автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Влияние геометрических несовершенств монтажных стыков стенки на малоцикловую прочность вертикальных стальных резервуаров

кандидата технических наук
Василькин, Андрей Александрович
город
Москва
год
2007
специальность ВАК РФ
05.23.01
цена
450 рублей
Диссертация по строительству на тему «Влияние геометрических несовершенств монтажных стыков стенки на малоцикловую прочность вертикальных стальных резервуаров»

Автореферат диссертации по теме "Влияние геометрических несовершенств монтажных стыков стенки на малоцикловую прочность вертикальных стальных резервуаров"

На правах рукописи

Василькин Андрей Александрович

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ НЕСОВЕРШЕНСТВ МОНТАЖНЫХ СТЫКОВ СТЕНКИ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ ПРОЧНОСТЬ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ

Специальность 05 23 01 «Строительные конструкции, здания и сооружения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2007

003061610

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете

Научный руководитель Официальные оппоненты

Ведущая организация

кандидат технических наук, доцент Соболев Юрий Всеволодович

доктор технических наук, профессор Поповский Богдан Васильевич

кандидат технических наук, доцент Еленицкий Эдуард Яковлевич

Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им В А Кучеренко (Москва)

Защита диссертации состоится « £Р » ¿¿№'¿№/$2007 г в ЖЪй ч на заседании диссертационного совета Д 212 138 09 при Московском государственном строительном университете по адресу Москва, Шлюзовая набережная,д8,ауд Р{

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного строительного университета по адресу Москва, Ярославское ш ,26

Автореферат разослан « /4 »

2007г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основой для определения малоцикловой прочности вертикальных стальных резервуаров (РВС), изготовленных методом рулонирования, го существующем методикам расчета являются данные о значениях локальных деформаций формы, определение которых - одна из основных задач при расчете конструкции на малоцикловую прочность

Существующие методики расчета малоциюговой прочности резервуара с дефектами формы не позволяют в полной мере учесть все факторы, влияющие на его прочность и остаточный ресурс

Настоящая диссертация посвящена уточнению существующей методики расчета малоцикловой прочности с учетом фактической формы геометрических дефектов резервуара, а также влияния формы сварного шва и остаточных сварочных напряжений

Цель диссертационной работы. Уточнить методику расчета малоцикловой прочности РВС с дефектами геометрической формы в зоне монтажных стыков стенки путем определения влияния геометрической формы и остаточных сварочных напряжений на локальные деформации с использованием разработанной автором математической компьютерной модели

Поставленная цель может быть достигнута при выполнении следующих основных задач:

- анализ существующих методик расчета малоцикловой прочности РВС с дефектом геометрической формы в монтажном стыке стенки,

- разработка математической компьютерной модели РВС, обеспечивающей выполнение расчетов конструкции в линейной, а также в геометрически и физически нелинейной постановке,

- доказательство адекватности разработанной математической модели на основе тестовых расчетов и сравнения полученных результатов с существующими экспериментальными данными,

- исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) РВС в зоне монтажного стыка стенки и узла сопряжения стенки с днищем (уторного) с применением разработанной математической модели,

- определение влияния дефектов геометрической формы и остаточных сварочных напряжений на величину локальных деформаций в монтажном стыке стенки и уторном узле РВС,

- оценка адаптации НДС стенки резервуара под воздействием циклически приложенной нагрузки с учетом влияния геометрических дефектов и остаточных сварочных напряжений,

- оценка влияния дефектов геометрической формы и остаточных сварочных напряжений на усталостную прочность РВС

Научная новизна работы состоит в следующем

- разработана конечно-элементная модель стенки РВС с дефектом геометрической формы в области монтажного стыка,

У 'А

V*! ч/

- уточнены на основе численного моделирования величины локальных деформаций монтажного стыка стенки и уторного узла РВС с учетом адаптации металла при воздействии циклически приложенной нагрузки, дефектов геометрической формы и влияния остаточных сварочных напряжений,

- определены значения локальных деформаций стенки РВС в области монтажного стыка и уторного узла с учетом фактической формы дефектов, влияния остаточных сварочных напряжений и формы сварного шва

Практическая значимость работы состоит в следующем

- учет влияния фактической формы геометрических несовершенств стенки, остаточных сварочных напряжений и формы сварного шва позволяет уточнить методику расчета малоцикловой прочности РВС, что увеличивает достоверность определения срока безопасной эксплуатации резервуаров,

- предложенная автором методика расчета НДС стенки резервуара с дефектами геометрической формы в зоне монтажного стыка применялась в расчетах обследованных автором резервуаров,

- результаты исследований позволяют установить в целях обеспечения заданного срока эксплуатации предельно допустимый уровень налива резервуара при дефектах геометрической формы, превышающих допустимые параметры с учетом циклического воздействия нагрузки на конструкцию

Внедрение исследований Результаты исследований использованы при разработке руководящего документа РД 16 01-73 10 0Q-KTH-010-1-05 «Специальные нормы проектирования и строительства стальных вертикальных резервуаров объемом 100 ООО м »

Достоверность полученных научных результатов подтверждается использованием адекватной математической модели, сопоставленной с уже существующими экспериментальными данными, адекватностью результатов, полученных в частных случаях, известным решениям других авторов

Апробация работы. О результатах исследований было доложено на региональных научно-практических конференциях «Долговечность строительных материалов и конструкций» (Саранск, 2001 и 2005 гг )

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 3 в рецензируемых научных журналах

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка и трех приложений Объем работы составляет 188 стр , в том числе основной текст 158 стр , включая 94 рисунка, 15 таблиц, библиографический список на 17 стр (191 наименование) и приложения на 11 страницах

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертации отмечаются актуальность темы, цель и задачи исследования, научная новизна работы, ее практическая значимость,

достоверность полученных научных результатов, содержатся сведения об апробации проведенных исследований и о публикациях по теме диссертации

В первой главе рассмотрены работы ряда авторов, в частности В В Кузнецова, В В Леденева, В А Прохорова, И М Розенштейна, А Н Шкинева, М К Сафаряна, А А Тарасенко, где анализируются причины аварий резервуаров и наиболее часто встречающихся дефектов

Многие из эксплуатируемых резервуаров имеют дефекты геометрической формы, особенно те из них, которые смонтированы методом рулонирования Появление таких дефектов обусловлено технологией изготовления рулонов и методом монтажа резервуаров

При работе резервуара в условиях многократного повторно-статического нагружения возможен переход к предельному состоянию, связанному с появлением трещиноподобных дефектов в результате малоцикловой усталости

В главе даны результаты натурных обследований РВС, проведенных автором диссертации, с указанием обнаруженных дефектов, причин их появления и рекомендуемых способов устранения

Методика расчета малоцикловой прочности базируется на анализе распределения локальных пластических деформаций и использовании характеристик сопротивления материала циклическому деформированию и разрушению Расчет малоцикловой прочности и определение долговечности листовых конструкций достаточно полно разработаны на стадии как возникновения трещины, так и существования в конструкции поверхностной трещины При этом необходимо отметить работы С В Серенсена, Н А Махутова, Е М Морозова, А Б Злочевского

Для аналитического описания числа циклов нагружения резервуара до возникновения трещины используются следующие методы деформационный, силовой и энергетический Выбор того или иного метода при расчете малоцикловой прочности определяется спецификой процесса деформирования и разрушения конструкции в конкретных условиях эксплуатации

В зоне монтажного стыка стенки нагружение, как правило, происходит при постоянном размахе упруго-пластической деформации и монотонном ее возрастании, в связи с чем использован деформационный критерий усталостного разрушения, предложенный Коффином и Менсоном

Число циклов нагрузки-разгрузки до образования усталостной трещины N определялось из выражения

[е 1=—, 1Г т^п—^—(1)

Ает{щШ 1-Г Ее/ ;

где [еа]-амплитуда упругих деформаций,

пч-10 - коэффициент запаса прочности по долговечности, ет - амплитуда пластических деформаций,

- относительное сужение площадки поперечного сечения образца при статическом растяжении,

т = 0,5 - постоянная, Е - модуль упругости,

<г , - предел выносливости при симметричном цикле на базе 2 106 циклов В конце главы рассматриваются требования нормативных документов к величине допускаемых отклонений геометрической формы резервуара Так, в стандарте ЗАО «ЦНИИПСК им Мельникова» отмечается, что срок службы РВС обусловлен в основном коррозионными повреждениями и усталостной долговечностью стенки, которая в зонах вертикальных сварных соединений при цикличности Лгэ <100 циклов в год считается обеспеченной, если «стрелка угловатости» пояса (/,) на базе а - 1000мм составляет fl < 0,7*, , где г - толщина стенки пояса При превышении указанных параметров необходимо оценивать срок службы резервуара с учетом параметров циклического нагружения -амплитуды и частоты нагружения, а также влияния сварных соединений

Не до конца изучено влияние остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях на надежность и долговечность резервуарных конструкций Этим вопросам посвящены научно-исследовательские работы В С Игнатьевой, Ю С Тарасевича, А П Сенаторова

Механизм образования сварочных напряжений и их влияние на работоспособность сварных конструкций изучали Н О Окерблом, Б Е Патон, Г А Николаев, В А Винокуров, С А Куркин, В М Сагалевич, А Г Григорьянц, В Ф Лукьянов и др

Как показывает опыт диагностирования резервуаров, одной из наиболее уязвимых зон при эксплуатации резервуаров является уторный узел

Многочисленные публикации, посвященные изучению работы уторного узла, можно условно разделить на три группы К первой группе относится разработанный М К Сафаряном расчет зоны соединения нижнего пояса стенки с днищем с учетом влияния свеса окрайка Стенка и днище рассматриваются как система из двух полубесконечных балок единичной ширины, опирающихся на 2 упругих основания, первое из которых учитывает пространственную жесткость цилиндрической оболочки, а второе отражает свойства реального основания резервуара

Наряду с традиционным методом сил можно применить предложенный Ю В Соболевым метод перемещений, который позволяет рассматривать узел сопряжения как однажды статически неопределимую систему с учетом нерастяжимости днища

Вторая группа исследований использует систему сопряженных пластин и оболочек Уторный узел резервуара рассматривается в виде сопряжения длинной цилиндрической оболочки постоянной толщины и кругового кольца, моделируемых в рамках моментной технической теории оболочек Независимое интегрирование этих элементов, а также условия их совместного деформирования обеспечивают формирование системы из семи неоднородных алгебраических уравнений, решение которых позволяет определить все компонента НДС в рассматриваемой зоне резервуара

