автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Определение остаточного ресурса безопасной эксплуатации аппаратов химических производств с вмятинами в узлах пересечения патрубков и обечаек

На правах рукописи

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКИХ ПРИЗВОДСТВ С ВМЯТИНАМИ В УЗЛАХ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ПАТРУБКОВ И ОБЕЧАЕК

05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (в химической и биотехнологической отраслях промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2004

Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Перелыгин Олег Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Шарафиев Роберт Гарафеевич

кандидат технических наук, доцент Рачков Владимир Иванович

Ведущая организация: ОАО «Всероссийский научно-

исследовательский и конструктор-ско-технологический институт оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности», г. Волгоград

Защита диссертации состоится 23 июня 2004 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.02 в Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета (А-330).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан 21 мая 2004 года.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Общаяхарактеристикаработы

Актуальность работы. В связи со структурной перестройкой экономики России, отсутствием средств и высокой стоимостью оборудования для химической технологии, данная отрасль вынуждена использовать существующее оборудование, отработавшее нормативный ресурс. Особая опасность такого оборудования связана с наличием в нем пожаровзрывоопасных и токсических веществ. Для безопасной эксплуатации оборудования химических производств разработана система технической диагностики и экспертного обследования, на основе которого определяется остаточный ресурс оборудования. При этом выявляются различного типа дефекты: полученные при изготовлении, монтаже, демонтаже, ремонте, а так же в процессе эксплуатации (коррозия, трещины). Опыт эксплуатации оборудования, используемого в химической технологии, показывает, что до 40% отказов и аварий при эксплуатации этого оборудования приходится именно на соединения штуцеров с обечайками и днищами. Основными дефектами в этих местах являются коррозия, трещины и вмятины. В частности, при обследовании производства этилена ОАО «Нижнекамскнефтехим» (см. рис.2) подобный дефект был обнаружен на дефлегматоре Т-48. Данный аппарат находится в технологической схеме установки отделения стирольной фракции и служит для конденсации флегмы (этилен), выходящей с верха колонны К-14. Часть конденсата возвращается в колонну К-14 на орошение. В соответствии с технологической схемой в этом дефлегматоре обращаются легковоспламеняющиеся вещества, причем часть из них в парообразном состоянии. Поэтому авария такого аппарата будет сопровождаться выбросом большого количества продукта, взрывом, а следовательно приведет к человеческим жертвам и большим повреждениям оборудования.

* консультантом по вопросам оценки ресурса безопасной эксплуатации сосудов являлся к. т. н. Зайнуллин Р.Х.

3 _

КОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА СПетсрбург ¿-/с * ОЭ тЧпчЭ'З

Так же при проведении технического диагностирования в период с 2001г. по 2003 г. экспертами КГТУ (г.Казань) и Центра «ДиС» (г.Казань) была обнаружена потеря формы типа «вмятина» на 6 аппаратах ОАО «Нижнекамскнефтехим», 3 аппаратах АО «Ка-заньоргсинтез», 3 аппарата ОАО «Казанский завод СК». Среди них 2 ректификационные колонны, 7 теплообменников, 2 дозатора, одна емкость. Эти дефекты, являясь концентраторами напряжений, вызывают резкое локальное изменение напряженно-деформированного состояния (НДС) сосудов и определяют их несущую способность и влияют на остаточный ресурс.

К сожалению, используемые в настоящее время методики оценки остаточного ресурса сосудов не учитывают особенностей деформирования конструкций в зоне локального изменепия их геометрии. Поэтому исследование, позволяющее анализировать напряженно-деформированное состояние сосудов с дефектами штуцерных узлов и оценивать их малоцикловую прочность, является актуальным и отвечающим потребностям практики экспертизы технического состояния оборудования на опасных химических объектах, подведомственных Госгортехнадзору России.

Научная новизна. Разработана методика оценки остаточного ресурса на основе малоцикловой прочности сосудов опасных химических производств (колонные аппараты, реакторы, теплообменники, мерники и др. емкостное оборудование) с локальными дефектами геометрии типа «вмятина» в местах пересечения штуцеров с обечайками и днищами с учетом реальной толщины и ее прогнозируемого уменьшения вследствие коррозии. Методика позволяет оценить увеличение остаточного ресурса дорогостоящего оборудования химической технологии. Для этого проводят корректировку параметров технологического процесса (температура, давление), что, как правило, приводит к изменению технологической схемы. Предложен комплект программ для определения остаточного ресурса в выше приведенных случаях.

