени подавляющее большинство барабанов не имеет еще достаточного числа пусков и остановов для развития малоцикловых трещин, поскольку с удаленным слоем выбрасывают основную часть поврежденного при малоцикловой усталости металла (именно в этом заключается основной положительный эффект удаления поврежденного металла).

Некоторые "узкие места" процесса, такие как ограниченная живучесть смеси (2...3 ч), разупрочнение стержней при хранении в условиях высокой относительной влаги воздуха, потенциальная опасность возникновения дефектов чугунных отливок типа "черных пятен" (по вине блестящего углерода), просечек и ситовидной пористости, недостаточно легкая выбивка стержней из цветных металлов - успешно преодолеваются по мере дальнейшего развития технологии.

К числу первичных шихтовых материалов относятся элек тролитический никель, железо, ниобий, хром, кобальт марганец, а также армко-железо, никелевые окатыши скругленные обрезки вольфрама и молибдена. Используют некоторые ферросплавы, позволяющие сохранить в плавк достаточно большое содержание железа [2]. При вакуумно выплавке применяют главным образом феррохром, ферромолиС ден и феррониобий. В определенных случаях удается пользе ваться прессованными и спеченными металлическими брикета ми, например брикетами молибдена. Почти никогда не приме няют для шихтовки рыхлые порошки, поскольку есть спас ность дополнительных (непредсказуемых) потерь с недопус тимым нарушением заданного химического состава, а такж потенциальная опасность повредить механические вакуумны насосы.

Потенциальная опасность катастрофических разрушений и связанных с этим материальных и экологических последствий предопределяет настоятельную необходимость совершенствования методов расчета, проектирования и изготовления конструкций с позиций исключения их разрушения в процессе эксплуатации. Актуальность такой задачи особенно остро ощущается применительно к сварным изделиям, поскольку нельзя игнорировать практическую неизбежность присутствия в них различного рода несплошностей (дефектов) как технологического, так и эксплуатационного характера.

Потенциальная опасность риска катастрофических разрушений и связанных с этим материальных и экологических последствий предопределяет настоятельную необходимость такого совершенствования расчета, чтобы неразрушимость основных узлов сварных конструкций обеспечивалась еще на стадии проектирования.

Основной материал в процессе сварки обычно не сохраняет свои первоначальные свойства. Поэтому для оценки качества (потенциальной надежности) сварных соединений це лесообразно рассматривать особенности его изменения до эксплуатации, в процессе изготовления. Будем считать, что сварное соединение может быть выполнено либо равноиа-дежным (равнопрочным) основному материалу, качество которого условно принимается за единицу, либо быть слабее основного материала (последнее не допускается в аппаратах.). Тогда формирование качества Н сварных соединений можно представить как серию условных уровней качества (рис. 3.4)

Общий подход к определению потенциальной надежности изде-лия PJ при разработке состоит в оценке значений потенциальной надежности конструкции Pd, комплектующих элементов Рс, процес1 сов Рр и вычислении PI, пользуясь выражением PI = PdPcPp-

Очевидно, задача обеспечения максимальной потенциальной надежности в процессе разработки наилучшим образом решается при наличии сильных компетентных конструкторской службы и службы надежности. Однако если предприятие стоит перед выбором между сильной компетентной конструкторской службой со слабой службой надежности и слабой конструкторской службой с сильной компетентной службой надежности, то достижение высокой конструктивной надежности наилучшим образом обеспечивается первым вариантом.

Служба надежности воспринимается конструкторской службой как «голос совести» благодаря постоянному контролю с ее стороны и предоставлению информации об улучшении конструкции с точки зрения потенциальной надежности. Кроме того, тщательно исследуются все принятые компромиссные решения, влияющие на уровень надежности. В разд. 1.9 описаны методы контроля качества выполнения конструкторской работы.

Для конструктора, стремящегося обеспечить высокую надежность, весьма полезными оказываются два подхода — упрощение и стандартизация. Чем проще конструкция, тем выше внутренне присущая ей надежность. Уменьшение количества деталей или числа различных типов используемых деталей представляет собой очевидный метод повышения потенциальной надежности электронного устройства. Стандартные элементы и схемы обычно проходят тщательную приработку, и вероятность появления каких-либо неприятных неожиданностей при их использовании очень мала. Так как обычно работа конструктора по природе своей носит творческий характер, то для того, чтобы принудить конструктора проектировать простые конструкции и максимально использовать стандартные детали и узлы, требуется сдерживающее начало. Необходимо иметь в виду, что каждое затейливое устройство все же можно заставить функционировать; однако чем выше сложность конструкции, тем обычно меньше ее надежность.