Третья группа работ объединяет исследования, выполненные с применением метода конечных элементов

Во второй главе рассмотрены различные варианты деформации концевых участков полотнища стенки в зоне монтажного стыка (рис 1)

- в виде сходящихся под углом окружностей - «клювик»,

- в форме треугольника - «домик»,

- с образованием косинусоидальной кривой стенки резервуара

Рис 1 Схема радиальных отклонений монтажных стыков стенки вертикального стального резервуара

1 - проектная форма,

2 - отрицательная угловатость («клювик»),

3 - положительная угловатость («домик»),

4 - косунусоидальное искривление

Решением задачи определения НДС монтажного стыка стенки резервуара занимались Ю В Соболев. А Д Колосков, В М Никиреев, П Г Почтовик и др

НДС оболочки определяется с помощью вырезанной из нее полоски по дифференциальному уравнению цилиндрического изгиба пластины

где р - расчетное давление, V - радиус оболочки,

IV - радиальное перемещение монтажного стыка стенки в результате воздействия мембранного усилия

Исходя из анализа начальных форм отклонений функция начальных несовершенств^может быть представлена в следующих видах

.1

3

(2)

деформация типа «клювик» =

деформация типа «домик» мгя =

косинусоидальная деформация >^=//2 I+сое-

ч

г

где / - амплитудное значение начального отклонения от правильной цилиндрической формы,

(¡> - текущий угол, отсчитываемый от оси монтажного шва, % - угол обхвата зоны начального отклонения цилиндрической оболочки Аналитическое исследование работы цилиндрической полосы с локальным искривлением позволяет описать весь процесс развития пластических деформаций при постепенном увеличении интенсивности нагрузки от нуля до некоторого конечного значения При этом цилиндрическая полоса последовательно проходит несколько стадий работы в локальной зоне на первой стадии полоса в зоне искривления работает упруго, напряжения в крайних волокнах не достигают предела текучести, на второй стадии образуется односторонняя текучесть только со стороны растянутых волокон, увеличение нагрузки сопровождается распространением зоны текучести как по толщине, так и по длине искривленного участка, на третьей стадии в искривленном участке, с внутренней стороны стенки, сжимающие напряжения в крайних волокнах достигают предела текучести -участок искривления начинает работать в условиях двухсторонней текучести Дальнейшее увеличение нагрузки влечет за собой уменьшение упругого ядра и сокращение зоны текучести по длине стенки

На основании теоретических исследований работы оболочки с дефектами геометрической формы можно сделать следующие выводы

- расчет цилиндрического кольца большого диаметра, имеющего локальное отклонение от правильной цилиндрической формы, эквивалентен расчету цилиндрической полосы с таким же по форме и размерам геометрическим отклонением,

- при первом загружении во время гидроиспытаний остаточные сварочные напряжения вдоль оси шва создают плоское напряженное состояние, что приводит к увеличению жесткости монтажного сварного шва При последующих нагружениях происходит релаксация сварочных напряжений за счет пластической работы металла стенки в зоне шва

Результаты экспериментальных исследований показали, что пластические деформации по длине искривления стенки модели резервуара и образцов из цилиндрических полос распространяются на ограниченном расстоянии от оси шва, в пределах 4-8 толщин стенки По мере увеличения нагрузки доля изгибных деформаций уменьшается за счет уменьшения амплитуды прогиба, при этом зона развития пластических деформаций сужается Таким образом, состояние стенки резервуара, имеющего начальное отклонение в зоне монтажного стыка, характеризуется нелинейной зависимостью перемещений от нагрузки Развитие деформаций в зоне монтажного стыка протекает значительно интенсивнее, чем в стенке без начального искривления

В третьей главе приведен алгоритм создания математической компьютерной модели резервуара с дефектом геометрической формы в зоне монтажного стыка стенки

В общей постановке задача определения НДС пространственной конструкции сводится к решению системы, состоящей из дифференциальных уравнений

равновесия Навье, геометрических соотношений Коши и уравнений совместности деформаций Сен-Венана Определение НДС конструкций РВС представляет собой статическую задачу в нелинейной постановке

В диссертации в качестве критерия прочности принята гипотеза об энергии формоизменения Губера - Мизеса, согласно которой при сложном НДС достижение эквивалентными напряжениями предела текучести, т е (сгэ = (Тт ), приводит к переходу материала в пластическое состояние, а достижение временного сопротивления (о\, =сге) - к разрушению конструкции

О", = - °"2)2 + ~ <Г3У + (<73 - ,

(3)

где ег|,<т2,<т3 - главные значения тензора напряжении

Для проверки адекватности разработанной конечно-элементной модели резервуара было определено НДС стенки резервуара в области монтажного стыка с дефектом типа «клювик» по данным исследования экспериментального резервуара, приведенного в диссертации А Д Колоскова

Работа материала в упруго-пластической стадии рассматривалась с использованием билинейной (рис 2) и мультилинейной диаграммы работы стали Применение различных диаграмм при проведении расчета не показало значительной разницы в его результатах

1x10»< 4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 гш 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200

деформации, мм

2 4 3 2 2 в 3 |

4 3 5 6 4 4 5 2 6

6 4 7 2 8 6 В 7 6

Рис 2 Билинейная диаграмма работы стали, полученная по данным М К Сафаряна

По полученным значениям остаточной пластической деформации и амплитуды упругих деформаций, используя известные условия прочности при малоцикловом нагружении, устанавливается число циклов до образования трещины N в области сварного шва при максимальной амплитуде нагрузки (полная нагрузка - разгрузка)

В самой простой постановке задачи расчета на первом этапе I !ДС стенки резервуара в области монтажного сварного стыка можно определить, используя балочную модель стенки резервуара. Этот расчет является оценочным и может служить для определения общей картины НДС стенки резервуара, выявления наиболее напряженных ее участков, а также позволяет быстро оценить НДС стенки и выявить участки для дальнейшего детального исследования (рис. 3).

Рис.5. Пластические деформации, П1ах с =0,35%

На втором этапе моделирования уточняется сложное нелинейное НДС стенки с использованием оболочечш.тх конечно-элементных моделей резервуара. Стенка резервуара рассматривается как трехмерная тонкостенная оболочка и аппроксимируется оболочечными элементами, применение которых позволяет достаточно точно определять реальную картину НДС стенки на участках, удаленных от мест концентрации напряжений.

Наличие допусков, заложенных в ослову теории оболочек,, не позволяет получить точные результаты на моделях е местах изменения толщины стенки резервуара в на других участках концентрации напряжений. Как правило, именно такие участки являются наиболее нагруженными и служат источниками зарождения трещиноподобных дефектов, приводящих к наступлению предельного состояния стенки.

Поэтому на третьем птапс моделирования проводится анализ НДС стенки с дефектами геометрической формы с применением объемных конечно-элементных моделей.

Анализ прочности эксплуатирующихся РВС в предложенной автором последовательности позволяет определить фактическое НДС конструкции резервуара с учетом геометрической и физической нелинейности (табл. 1).

На основании расчетов установлено, что перемещения и пластические деформации стенки из малоуглеродистой стали оказались больше, чем стенки из низколегированной стали. Для стенок из приведенных типов стали деформации затухают на расстоянии 8 толщин стенки от оси стыка и переходят в зону упрочении при достижении ею 15%-ной нагрузки, что согласуется с теоретическими данными.

Сравнение пластических деформаций в вершине стыка показало, что расхождение составило менее 10%. Это подтверждает адекватность разработанной

математической модели, а также возможность анализа НДС стенки резервуара с геометрическими дефектами

Таблица 1

Результаты определения локальных деформаций

Данные Дес юрмации, %

общие упругие пластич

Экспериментальные данные, приведенные в работе А Д Колоскова - - 0,334

Результаты, полученные с помощью разработанных автором математических моделей

балочной 0,38 0,03 0,35

оболочечной 0,42 0,036 0,38

объемной 1,9 0,41 1,5

Результаты, полученные в работах Ю В Соболева - - 0,321

В четвертой главе анализируются методы расчета РВС с дефектами геометрической формы при циклическом нагружении

Установлено, что допустимое число N полных циклов нагрузки-разгрузки зависит в первую очередь от марки стали конструкции, амплитуды упругих деформаций и от остаточных пластических деформаций в сечении стенки, которые определяются расчетом

Рассмотрена методика определения допустимого числа циклов нагрузки-разгрузки при наличии дефекта геометрической формы в монтажном стыке стенки

Представлены результаты определения циклической долговечности РВС объемом 20000 м3 в г Ульяновске с максимальным геометрическим отклонением типа «клювик» в монтажном стыке 3-го пояса, с величиной западания - 26мм на базе 2а = ЮООлш,

где - максимальная стрелка западания стенки,

2а- ширина зоны западания Аналитическое решение определяются номинальные напряжения с,, в

уровне низа 3-го пояса а,, - 255МПа, =0,74 Упругое радиальное

/ У

перемещение монтажного стыка стенки определяем по аппроксимирующему выражению

м>= 26

где На - гиперболический тангенс

0,74—Д?7 ] + л/ОЛ? 1 = 20,9 мм, У5-10 ' ) 400-10 _|

Тогда ширина зоны развития пластических деформаций х0 по одну сторону от оси стыка будет составлять

' /24,89 10 (1-0,77)'

х = 500

=5,92мм

стороны растянутых от изгиба волокон) по выражению = — (] -

26 6-26 0,77

Приведенная величина момента инерции 3 сечения стенки при односторонней текучести и величина фиктивной стрелки /¡,е начального

отклонения = ^ будут ^ =0,226, =8,89 с,и

Максимальная упруго-пластическая деформация в околошовной зоне (со

составите = 0,00896 = 0,896%

Остаточные пластические деформации еп в околошовной зоне при первом нагружении, амплитуда упругих деформаций га и коэффициент асимметрии условных упругих напряжений р составят еи =0,69% , еа =0,21%, р = -0,320

Таким образом, при коэффициенте запаса прочности по долговечности пы = 10 допустимое число циклов нагрузки-разгрузки монтажного стыка, определяемое по зависимости (1), [Лг]= 3322

При определении НДС стенки резервуара в области монтажного стыка по методике, разработанной в гл 3 диссертации, получим значение остаточных пластических деформаций ёг, -1,17 % и амплитуды упругих деформаций

еучг= 0//° С учетом полученных данных [ЛГ] = 864

Таким образом, допустимое число циклов нагрузки-разгрузки полученное по методике, представленной в диссертации, в 3 раза меньше допустимого числа циклов нагрузки-разгрузки, определенного аналитическим методом

Установлено, что при нагружении резервуара искривление стенки стремится принять правильную цилиндрическую форму При этом к общим радиальным перемещениям стенки резервуара от гидростатического давления продукта в области ее западания добавляются местные перемещения Изменение геометрической формы стенки резервуара сопровождается появлением остаточных пластических деформаций в вершине стыка Таким образом, состояние стенки резервуара в области монтажного стыка с дефектом геометрической формы характеризуется нелинейной зависимостью Развитие деформаций в этой зоне протекает значительно интенсивнее, чем в стенке без начального искривления

Результаты проведенного автором численного исследования показали, что развитие пластических деформаций распространяется на расстояние до 4 толщин стенки в каждую сторону от оси стыка и что НДС стенки резервуара в значительной степени формируется в результате ее первого нагружения Уже на этом этапе работы конструкции развиваются пластические деформации в области монтажного стыка стенки с дефектом геометрической формы

Для определения пластической адаптации металла стенки резервуара был выполнен расчет на действие циклически приложенной эксплуатационной нагрузки После первого разгружения в вершине стыка стенки зафиксирована максимальная остаточная величина относительных пластических деформаций ар1 = 0,93 %(рис 4)

Рис 4 Изменение амплитуды пластических деформаций в вершине стыка

После 4-5 циклов нагрузки-разгрузки резервуара изменение амплитуды относительных пластических деформаций составляет сотые доли процента, градиент затухания с каждым циклом уменьшается на 0,01%, т е материал стенки пластически адаптируется уже на первых циклах нагружения

Проведены исследования локальных деформаций для разных уровней заполнения продуктом РВС объемом 20000 м и различных параметров зоны дефекта Результаты расчетов приведены в табл 2, где представлена зависимость между [Ж]и значениями локальных деформаций в зоне монтажного стыка стенки На рис 5 представлен график, отражающий зависимость между уровнем нагружения и [ж] при/= 26мм

Таким образом, результаты исследований позволяют установить допустимый уровень наполнения резервуара при различных параметрах зоны дефекта в зависимости от заданного [Л"]

Значение локальных деформаций в зависимости от нагрузки и величины

дефекта

Уровень заполнения продуктом, м Стрелка «клювика»/= 26мм Стрелка «клювика»/= 15мм

Деформации И Д еформации м

общие упругие пласт общие упругие пласт

тах 0,0152 0,0035 0,0117 864 0,0028 0,0020 0,0009 3871

-1,5 0,0133 0,0032 0,010 1040 0,0023 0,0020 0,0005 3874

-3,0 0,0104 0,0029 0,0075 1392 0,0019 0,0019 - Упругая работа

-4,5 0,0074 0,0025 0,0049 2061 - - -

-6,0 0,0044 0,0021 0,0023 3353 - - -

циклы

Рис 5 Влияние уровня нагрузки на допустимое число N полных циклов нагрузки-разгрузки

Для выявления влияния формы сварного шва на НДС стенки резервуара была решена задача определения локальных деформаций в области горизонтального сварного шва стенки, выполненного по ГОСТ 9467-60, на примере РВС объемом 50003 по типовому проекту №704-1-67

Установлено, что по линии сплавления сварного шва металл достигает предела текучести На напряженное состояние стыка существенно влияют размер сварного шва и форма перехода к основному металлу Результаты свидетельствуют, что прочность стыка определяется локальными зонами концентрации напряжений в области дефектов

Для определения степени влияния остаточных пластических деформаций в сварном шве на локальные деформации стенки резервуара воспользуемся эпюрами распределения остаточных сварочных напряжений, приведенными в диссертациях П Г Почтовика и Ю С Тарасевича

В табл 3 представлены полученные автором значения локальных деформаций в вершине стыка в зависимости от влияния остаточных сварочных напряжений

Таблица 3

Влияние остаточных сварочных напряжений на локальные деформации

Наименование Деформации И

упругие пласт

Остаточные сварочные напряжения отсутствуют 0,0035 0,0117 864

Сжимающие остаточные сварочные напряжения нормальные к оси шва ау« сгт 0,00495 0,0109 390

Растягивающие остаточные сварочные напряжения нормальные к оси шва сгу ® ат 0,00195 0,0117 4091

Растягивающие остаточные сварочные напряжения, действующие в двух плоскостях, ах» <т! м ат 0,00244 0,0121 2170

Из табл 3 видно, что сжимающие остаточные сварочные напряжения снижают значение пластических деформаций и повышают амплитуду упругих деформаций в сварных швах РВС, а растягивающие остаточные сварочные напряжения повышают значение пластических деформаций и снижают амплитуду упругих деформаций

В результате расчета установлено, что сжимающие остаточные напряжения, близкие по значению к пределу текучести стати, уменьшают амплитуду пластических деформаций на 4% При нескольких циклах нагрузки-разгрузки происходит стабилизация пластических деформаций и после четвертого-пятого цикла изменение составляет сотые доли процента Следовательно, остаточные напряжения не оказывают значительного влияния на адаптацию металла стенки от циклически приложенной нагрузки, т е материал пластически адаптируется уже на первых циклах нагрузки-разгрузки

В пятой главе выполнен тестовый расчет НДС уторного узла РВС с использованием разработанной математической модели, учитывающий нелинейное НДС уторного узла

В табл 4 приведены результаты аналитического решения системы канонических уравнений и результаты, полученные с использованием разработанной автором математической модели Из таблицы видно, что расхождение результатов составило менее 3% Это свидетельствует об адекватности построенной математической модели уторного узла резервуара

Определение НДС в зоне уторного узла

Решение Напряжения в днище ег^кгс/см2 Напряжения в стенке аст, кгс/см2

Аналитическое 740 920

С помощью математической модели 726 944

Использование этой модели при анализе НДС уторного узла позволяет оперативно оценить прочность конструкции без нахождения многочисленных коэффициентов, независимо от вида основания резервуара - необходимо знать лишь коэффициент постели основания

В результате выполненного автором расчета получены характеристики распределения интенсивности напряжений, позволяющие качественно оценить влияние формы уторного шва стенки на уровень расчетных напряжений

Установлено, что максимальная интенсивность напряжений и деформаций в уторном узле резервуаров локализуется в зонах сопряжения внутреннего углового шва с основным металлом Напряжения в этих зонах превышают расчетное сопротивление стали и достигают предела текучести

Уровень максимальных напряжений в наружном угловом шве меньше, чем во внутреннем шве

В локальных зонах сопряжения внутреннего углового шва с основным металлом при каждом полном цикле нагрузки-разгрузки происходят пластическая деформация и накопление малоцикловой усталости Уторный узел резервуара работает как упруго-пластический шарнир

Полученные результаты расчета НДС уторного узла указывают на следующее

- для повышения надежности и долговечности внутреннего сварного уторного шва необходимо обеспечивать минимальную концентрацию напряжений в зонах сопряжения с основным металлом, недопустимы дефекты сварного шва - подрезы и наплывы, шов должен выполняться с плавным сопряжением,

- наружный шов уторного узла можно выполнять в соответствии с общими требованиями к сварным соединениям резервуаров,

- с целью повышения долговечности эксплуатации уторного узла на крупных резервуарах рекомендуется проводить экспериментальные исследования

Определение долговечности узла сопряжения стенки с днищем, одновременно с определением амплитуды меридиональных деформаций для соответствующих величин размахов уровня заполнения резервуара продуктом показало, что для уже построенных резервуаров объемом 20 ООО м3 этот узел не определяет долговечность конструкции независимо от режима эксплуатации резервуара Возникшие в уторном узле амплитуды деформаций оказываются меньше, чем амплитуды деформаций, соответствующие пределу выносливости для всех возможных в процессе эксплуатации размахов уровня заполнения

Отсюда следует, что долговечность узла сопряжения стенки с днищем для

вертикальных стальных резервуаров обеспечена независимо от режима их

эксплуатации (диссертация П Г Почтовика)

ВЫВОДЫ

1 Создана математическая компьютерная модель РВС, позволяющая выполнять расчеты конструкции в линейной, геометрически и физически нелинейной постановке и предназначенная для исследования НДС в узлах резервуара при действии горизонтальных и вертикальных нагрузок В отличие от предшествующих исследований предлагаемая расчетная схема учитывает фактическую геометрическую форму стенки резервуара, а также влияние на нее остаточных сварочных напряжений

2 Сравнение полученных в диссертации теоретических значений остаточных пластических деформаций, амплитуды упругих деформаций и остаточных напряжений в стенке резервуара, имеющей геометрические дефекты формы в области монтажного стыка, с известными экспериментальными данными показало хорошую сходимость результатов с разбросом менее 10 %, что свидетельствует об адекватности созданной математической модели

3 С помощью данной модели исследовано влияние дефектов геометрической формы и остаточных сварочных напряжений на величину локальных деформаций в монтажном стыке стенки и в уторном узле РВС При этом использованы данные известных экспериментальных исследований распределения остаточных напряжений по сечению стенки

4 Установлено, что сжимающие остаточные напряжения снижают амплитуду пластических деформаций, а растягивающие - повышают Влияние, которое оказывают остаточные напряжения на пластические деформации, незначительно и находится в пределах 3-4%

5 При определении локальных деформаций в стенке резервуара с использованием разработанной модели на примере РВС-20000 в г Ульяновске уточнено допустимое число циклов [ЛГ] нагрузки-разгрузки по сравнению с теоретическим расчетом по аппроксимирующим выражениям геометрической формы так, что [#] снизилось до 3 раз

6 Определены локальные деформации в монтажном стыке стенки резервуара с дефектом геометрической формы от воздействия циклически приложенной нагрузки Исследования показали, что пластические деформации в такой стенке с учетом физической нелинейности после первых 4-5 циклов нагрузки-разгрузки изменяются на 0,01%, т е стремятся к устойчивому режиму упругой работы

7 На основе выполненного расчета построены графики, отражающие влияние начального искривления стенки и остаточных сварочных напряжений на характер и уровень напряженного состояния в зоне монтажного стыка стенки,