Анализ надежности в процессе производства. В этом разделе отчета описываются специальные меры и требования, необходимые для сохранения потенциальной надежности изделия в процессе производства. В него включаются требования по проверке правильности чертежей и однозначности даваемых в них указаний (обзор документации), методы контроля за выполнением требований относительно производственных условий, например поддержания требуемой чистоты помещений, способы проверки правильности выполнения специальных технологических производственных процессов, специальные требования и ограничения, связанные с испытаниями и контролем на разных стадиях производства, а также специальные требования по обращению с изделием и упаковке.

исследования и квалифицированный анализ надежности конструкции. Высокая внутренне присущая надежность является фундаментальным требованием, предъявляемым к изделиям, которые должны обладать высокой надежностью в эксплуатационных условиях. К сожалению, конструкция с высокой внутренне присущей надежностью легко теряет заметную часть потенциальной надежности вследствие неправильного контроля конструктивных параметров, небрежного контроля вносимых изменений и использования чертежей и технических условий, в которых содержится произвольно истолковываемая информация и ошибочные примечания и требования или опущены важные требования. Анализ, проводимый для того, чтобы убедиться в том, что замысел конструктора является ясным, однозначно изложен в комплекте документации и полностью передан производственному персоналу и аппарату контроля качества, которые должны им руководствоваться в работе, называется проверкой однозначности документации. Эта проверка вместе с постоянной проверкой выпускаемых чертежей, конструктивных изменений и системой авторского контроля за правильностью изготовления разработанной конструкции играет существенную роль в предотвращении ухудшения надежности конструкции, обладающей потенциально высоким уровнем надежности.

Служба надежности, произведя оценку потенциальной надежности на основе анализа материалов конструирования, может по собственной инициативе или по требованию руководства постоянно следить за ростом надежности по мере выполнения и совершенствования программы разработки. Такая оценка повышения надежности требует применения как статистических, так и инженерных методов. Для определения степени повышения надежности производится оценка результатов испытаний, проводимых в наземных и летных (при необходимости) условиях. В случае появления отказов и принятия корректировочных мер в виде изменений в документации или других действий оценка целесообразности корректировочных мер и их влияния на повышение надежности представляет собой одну из самых сложных проблем при оценке и отчетности о росте показателей надежности. Этот вопрос рассматривается более подробно в гл. 1, т. II.

Теория надежности относится к техническим областям знаний и опирается на ряд дисциплин. Эти дисциплины, конечно, не находятся в застывшем состоянии; для любого улучшения службы надежности, для поиска более совершенных методов получения, поддержания и измерения надежности требуются время и ресурсы. Некоторые области такого поиска включают исследования усовершенствованных статистических методов, поиск новых улучшенных методов и применений техники неразрушающих испытаний, исследования новых принципов создания и усовершенствования функциональных и контрольных приборов, исследование методов повышения точности калибровки и лучшего определения сроков проведения калибровки, изучение способов повышения потенциальной надежности и оценки влияния новых методов конструирования, как, например, с введением микроминиатюризации и использованием молекулярной электроники, на надежность. Существует много других областей исследований по вопросам надежности, которые могут оказаться весьма плодотворными. Часть этих исследований связана с использованием результатов исследовательской деятельности по надежности, проводимой специализированными организациями в эксплуатационных условиях, таких, как Американское общество по контролю качества и Общество по неразрушающим испытаниям.

4.7. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ СНИЖЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ НАДЕЖНОСТИ

Последовательно накапливаемые данные о процентных значениях успешных исходов выполнения оперативных заданий пред-'ставляют собой меру достижения целей в части оперативной надежности. Существует возможность легко установить «кривую роста надежности» по мере приобретения персоналом более глубоких знаний по правилам эксплуатации и методам поддержания системы в исправном состоянии и по мере усовершенствования методов эксплуатации и обслуживания. Эти усовершенствования иногда осуществляются в результате усилий потребителей. Если организация-заказчик правильно определила в контракте требования к надежности аппаратуры, обеспечив их реализацию соответствующей конкретной методикой предварительных отработочных испытаний (для чего предусмотрены необходимые ассигнования и выделено необходимое время), то маловероятно получить рост потенциальной надежности аппаратуры. Будет наблюдаться рост производи-