что позволяет оценить усталостную долговечность резервуаров и удобно для поверочных расчетов

8 В результате исследований установлены предельно допустимые уровни налива резервуара, обеспечивающие заданный срок эксплуатации при дефектах геометрической формы в зоне монтажного стыка, превышающих допустимые параметры, с учетом циклического воздействия нагрузки на конструкцию

9 Показано, что разработанные математическая модель и алгоритм определения локальных деформаций позволяют уточнить существующие методики расчета на малоцикловую прочность резервуаров с геометрическими дефектами формы в области монтажного сварного стыка стенки

10 Результаты исследований были использованы при разработке РД 16 0173 10 00-КТН-010-1-05 «Специальные нормы проектирования и строительства стальных вертикальных резервуаров объемом 100 000 м3»

Акт о внедрении результатов данной научно-исследовательской работы

приведен в приложении к диссертации

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Колосков А Д, Василькин А А, Колосков Д А Обзор исследований НДС стенок цилиндрических конструкций в зонах продольных стыков, имеющих дефекты в форме угловатости Долговечность строительных материалов и конструкций/Материалы науч -практ конф - Саранск Изд-во Мордов ун-та, 2001 -С 119-126

2 Соболев Ю В , Василькин А А, Колосков А Д Определение напряженно-деформированного состояния стенки с геометрическими дефектами в области монтажного стыка численными методами/ТПромышленное и гражданское строительство -2005 -№12 - С 44-45

3 Востров В К, Василькин А. А Оптимизация высот поясов стенки резервуара //Монтажные и специальные работы в строительстве -2005 -№11 - С 37-40

4 Василькин А А, Колосков АД Расчет напряженно-деформированного состояния стенки резервуара РВСЮООО методом конечных элементов Долговечность строительных материалов и конструкций/Материалы науч-практ конф -Саранск Изд-во Мордов ун-та, 2005 -С 108-114

5 Василькин А А, Колосков АД Обзор исследований по методам ремонта вертикальных стальных резервуаров Долговечность строительных материалов и конструкций/Материалы науч-практ конф - Саранск Изд-во Мордов ун-та, 2005 - С 119-124

6 Дорошенко Ф Е, Фуфаев С В, Василькин А А Остаточные напряжения и пути повышения надежности и долговечности вертикальных цилиндрических резервуаров//Монтажные и специальные работы в строительстве -2007 -№6 -С 2-7

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Василькин, Андрей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Аварийная опасность металлических конструкций вертикальных стальных резервуаров. Причины возникновения аварий.

1.2. Классификация дефектов, приводящих к отказу резервуаров.

1.3. Требования нормативных документов к величинам допускаемых отклонений геометрической формы резервуара.

1.4. Результаты натурных обследований.

1.5. Анализ методов расчета вертикальных стальных резервуваров с дефектами геометрической формы при малоцикловом нагружении.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ (НДС) СТЕНОК ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ (РВС) ИЗ РУЛОННЫХ ЗАГОТОВОК В ЗОНЕ МОНТАЖНОГО СТЫКА.

2.1. Выбор расчетной схемы стенки с начальным отклонением при учете упругого изгиба.

2.2. Аналитический метод расчета цилиндрического кольца большого диаметра с локальным искривлением.

2.3. Существующие экспериментальные исследования влияния начальных искривлений стенки РВС в зоне монтажного стыка на ее напряженно-деформированное состояние,.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВА-НОГО СОСТОЯНИЯ МОНТАЖНОГО СТЫКА ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ.

3.1. Постановка и математическая формализация задачи.

3.2. Анализ упруго-пластического поведения материала конструкции.

3.3. Применение метода конечных элементов (МКЭ) для теоретического исследования НДС стенки в области геометрического несовершенства.

3.4. Алгоритм численного прочностного анализа РВС.

3.5. Результаты математического моделирования работы монтажного стыка стенки с геометрическим дефектом формы при нагружении.

3.5.1. Балочная модель.

3.5.2. Оболочечная модель.

3.5.3. Объемная модель.

3.6. Анализ НДС и оценка прочности стенки вертикальных стальных резервуаров.

3.7. Методы расчета вертикальных стальных резервуаров с дефектами геометрической формы при малоцикловом нагружении.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАЛОЦИКЛОВОЙ ПРОЧНОСТИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ С ГЕОМЕТРИЧЕСКИМИ НЕСОВЕРШЕНСТВАМИ В ОБЛАСТИ МОНТАЖНОГО СТЫКА СТЕНКИ.

4.1. Инженерный метод расчета монтажного стыка стенки с геометрическими дефектами формы под действием циклически приложенной нагрузки.

4.2. Определение напряженно-деформированного состояния стенки с геометрическими дефектами с учетом циклически приложенной нагрузки.

4.3. Определение напряженно-деформированного состояния стенки резервуара с учетом влияния формы сварного шва и остаточных сварочных напряжений.

4.3.1. Учет влияния формы сварного шва.\

4.3.2. Определение влияния остаточных сварочных напряжений на напряженно-деформированное состояние стенки вертикального стального резервуара в области монтажного сварного шва.

Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УТОРНОГО УЗЛА ВЕРТИКАЛЬНОГО СТАЛЬНОГО

РЕЗЕРВУАРА.

5.1. Аналитическое решение задачи определения НДС уторного узла резервуара.

5.2. Конечно-элементное моделирование уторного узла резервуара и определение его НДС.

Выводы по главе 5.

Введение 2007 год, диссертация по строительству, Василькин, Андрей Александрович

Обеспечение защиты населения и территории Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера является одной из важнейших задач государственной политики в области национальной безопасности и обеспечения устойчивого развития страны.

В политике обеспечения безопасности основное внимание должно быть уделено вопросам предотвращения крупных промышленных аварий и катастроф, поскольку по данным экспертов, затраты на предотвращение аварий техногенного характера в 10-15 раз меньше затрат на ликвидацию их последствий [73]. Особенно это касается стальных конструкций резервуаров и газгольдеров, предназначенных для хранения различных жидких и газообразных продуктов, которые являются сооружениями высокого риска отказов и аварий и которые в отличие от стальных строительных конструкция зданий и сооружений общего назначения обладают повышенной взрыво- и пожароопасностью.

В настоящее время на территории РФ эксплуатируется более 200 тыс. км магистральных нефтегазопродуктопроводов, 350 тыс. км промысловых трубопроводов, 800 компрессорных и нефтеперекачивающих станций, л вместимость резервуарного парка превышает 20 млн. м [94]. Эти цифры продолжают расти, поскольку с каждым годом вводятся в эксплуатацию новые нефтетрубопроводы и резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов.

По данным компаний транспортирующим нефть и нефтепродукты, к 2000 г. более 70 % резервуаров достигли «возраста» 20 лет и более. К концу 2005 г. этот критический рубеж перешагнуло уже 85 % резервуарного парка России [142].

Компьютерная обработка сведений представленных компанией «Транснефть» по 840 резервуарам, находящимся на нефтеперекачивающих станциях, дает возможность составить представление о структуре парка резервуаров для хранения нефтепродуктов в зависимости от классификации резервуаров [137]:

• по типу: резервуар вертикальный стальной (РВС) - 72,6 %; резервуар вертикальный стальной с понтоном (РВСП) - 22,1 %; резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей (РВСПК) - 5,3%;

• по объему: 3000 м3 - 4,5 %; 5000 м3 - 30,9 %; 10000 м3 - 11,4 %; 20000 м3 - 47,9 %; 50000 м3 - 5,3 %;

• по режиму эксплуатации: режим «транзит» - 59,2 %; прием -откачка, т.е. циклический режим - 27,5%; смешанный режим - 2,9 %; выведены из эксплуатации и частично находятся в ремонте - 10,4 %.

• по сроку эксплуатации: до 10 лет - 7,5 %; от 10 до 20 лет - 44,9 %; от 20 до 30 лет - 27,8 %; от 30 до 40 лет - 14,6 %; более 40 лет-5,2 %.

Распределение резервуаров по типам

РВСП

22,1%

РВСПК

5,3%

РВС

72,6%

Прочие 2,9%

Распределение резервуаров по режимам эксплуатации

Аварийный и в ремонте-10,4%

Прием-откачка-28%

Транзит-59,2%

Исходя из представленных данных можно констатировать, что имеющийся резервуарный парк во многом физически и морально устарел, что является одной из основных причин повышенной вероятности аварий и отказов вертикальных стальных резервуаров.

Таким образом, задача обеспечения безопасной эксплуатации резервуаров для нефти и нефтепродуктов является актуальной задачей для системы трубопроводного транспорта нефти и других объектов, использующих вертикальные стальные резервуары.

В целях обеспечения безопасной эксплуатации резервуаров необходимо проведение анализа напряженно-деформированного состояния конструкции, в том числе с использованием новых подходов, комплексных решений и методик.

Одной из наиболее частых причин отказа листовых конструкций является наличие дефектов в сварных соединениях: трещины, непровары, поры, кратеры, прожоги, смещения кромок и т.д. Учитывая, что в прошлом основным методом монтажа вертикальных стальных резервуаров был метод рулонирования, одним из наиболее опасных участков резервуара является зона монтажного стыка. Из-за применяемой технологии монтажа резервуара в этой зоне практически неизбежны искажения геометрической формы стенки, в связи с чем возникает моментное напряженное состояние и пластические деформации.

К настоящему времени имеется достаточно много исследований влияния геометрических отклонений стенки резервуара в области монтажного сварного стыка от правильной цилиндрической формы, на работоспособность и долговечность листовых конструкций [150,160,177,181]. Однако для адекватного анализа состояния конструкций требуется разработка высокоточных вычислительных технологий оценки прочности конструкций, с учетом эксплуатационных факторов, фактической формы геометрического несовершенства, влияния остаточных сварочных напряжений.

В связи с этим, в настоящее время стоит вопрос уточнения существующей методики определения малоцикловой прочности с использованием современных систем автоматизированного проектирования

CAD (Computer Aided Design) и инженерного анализа CAE (Computer Aided Engineering).

Актуальность темы. Основой для определения малоцикловой прочности вертикальных стальных резервуаров (РВС), изготовленных методом рулонирования, по существующим методикам расчета являются данные о значениях локальных деформаций формы, определение которых -одна из основных задач при расчете конструкции на малоцикловую прочность.

Существующие методики расчета малоцикловой прочности резервуара с дефектами формы не позволяют в полной мере учесть все факторы, влияющие на его прочность и остаточный ресурс.

Настоящая диссертация посвящена уточнению существующей методики расчета малоцикловой прочности с учетом фактической формы геометрических дефектов резервуара, а также влияния формы сварного шва и остаточных сварочных напряжений.

Цель диссертационной работы. Уточнить методику расчета малоцикловой прочности РВС с дефектами геометрической формы в зоне монтажных стыков стенки путем определения влияния геометрической формы и остаточных сварочных напряжений на локальные деформации с использованием разработанной автором математической компьютерной модели.

Поставленная цель может быть достигнута при выполнении следующих основных задач:

- анализ существующих методик расчета малоцикловой прочности РВС с дефектом геометрической формы в монтажном стыке стенки;

- разработка математической компьютерной модели РВС, обеспечивающей выполнение расчетов конструкции в линейной, а также в геометрически и физически нелинейной постановке;

- доказательство адекватности разработанной математической модели на основе тестовых расчетов и сравнения полученных результатов с существующими экспериментальными данными;

- исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) РВС в зоне монтажного стыка стенки и узла сопряжения стенки с днищем (уторного) с применением разработанной математической модели;

- определение влияния дефектов геометрической формы и остаточных сварочных напряжений на величину локальных деформаций в монтажном стыке стенки и уторном узле РВС;

- оценка адаптации НДС стенки резервуара под воздействием циклически приложенной нагрузки с учетом влияния геометрических дефектов и остаточных сварочных напряжений;

- оценка влияния дефектов геометрической формы и остаточных сварочных напряжений на усталостную прочность РВС.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработана конечно-элементная модель стенки РВС с дефектом геометрической формы в области монтажного стыка;

- уточнены на основе численного моделирования величины локальных деформаций монтажного стыка стенки и уторного узла РВС с учетом адаптации металла при воздействии циклически приложенной нагрузки, дефектов геометрической формы и влияния остаточных сварочных напряжений;

- определены значения локальных деформаций стенки РВС в области монтажного стыка и уторного узла с учетом фактической формы дефектов, влияния остаточных сварочных напряжений и формы сварного шва.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

- учет влияния фактической формы геометрических несовершенств стенки, остаточных сварочных напряжений и формы сварного шва позволяет уточнить методику расчета малоцикловой прочности РВС, что увеличивает достоверность определения срока безопасной эксплуатации резервуаров;

- предложенная автором методика расчета НДС стенки резервуара с дефектами геометрической формы в зоне монтажного стыка применялась в расчетах обследованных автором резервуаров;

- результаты исследований позволяют установить в целях обеспечения заданного срока эксплуатации предельно допустимый уровень налива резервуара при дефектах геометрической формы, превышающих допустимые параметры с учетом циклического воздействия нагрузки на конструкцию.

Внедрение исследований Результаты исследований использованы при разработке руководящего документа РД 16.01-73.10.00-КТН-010-1-05 «Специальные нормы проектирования и строительства стальных вертикальных резервуаров объемом 100 ООО м3».

Достоверность полученных научных результатов подтверждается: использованием адекватной математической модели, сопоставленной с уже существующими экспериментальными данными; адекватностью результатов, полученных в частных случаях, известным решениям других авторов.

Апробация работы. О результатах исследований было доложено на региональных научно-практических конференциях «Долговечность строительных материалов и конструкций» (Саранск, 2001 и 2005 гг.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 3 в рецензируемых научных журналах.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка и трех приложений. Объем работы составляет 185 стр., в том числе основной текст 153 стр., включая 94 рисунка, 15 таблиц, библиографический список на 17 стр. (191 наименование) и приложения на 12 страницах.

Заключение диссертация на тему "Влияние геометрических несовершенств монтажных стыков стенки на малоцикловую прочность вертикальных стальных резервуаров"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Создана математическая компьютерная модель РВС, позволяющая выполнять расчеты конструкции в линейной, геометрически и физически нелинейной постановке и предназначенная для исследования НДС в узлах резервуара при действии горизонтальных и вертикальных нагрузок. В отличие от предшествующих исследований предлагаемая расчетная схема учитывает фактическую геометрическую форму стенки резервуара, а также влияние на нее остаточных сварочных напряжений.

2. Сравнение полученных в диссертации теоретических значений остаточных пластических деформаций, амплитуды упругих деформаций и остаточных напряжений в стенке резервуара, имеющей геометрические дефекты формы в области монтажного стыка, с известными экспериментальными данными показало хорошую сходимость результатов с разбросом менее 10 %, что свидетельствует об адекватности созданной математической модели.

3. С помощью данной модели исследовано влияние дефектов геометрической формы и остаточных сварочных напряжений на величину локальных деформаций в монтажном стыке стенки и в уторном узле РВС. При этом использованы данные известных экспериментальных исследований распределения остаточных напряжений по сечению стенки.

4. Установлено, что сжимающие остаточные напряжения снижают амплитуду пластических деформаций, а растягивающие - повышают. Влияние, которое оказывают остаточные напряжения на пластические деформации, незначительно и находится в пределах 3-4%.

5. При определении локальных деформаций в стенке резервуара с использованием разработанной модели на примере РВС-20000 в г. Ульяновске уточнено допустимое число циклов [лг] нагрузки-разгрузки по сравнению с теоретическим расчетом по аппроксимирующим выражениям геометрической формы так, что [лг] снизилось до 3 раз.

6. Определены локальные деформации в монтажном стыке стенки резервуара с дефектом геометрической формы от воздействия циклически приложенной нагрузки. Исследования показали, что пластические деформации в такой стенке с учетом физической нелинейности после первых 4-5 циклов нагрузки-разгрузки изменяются на 0,01%, т.е. стремятся к устойчивому режиму упругой работы.

7. На основе выполненного расчета построены графики, отражающие влияние начального искривления стенки и остаточных сварочных напряжений на характер и уровень напряженного состояния в зоне монтажного стыка стенки, что позволяет оценить усталостную долговечность резервуаров и удобно для поверочных расчетов.

8. В результате исследований установлены предельно допустимые уровни налива резервуара, обеспечивающие заданный срок эксплуатации при дефектах геометрической формы в зоне монтажного стыка, превышающих допустимые параметры, с учетом циклического воздействия нагрузки на конструкцию.

9. Показано, что разработанные математическая модель и алгоритм определения локальных деформаций позволяют уточнить существующие методики расчета на малоцикловую прочность резервуаров с геометрическими дефектами формы в области монтажного сварного стыка стенки.

10.Результаты исследований были использованы при разработке РД 16.01-73.10.00-КТН-010-1-05 «Специальные нормы проектирования и строительства стальных вертикальных резервуаров объемом 100 000 м3».

Акт о внедрении результатов данной научно-исследовательской работы приведен в приложении к диссертации.

Библиография Василькин, Андрей Александрович, диссертация по теме Строительные конструкции, здания и сооружения

1. СНиП П-23-81*. «Нормы проектирования. Стальные конструкции.»-М.: СтройиздатД982.

2. СНиП 3.03.01-87. "Несущие и ограждающие конструкции".-М.:Стройиздат,1А982.

3. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. М 2001.

4. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1985.

5. ГОСТ 25859-83,СТ СЭВ 3648-82. Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках. М.,Изд.стандартов, 1983, с.ЗО.

6. ВСН 311-89 Монтаж стальных вертикальных цилиндрических резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов объемом от 100 до 50000м3.

7. РД 39-0147103-385-87 Правила технической эксплуатации резервуаров магистральных нефтепроводов.

8. РД-08-95-95 Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов.

9. РД 34.10.130-96 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю»

10. РД 34.23.601-96 «Рекомендации по ремонту и безопасной эксплуатации металлических и железобетонных резервуаров для хранения мазута» М.: ЕЭС России,- 1998.

11. РД 16.01-73.10.00-КТН-010-1-05 Специальные нормы проектирования иостроительства стальных вертикальных резервуаров объемом 100000 м .

12. ПБ-03-605-03. Правила устройства вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов.- Госгортехнадзор России,-2003.

13. СТО 0030-2004. Стандарт организации. Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Правила технического диагностирования, ремонта и реконструкции. М.: 2004. -50 с.

14. СТО 0048-2005. Стандарт организации. Правила проектирования. Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для хранения жидких продуктов. М.: 2005.

15. Правила технического диагностирования, ремонта и реконструкции вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов.- Госгортехнадзор России, 2002.

16. Правила технической эксплуатации резервуаров и инструкция по их ремонту .-М. :Недра, 1988.

17. Рекомендации по расчету стальных конструкций на прочность по критериям ограниченных пластических деформаций. М.,ЦНИИПСК им. Мельникова, 1984.

18. Рекомендации по расчету усталостной долговечности вертикальных цилиндрических резервуаров. М.: ЦНИИпроектстальконструкция им.Мельникова, 1987,31с.

19. Руководство по обследованию и дефектоскопии вертикальных стальных резервуаров.-Уфа,1988.

20. Порядок определения размеров ущерба от загрязнений земель химическими веществами.- М.: изд. Минприроды РФ, 1993.-16с.1. Книги и монографии

21. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий, в 5-ти кн./ Под ред. К.Е Кочеткова, В.А. Котляревского, А.В.Забегаева.- М.: АСВ,-1995.

22. Александров A.B., Лащеников Б.Я., Шапошников H.H. и др. Методы расчета стержневых систем, пластин и оболочек с использованием ЭВМ. 4.1, 4.2. М., 1976.

23. Андреев Г.А. и др. Индустриальные методы ремонта вертикальных стальных резервуаров : темат. обзор.- М.: Недра, 1976.- 39 с.

24. Андреев Г.А., Евтихин В.Ф. и др. Индустриальные методы ремонта вертикальных стальных резервуаров: темат. обзор. М.: 1979.-39с.

25. Андрейкив A.B., Дарчук А.И. Усталостное разрушение и долговечность конструкций. Киев, 1992.

26. Андрианов И.В., Лесничая В.А. Маневич Л.И. Метод усреднения в статике и динамике ребристых оболочек. М.: Наука, 1985. -224 с.

27. Аугустин Я., Шледзевский А. Аварии стальных конструкций. М.: Стройиздат. 1978.

28. Афанасьев В.А., Березин В.Л. Сооружение газохранилищ и нефтебаз. -М.: Недра, 1986.-334 с.

29. Басов К.A. ANSYS: справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005 -640 с.

30. Беленя Е.И., Астряб С.М., Рамазанов Э.Б. Предварительно-напряженные металлические листовые конструкции. -М.: Стройиздат, 1979. с. 192.

31. Беляев Б.И., Корниенко B.C. Причины аварий стальных конструкций и способы их усиления. М.: Госстройиздат, 1968. -206 с.

32. Березин В.Л., Шутов В.Е. Прочность и устойчивость резервуаров и трубопроводов. М., «Недра», 1973, 200с.

33. Бирюлев В.В. Металлические конструкции в вопросах и ответах. М.: 1994,

34. Блинов А.Н., Лялин К.В. Организация и производство сварочно-монтажных работ. М.: Стройиздат, 1982.

35. Бондарев A.C. Разрушение стальных конструкций. М.: НИИИнформации. 1972.

36. Венгерцев Ю.А., Егоров Е.А. и др. Повышение эксплуатационной надежности резервуаров: Обзорная инф-я.-М.,1990.-50с.

37. Веревкин С.И., Ржавский Е.Л. Повышение надежности резервуаров, газгольдеров и их оборудования М.-.Недра, 1980. 284 с.

38. Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения. М.: Машиностроение, 1968, 236 с.

39. Винокуров В.А., Григорьянц А.Г. Теория сварочных деформаций и напряжений. -М.: Машиностроение, 1984. -280 с.

40. Власов В.З. Общая теория оболочек и ее применение в технике. Гостехиздат, 1979.

41. Галеев В.Б. Эксплуатация вертикальных цилиндрических резервуаров в сложных условиях. -М.: Недра, 1981. 149 с.

42. Галеев В.Б., Любушкин В.В и др. Напряженно-деформированное состояние вертикальных резервуаров: обзор.инф-я. М.: 1978. - 71 с.

43. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. Пер. с англ. М., 1984.

44. Гольденблат И.И., Копнов В.А. Критерии прочности и пластичности конструктивных материалов. -М.: Машиностроение, 1968. 192 с.

45. Дарков A.B., Шапошников H.H. Строительная механика. М., 1986.

46. Дидковский В.М., Найшут Ю.С. Рулонированные металлические листовые конструкции. Куйбышев:КИСИ, 1972.-е. 105.

47. Динник А.Н. Устойчивость арок. М. Гостехиздат, 1946,128 с.

48. Ентус Н.Р. Техническое обслуживание и ремонт резервуаров. М.: Химия, 1982.-240 с.

49. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. Пер. с англ. М., 1975.

50. Иванов Н.Д. Эксплуатационные и аварийные потери нефтепродуктов и борьба с ними. Л.: Недра, 1973. - 160 с.

51. Иванова B.C., Тереньтьев В.Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975. -457 с.

52. Калинин A.A. Обследование, расчет и усиление зданий и сооружений. -М.: АСВ,2002.- 160 с.

53. Кан С.М. Строительная механика оболочек. Изд-во «Машиностроение». М.:,1966.

54. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. М.: Едиториал УРСС, 2004. - с.272.

55. Колкунов Н.В. Основы расчета упругих оболочек. М.,Высшая школа, 1972.

56. Коллинз Д. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение. -М.: Мир 1984.- 624 с.

57. Копельман А.А Сопротивляемость сварных узлов хрупкому разрушению. JL: Машиностроение, 1993. - 50 с.

58. Корниенко B.C., Поповский Б.В. Сооружение резервуаров. Издательство литературы по строительству. М.,1971.

59. Кудрявцев И.В. Шур Д.М. Чудновский А.Д. Экспериментальное исследование несущей способности сварных резервуаров. ВИНИТИ. 1966г.

60. Кузнецов В.В. Анализ отказов и аварий стальных резервуарных конструкций. М.,1994.-103 с.

61. Лащенко М.Н. Аварии металлических конструкций зданий и сооружений. JL: Стройиздат. - 1969.С.182.

62. Леденев В.В., Скрылев В.И. Предупреждение аварий. M.: АСВ, 2002.240 с.

63. Лессиг Е.Н., Лилеев А.Ф., Соколов А.Г. Листовые металлические конструкции. М.: 1970,448 с.

64. Махутов М.А., Гаденин М.М. и др. Уравнения состояния при малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1981. - 245 с.

65. Металлические конструкции. В 3 т. Т.З. Специальные конструкции и сооружения./Под ред. В.В.Горева.- М.: Высш.шк., 1999. 544 с.

66. Металлические конструкции: Общий курс: Учеб.для вузов / Г.С.Веденников, Е.И. Беленя, B.C. Игнатьева и др. М.:Стройиздат, 1998.-760 с.

67. Механика разрушения и прочность материалов в 4т. Т.4. Усталостная и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов./ О.Н. Романив, С.Я. Ярема. Киев, 1990 679 с.

68. Михайловский Е.И. Прямые, обратные и оптимальные задачи для оболочек с подкрепленным краем. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1986.-220 с.

69. Новожилов В.В. Теория тонких оболочек. Л., ГСИСП, 1962.

70. Обследование и испытание сооружений: Учеб. для вузов/Под ред. О.В.Лужина. -М.:Стройиздат, 1987. -с.263.

71. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упруго-пластического разрушения. М.: Наука, 1985. - 504 с.

72. Пестриков В.М., Морозов Е.М. Механика разрушения твердых тел: курс лекций. СПб.:Профессия, 2002. - 320 с.

73. Политика предотвращения техногенных аварий и катастроф./Под ред. М.И.Фалева.-М.: Институт риска и безопасности,2002.-316с.

74. Прохоров В.А. Оценка параметров безопасности эксплуатации нефтехранилищ в условиях Севера. М.:000 «Недра-Бизнесцентр», 1999.-142с.

75. Пуховский А.Б. Предварительно напряженные металлические конструкции для сейсмических районов. М., 1996, 240 с.

76. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988.-712 с.

77. Рибицки Р. Повреждения и дефекты строительных конструкций.: Пер. с нем.-М.: Стройиздат,1982.- 432 с.

78. Розенштейн И.М. Аварии и надежность стальных резервуаров. М.: Недра, 1995.-253 с.

79. Рудых О.Л., Соколов Г.П., Пахомов В.Л. Введение в нелинейную строительную механику. М.: Издательство АСВ, 1998. - 103 с.

80. Сафарян М.К. Металлические резервуары и газгольдеры. М.: Недра, 1987.-200 с.

81. Сафарян М.К. Стальные резервуары для хранения нефтепродуктов. -М.: ВНИИСТ, 1958.-240 с.

82. Сахновский М.М., Титов A.M. Уроки аварий стальных конструкций.-Киев.:Будивельник, 1969. -262 с.

83. Седов JI.И. Механика сплошной среды в 2-х т. М.: Наука, 1983.

84. Северденко В.П., В.В.Клубович, А.В.Степаненко. "Ультразвук и пластичность", Изд."Наука и техника", Минск, 1976, 440 стр.

85. Серенсен C.B. Избранные труды: В 3-х т.Т.З. Квазистатическое и усталостное разрушение материалов и элементов конструкций. М.: 1985.

86. Серенсен C.B., Шнейдерович P.M., Махутов H.A. и др. Прочность при малоцикловом нагружении. Основы метода расчета и испытаний. М.: Наука. 1975.-285 с.

87. Синицын С.Б. Строительная механика в методе конечных элементов стержневых систем. -М.:АСВ, 2002-320 с.

88. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности./Под ред. Г.С.Варданяна М., Издательство АСВ, 1995. -568 с.

89. Талыпов Г.Б. Сварочные деформации и напряжения. Л. Машиностроение, 1973. 280 с.

90. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М., ГИФ-МЛ, 1963.

91. Физдель И.А. Дефекты в конструкциях, сооружениях и методы их устранения. М.: Стройиздат,1987.- 336 с.

92. Хечумов P.A., Кеплер X., Прокопьев В.И. Применение метода конечных элементов к расчету конструкций. М.: Издат-во АСВ, 1994.- с.353.

93. Чигарев A.B., Кравчук A.C., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров: Справ, пособие. М.: Машиностроение-1, 2004. 512 с.

94. Шарафутдинов В.Г., Сыроедов Н.Е. и др. Ремонт резервуарного парка нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств: ч.1. -М.: 1993.-47 с.

95. Шаханов А.Б. Дефекты сварных соединений и методы их устранения. Л.: 1980.-80 с.

96. Шкинев А.Н. Аварии на строительных объектах, их причины и способы предупреждения. -М.: Стройиздат, 1976. -375 с.1. Статьи

97. Барвинко А.Ю., Барвинко Ю.П., Голиньков В.М.,Тулин В.Г. О работоспособности вертикальных цилиндрических резервуарововместимостью 50 тыс. м из стали 16Г2АФ // Трубопроводный транспорт нефти.- 1999.- № 9. с. 24-27.

98. Барзилович Д.В., Радыш Ю.В., Киреев A.C. Совершенствование диагностики и прогнозирование надежности резервуаров // Монтажные и специальные работы в строительстве.-2001.- № 1.- с.23-26.

99. Бахтизин Р.Н., Буренин В.А., Дмитриев E.H. Планирование сроков обследований технического состояния стальных горизонтальных резервуаров //Транспорт и хранение нефтепродуктов.-2001.- № 3.-С.9-14.

100. Белоев М., Костадинов И. Особенности строительства резервуаров и двойным днищем и защитным корпусом // Монтажные и специальные работы в строительстве.-1996.- № 4.- с.9-10.

101. Беляев Б.Ф. Резервуар с двойной стенкой для хранения минеральных удобрений // Монтажные и специальные работы в строительстве.-2001.-№ 1,- с. 18-19.

102. Билецкий С.М., Барвинко Ю.П. и др. Совершенствование конструкций, технологии изготовления и эксплуатации стальных резервуаров // Монтажные и специальные работы в строительстве.-1996.- № 4,- с.12.

103. Василькин А.А, Колосков А.Д. Обзор исследований по методам ремонта вертикальных стальных резервуаров. Долговечность строительных материалов и конструкций // Материалы науч.-практ. конф. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005 - 144 с.

104. Василькин А.А, Колосков А.Д. Расчет напряженно-деформированного состояния стенки резервуара РВС10000 методом конечных элементов.

105. Долговечность строительных материалов и конструкций // Материалы науч.-практ. конф. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005 - 144 с.

106. Ввод в эксплуатацию резервуаров после ремонта //Трубопроводный транспорт нефти.- 2000.- № 12. с. 31-33.

107. Вихман А.Г., Корнеев Б.Ф., Солдатов АЛ., Лебедев А.Н., Соколов В.Л. О некоторых вопросах оценки остаточного ресурса вертикальных цилиндрических резервуаров //Транспорт и хранение нефтепродуктов.-2001.-№5.-с. 7-9.

108. Востров В.К. Василькин A.A. Оптимизация высот поясов стенки резервуара // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2005, -№11.- с. 37-40.

109. Востров В.К. Методика расчета усталостной долговечности вертикальных цилиндрических резервуаров // Промышленное строительство. 1992. - №5. - 13-14 с.

110. Востров В.К. Вопросы расчета вертикальных цилиндрических стальных резервуаров при проектировании и техническом диагностировании // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2006.- № 7.- с.9-16.

111. Востров В.К., Катанов A.A. Расчет напряжений и перемещений в уторном узле и окрайках днища резервуара // Монтажные и специальные работы в строительстве.-2005.- № 8,- с.22-26.

112. Глинка Г. Анализ локальных деформаций и напряжений и прогнозирование усталостной долговечности. Механическая усталость металлов: Материалы VI Междунар. коллоквиума. Киев: Наук, думка, 1983.-440 с.

113. Грудев И.Д. Заварка дефектов резервуаров без слива нефтепродуктов // Промышленное и гражданское строительство.- 1998.- № 5. с. 10.

114. Гузиков Б.Н. К вопросу определения экономической эффективности ремонтов резервуаров // Промышленное и гражданское строительство. 1998. № 5. с.29.

115. Двориков В.Л., Газизов И.М., Кулахметьев P.P., Гуров А.И. Реконструкция плавающих крыш резервуаров в районах с высокой снеговой нагрузкой // Трубопроводный транспорт нефти.- 1999.- № 5. -с. 18-20.

116. Демченко Ю.В. Программа повышения надежности экологической безопасности // Транспорт и хранение нефтепродуктов.-2001.-№ 9-10.-с. 13-16.

117. Дидковский В.М. Обеспечение правильной геометрической формы рулонированных резервуаров большой емкости. Известия вузов. Строительство и архитектура, 1974, №5 с. 104-109.

118. Дорошенко Ф.Е., Фуфаев C.B., Василькин A.A. Остаточные напряжения и пути повышения надежности и долговечности вертикальных цилиндрических резервуаров // Монтажные и специальные работы в строительстве. -2007.-№6 С.2-7.

119. Евдокимов В.В. Методика расчетной оценки долговечности циклически нагруженных стальных строительных конструкций на стадии проектирования // Промышленное и гражданское строительство. 2005.-№5.- с. 32-33.

120. Егоров Е.А., Братусь Н.Г. Расчет вертикальных цилиндрических резервуаров на жестких фундаментах // Транспорт и хранение нефтепродуктов. 1983. № 9, с. 17-18.

121. Еленицкий Э.Я. Расчет узла сопряжения стенки и днища вертикальных цилиндрических стальных резервуаров // Строительная механика и расчет сооружений. 2007. - № 4, с. 2-7.

122. Землянский A.A. Оценка напряженно-деформированного состояния нефтеналивных резервуаров // Промышленное и гражданское строительство. 2004. -№ 11, с.56.

123. Злочевский А.Б. Расчетные модели долговечности элементов конструкций в связи с развитием усталостной трещины // Строительная механика и расчет сооружений. 1989. - №2. - 11-15 с.

124. Злочевский А.Б., Шувалов А.Н. Малоцикловая прочность тонкостенных обол очечных конструкций. В кн.: Прочность конструкций при малоцикловом нагружении. -М.,Наука, 1983, с. 135-150.

125. Игнатьева B.C., Тарасевич Ю.С., Михалев Н.Я. Исследование влияния остаточных сварочных напряжений на прочность плоских образцов с надрезами. МИСИ. Сборник трудов. № 136. Металлические конструкции. Москва, 1977 г.

126. Иванов С.Н., Голубева Н.В., Родионов Н.В., Плаксин Ю.В. Влияние технологических несовершенств на безопасную эксплуатацию резервуаров // Промышленное и гражданское строительство.- 1998.- № 5.-с. 27-28.

127. Исаева JI.K. Оценка эколого-экономического ущерба от загрязнения окружающей среды нефтепродуктами при пожарах и авариях // Транспорт и хранение нефтепродуктов.- 1998.- № 2-3- с. 11-15.

128. Каравайченко М.Г. Анализ повреждений и критерии живучести резервуаров с плавающими покрытиями // Транспорт и хранение нефтепродуктов.- 2001.- № 8. с. 3-7.

129. Карзов Г.П., Розанов М.П. Влияние дефектов на малоцикловую усталость сосудов давления // Труды Всесоюзного симпозиума по вопросам малоцикловой усталости. Каунас. -1971.

130. Карташев В.А. К вопросу о влиянии геометрических несовершенств на напряженное состояние цилиндрических стенок листовых конструкций. М.,1982. Рукопись представлена МГУ им. Н.П. Огарева.

131. Карташев В.А., Колосков А.Д. О поведении геометрических несовершенств листовых цилиндрических стенок при изменении нагрузки.М., 1984.Деп.в ВНИИС Госстроя СССР, № 5172, с. 17.

132. Клесник М., Полак Я. Распространение трещин и усталостная долговечность. Механическая усталость металлов: Материалы VI Междунар. коллоквиума. Киев: Наук, думка, 1983. - 440 с.

133. Козин И.В. Газизов И.М., Кулахметьев Р.Р, Гуров А.И. Пути сокращения продолжительности капитального ремонта резервуаров // Трубопроводный транспорт нефти.- 2001.- № 6. с. 8-11.

134. Кондаков Г.П. Проблемы отечественного резервуаростроения и возможные пути их решения // Промышленное и гражданское строительство -1998.-№ 5.-С.24-26.

135. Корольков П.М. Технология ремонта монтажных сварных соединений сосудов давления, подверженных трещинообразованию // Монтажные и специальные работы в строительстве.-1994.- № 2.- с.4-6.

136. Кузнецов В.В., Кондаков Г.П. Проблемы отечественного резервуаростроения // Промышленное и гражданское строительство. 1995.-№ 5.- с. 17-19.

137. Кулахметьев P.P. Капитальный ремонт резервуаров с коррозионными дефектами // Промышленное и гражданское строительство.- 1996.- № 6. -с. 30-32.

138. Купреишвили С.М. Предотвращение разрушения резервуаров с понтоном и плавающей крышей // Промышленное и гражданское строительство. №5 , 2004, 12-16 с.

139. Лейтес С.Д. Упругий и упруго-пластический изгиб длинных прямолинейных пластинок с закрепленными кромками. Расчет пространственных конструкций, выпуск 8, М., 1962, с.175-205.

140. Ливенцев В.В. Состояние охраны окружающей природной среды в акционерных обществах "АК "Транснефтепродукт" в 2000 году // Транспорт и хранение нефтепродуктов.-2001.-№ 5.- с.3-4.

141. Лялин К.В. Тенденции развития резервуаростроения // Транспорт и хранение нефтепродуктов.- 2000.- № 12.-е. 10-13.

142. Лялин К.В., Дорошенко Ф.Е. Повышение качества изготовления и монтажа условие создания современных конструкций рулонных резервуаров // Монтажные и специальные работы в строительстве.1996.- № 4.-С.6-7.

143. Макаров С.П. Итоги производственной деятельности "АК "Транснефтепродукт" в 1998 г. и основные задачи на 1999 год // Транспорт и хранение нефтепродуктов.-1999.-№ 4.- с. 3-5.

144. Макаров С.П. Техническое состояние магистральных нефтепродуктопроводов // Транспорт и хранение нефтепродуктов.-2001.-№9-10.- с. 3-7.

145. Мордвинцева А.В. Обработка сварных соединений ультразвуком. В кн.: Применение ультразвука в сварочной технике. М., ЦБТИ НИИЭлектропромышленности, 1959, с. 32-43.

146. Мусин И.А., Соболева Н.Н., Чушкина З.Ю. Подготовка резервуаров к освидетельствованию и ремонту // Транспорт и хранение нефтепродуктов.- 2000.- № 1. с. 13-15.

147. Некрасова А.П. Выполнение планов технической диагностики и капитального ремонта за 1999 г. на объектах "АК "Транснефтепродукт" // Транспорт и хранение нефтепродуктов.-2000.-№ 4.- с. 14-16.

148. Несын Г.В., Монжай В.Н., Штин И.В. и др. О новой технологии очистки резервуаров от донных отложений // Трубопроводный транспорт нефти.1997.-№ 1.-е. 16-17.

149. Никиреев В.M. К расчету цилиндрических резервуаров, имеющих угловые несовершенства // Строительная механика и расчет сооружений. -№2,- 1986. с.12-16.

150. Полтавцев С.И., Стеклов О.И. Проблемы и пути повышения долговечности и надежности сварных конструкций объектов повышенной опасности // Сварочное производство.-1996. -№5.-с. 2-3.

151. Попов A.A., Мазепа А.Г., Никитин Ю.М. Сопротивление малоцикловой усталости сварного соединения при наличии дефектов. Механическая усталость металлов: Материалы VI Междунар. коллоквиума. Киев: Наук, думка, 1983.-440 с.

152. Поповский Б.В. Качество и надежность современных резервуаров // Монтажные и специальные работы в строительстве,-1996.- № 4.-с.3-4.

153. Поповский Б.В. Резервуаростроение начала XXI века // Монтажные и специальные работы в строительстве.-2001.- № 1.- с. 11-17.

154. Поповский Б.В., Чолоян Г.С. и др. Пути совершенствования уплотняющих затворов для резервуаров с понтонами и плавающими крышами // Монтажные и специальные работы в строительстве.-1990.-№П.- с.9-11.

155. Радыш Ю.В., Киреев A.C. Допустимый уровень наполнения стальных резервуаров // Монтажные и специальные работы в строительстве.-2001,-№2,- с.4-7.

156. Снитко Н.К. К точной теории расчета цилиндрического резервуара с учетом гибкости днища на грунтовом основании.- Известия ВУЗов. Строительство и архитектура, 1978, №11, с.22-24.

157. Соболев Ю.В. К расчету узла сопряжения стенки с днищем металлического вертикального цилиндрического резервуара. Сборник вузов. Строительство и архитектура. 1986г. №1.с. 13-18.

158. Соболев Ю.В., Василькин A.A., Колосков А.Д. Определение напряженно-деформированного состояния стенки с геометрическимидефектами в области монтажного стыка численными методами // Промышленное и гражданское строительство. 2005.- №12.- с. 44-45.

159. Соболев Ю.В., Колосков А.Д. Влияние начальных несовершенств монтажных стыков стенки на долговечность стальных вертикальных цилиндрических резервуаров // Строительство и архитектура. 1989. -№6. - 19-24 с.

160. Соболев Ю.В., Колосков А.Д. Напряженно-деформированное состояние монтажного стыка стенки цилиндрического резервуара // Строительная механика и расчет сооружений. 1983. - №6. - 19-24 с.

161. Соболев Ю.В., Купреишвили С.М. Проектирование металлических вертикальных цилиндрических резервуаров минимальной массы // Строительная механика и расчет сооружений. 1986. - №1. - 17-20 с.

162. Состояние резервуарного парка Западной Европы // Транспорт и хранение нефтепродуктов.- 1999.- № 4. с. 24-25.

163. Старение трубопроводов, технология и техника их диагностики и ремонта. Семинар. // Сварочное производство.-1996. -№5.-с. 38.

164. Стариков В.А., Еникеев Р.Х., Коган А.М. Повышение качества монтажа изотермических резервуаров // Монтажные и специальные работы в строительстве.-1994.- № 2.- с. 15-18.

165. Чикнева Т.Н. Статистика отказов стальных резервуаров для нефтепродуктов // Транспорт и хранение нефтепродуктов. -1977.- №3.- с. 19-21.

166. Шамшетдинов К.Л., Глазов Н.П., Тимонин A.B., Наносов О.Н. Особенности катодной защиты резервуаров нефтеналивного терминала «Приморск» //Трубопроводный транспорт нефти.- 2000.- № 9. с. 32-35.

167. Швырков С.А., Семиков В.Л. Швырков А.Н. Анализ статистических данных разрушений резервуаров // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях.- 1996.- №3.-с. 39-50.

168. Шубин Н.П. Новое специальное оборудование для изготовления резервуарных конструкций // Монтажные и специальные работы в строительстве.-1996.- № 4.- с. 12.

169. Диссертации и авторефераты

170. Алешин В.В. Повышение безопасности промышленных трубопроводных систем с использованием методов численного прочностного анализа. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Саров,2003.

171. Белобородов A.B. Совершенствование методики проектирования запорной арматуры с использованием численных методов. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Тюмень.2005.

172. Будыльский И.С. Экспериментально-теоретическое изучение несущей способности многогранного купола из шестиугольных трехслойных панелей. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Ростов на Дону.2005.

173. Землянский A.A. Принципы конструирования и экспериментально-теоретические исследования крупногабаритных резервуаров нового поколения. // Дисс. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук. Саратов, 2005.

174. Злочевский А.Б. Долговечность элементов металлических конструкций в связи с кинетикой усталостного разрушения. // Дисс. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук. М.,1985.

175. Игнатьева B.C. Исследование остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях металлических конструкций. // Авторефер. Дис. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук. М.,1972.

176. Ковальчук O.A. Особенности динамических откликов панельных зданий повышенной этажности, подвергающихся воздействию вибраций вызванных движением поездов метрополитена. // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. М.,2004.

177. Колосков А. Д. Исследование напряженно-деформированного состояния стенок вертикальных цилиндрических резервуаров из рулонныхзаготовок в зоне монтажных стыков. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. М.,1987.

178. Лядецкий И.А. Влияние режима нагружения на усталостную долговечность элементов металлоконструкций. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Магнитогорск,2003.

179. Подгорный A.C. Малоцикловая усталостная прочность листовых конструкций из алюминиевых сплавов с несквозными дефектами типа трещин. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. М.,1982.

180. Поподько Д.В. Оценка безопасной эксплуатации оболочек с «канавочным износом» методом конечных элементов. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Уфа,2004. 118 с.

181. Почтовик П.Г. Малоцикловая усталостная прочность металлических резервуаров нефтеперекачивающих станций. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. М.,1985.

182. Рыбалко Г.Н. Остаточные сварочные напряжения в кольцевых швах цилиндрических листовых конструкций и их зависимость от технологических и эксплуатационных факторов. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. М.,1984.

183. Саяпин М.В. Совершенствование технологий ремонта резервуаров с нарушением целостности стенки. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. М.,1992. Тюмень, 2000. 165 с.

184. Сенаторов А.П. Взаимодействие остаточных сварочных напряжений с напряжениями от внешних усилий в зоне круговых швов сферических резервуаров. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. М.,1978.

185. Слепнев И.В. Напряженно-деформированное упруго-пластическое состояние стальных вертикальных цилиндрических резервуаров при неравномерных осадках основания.// Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Москва, 1988.171

186. Тарасенко А.А. Разработка научных основ методов ремонта вертикальных стальных резервуаров. // Дисс. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук. М.,1992. Тюмень, 1999.

187. Тарасевич Ю.С. Исследование напряженного состояния сварных стыковых соединений при циклической нагрузке. // Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. М.,1972.1. Иностранная литература

188. American Petroleum Institute. API Standart 650 Welded Steel tanks for oilstorage. Tens edition, Addendum 2, November 2001, Washington.

189. Griffith A.A. The phenomena of rupture and flow in solids/ZPhilosophical Nransactions of the Royal Society of London. Series A, vol. 221. 1921. -P.163-198.

190. Statnicov E.S. Comparison of post-weld deformation methods for increase in fatigue strength of welded joints. IIW Doc. XIII-1668-97.

191. РВС резервуар вертикальный стальной. НДС - напряженно-деформированное состояние.

192. Реконструкция означает любую работу на резервуаре, которая меняет физические характеристики материала конструкции, параметры и технологические характеристики резервуара.

193. Средний ремонт связан с выполнением ремонтных операций в локальных зонах с применением сварки.

194. Повреждение отклонение от нормы, возникшее в процессе эксплуатации резервуара. Примеры повреждений: коррозионное растрескивание, искажение проектной формы в результате осадки, уменьшение толщины элемента в результате коррозии.

195. Авария частичное или полное разрушение резервуара, возникшее в процессе его сооружения, испытаний, ремонта, реконструкции или эксплуатации. Примеры аварий: взрыв или загорание продукта в резервуаре, разрыв сварного стыка стенки.

196. Предельное состояние состояние резервуара, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима в связи с высокой вероятностью появления аварийной ситуации.

197. Ресурс продолжительность безопасной эксплуатации резервуара (в годах) на допустимых параметрах от сдачи в эксплуатацию до перехода в предельное состояние

198. Остаточный ресурс продолжительность безопасной эксплуатации резервуара (в годах) на допустимых параметрах от момента его обследования до перехода в предельное состояние.

199. Хлопун вмятина или выпучина, теряющие устойчивость под действием внутренних или внешних нагрузок.

200. Отказ повреждение, вызывающее опорожнение резервуара и его последующий капитальный ремонт или списание.1. Я4-204обр5обр6обр7обр

201. Рис. 1. Отклонение образующих стенки от вертикали г.Петрозаводск, РВС-5000

202. Рис. 2. Отклонение образующих стенки от вертикали г.Петрозаводск, РВС-5000

203. Рис, 3, Отклонение оброзуюцих (в мм,) от вертикали стенки резервуара №10(100), \/=5000м3, Порт-Кавказ, ООО "СТу1 Трейдинг"2обр Зобр 4обр

204. Рис. 4. г.Тверь. РВС-5000. Отклонение образующих стенки от вертикали1. Профиль днища по радиусам20 22 Ц1 2м 37 8м 9 10 И

205. Профиль контура днища 12 13 14 15 16м 171. X"1. Номера образующих18 19 20 21 22м 23 24 25 26си юси О) 00 ч—1 11 ч-Н 1си осич—1 т—) 1 си 1 1си N си 1лсь 1 1 о т-1 1 о т—1 1 сг* 1 со 11. СЛ си си1 сь 1 ст. 1со ст.Iст. Iо

206. Результаты нивелировки поверхности днища, по данным 1999 г. после выполнения ремонта

207. Рис.1. г.Ульяновск,РВС20000 №4 , УТЭЦ-1. Нумерация образующих, результаты геодезической съемки (в мм) профиля контураднища и профиля днища по радиусам резервуара

208. Профиль контура окрайки днища бака-аккумулятора (ординаты в мм)окроики днища около 12-и оьразуюцеп,

209. Профили днища по диаметрам (ординаты в мм)

210. Рис.2. г.Тверь, РВС5000. №46. Нумерация образующих, результаты геодезической съемки (в мм) профиля контура днища и профиля днища по радиусам резервуара

211. Профиль дница по радиусам,1. О 0.5м 1м 2м 4м 6м

212. Монтажная центральная стояка|8м 9м

213. Профиль контура дница, 4 5 61. О 0,5м 1м1. ОБР, к101. ОБР, ю1. ОБР,1. Овальный ЛЮК1. КР. 7МШ1. ЛЮК

214. Монтажная центральная стоика | ,,

215. Монтажная центральная стояка I ,,

216. Монтажная центральная СТОЙКО. ,,

217. Примемание: За условный "0" принимается высотная отметка у оьразуюцеи N11

218. Рис.3. г.Снежинск, РВС5000. Нумерация образующих, результаты геодезической съемки (в мм) профиля контура днища и профиля днища по радиусам резервуара

219. Профиль дница по Радиусам,

220. Рис.4. г.Кирово-Чепецк, Бак-аккумулятор горячей воды, РВС3000. Нумерация образующих, результаты геодезической съемки (в мм) профиля контура днища и профиля днища по радиусам резервуара

221. Телефон: 128-57-86 Телеграф: МОСКВА БАШНЯ Телефакс: 960-22-77 E-mail centr@stako.ru http://www. stako.ru1. Л ¿" /S О £1. Директор

222. УТВЕРЖДАЮ» ХЖ им. Мельникова»1. А.Б.Павлов 2006 г.1. АКТвнедрения результатов теоретических исследований и методики определения напряженно-деформированного состояния элементов вертикальных стальных

223. Руководитель работы, доцент, к.т.н.1. Зам.зав.ОСК, к.т.н.