Практическая значимость. Практическая значимость работы состоит в том, что разработанный в исследовании комплект про-

грамм позволяет проводить анализ упругопластического деформирования штуцерных узлов на цилиндрических обечайках технологического оборудования, используемого в химической, нефтехимической промышленности и смежных отраслях с учетом дефектов формы и коррозии. По результатам этого анализа достигается объективная оценка малоцикловой прочности сосудов, и даются рекомендации по остаточному ресурсу и параметрам безопасной эксплуатации на объектах химии, нефтехимии и других опасных объектах. Например, для аппаратов, обследованных КГТУ и Центр ДиС (стр.4) даны следующие рекомендации: для 7 аппаратов ресурс продлен на 8 лет (ОАО «Нижнекамскнефтехим», производства этилена, стирола, изопрена; ОАО «Казаньоргсинтез», производство моноэтаноламина; ОАО «Казанский завод СК», производство тиокола), для 2 на 5 лет (ОАО «Нижнекамскнефтехим», производство стирола; ОАО «Казаньоргсинтез», производство моноэтано-ламина), для 2 аппаратов рекомендовано понизить рабочее давление (ОАО «Нижнекамскнефтехим», производство изопрена; ОАО «Казанский завод СК», производство тиокола), один аппарат рекомендовано исключить из данной технологической схемы (ОАО «Нижнекамскнефтехим», производство этилена).

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Научных сессиях КГТУ (Казань, 2000-2001) , на Всероссийской научной конференции «Тепло и массообмен в химической технологии. ТМОХТ-2000» (Казань, 2000), на XIII и XIV Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Внутрикамерные процессы в энергетических установках. Акустика, диагностика, экология», на Всероссийской научной конферен -ции «Интенсификация химических процессов переработки нефтя -ных компонентов» (Нижнекамск, 2003), а также на научных семинарах в ряде организаций, проявивших интерес к работе: КГУ (г. Казань), УГНТУ (г. Уфа), ОАО «НИИХиммаш» (г. Москва) и др.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ и тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 137 наименований, и приложений. Основная часть работы изложена на 140 страницах машинописного текста. Работа содержит 29 рисунков и 35 таблиц.

Содерлсаниеработы

Во введении обоснована актуальность темы и формулируется цель работы.

В первой главе проводится краткий анализ публикаций, посвященных методам расчета неукреплённых узлов сопряжения штуцеров с цилиндрическими обечайками в химической и смежных отраслях промышленности. Проанализированы работы, посвященные экспериментальным и численным исследованиям малоцикловой прочности сосудов, и показано: эти документы предполагают, что число циклов до разрушения (остаточный ресурс) нелинейно связаны с размахом пластической деформации при симметричном циклическом растяжении — сжатии.

Установлено, что при циклическом нагружении сосудов с локальными дефектами происходит перераспределение напряжений и деформаций в области концентраторов напряжений. После двух-трех циклов нагружения устанавливается постоянный размах деформаций, когда разгрузка и повторное нагружение происходит практически упруго.

Во второй главе рассматривается конечно-элементное моделирование процесса упругопластического деформирования вмятых штуцерных узлов на цилиндрических обечайках с учетом реальной (изменившейся из-за коррозии) толщины обечайки и штуцерного узла в среде компьютерного комплекса (КК) «ANSYS» и в среде КК ANSYS/LS-DYNA.

Разработана процедура расчета упругопластического деформирования штуцерного узла в среде КК «ANSYS», при этом для улучшения сходимости упругопластических расчетов по разработанной конечно-элементной модели предложено использовать

процедуру метода Ньютона-Рафсона и применить модель изотропного и модель кинематического упрочнения материала сосуда.

Так как наиболее вероятной причиной образования вмятин на обечайках является удар штуцера о жесткую поверхность, для учета пластических деформаций, которые появятся в процессе образования вмятины, предложено смоделировать удар штуцера о жесткую поверхность в модуле в КК «ANSYS» - ANSYS/LS-DYNA.

В третьей главе проведена оценка точности и достоверности результатов исследований НДС узлов пересечения цилиндрических обечаек при упругом их деформировании на основе разработанной в КК "ANSYS" программы. Для этого они сравнивались с данными эксперимента, проведенного на элементах технологического оборудования химической промышленности и результатами расчетов, выполненных с применением различных конечно-элементных пакетов.

В области упругих деформаций адекватность предложенной модели расчета проверялась на основе сравнения результатов численных исследований в КК «ANSYS» с результатами эксперимента и решениями профессора В. Н. Скопинского - автора специализированной вычислительной программы SAIS (Siress Analysis in Intersecting Shells), и с данными натурных и численных экспериментов на ОАО «Криогенмаш» и ОАО «Лешгаихиммаш». При тестировании программы автор исходил из того, что в случае, когда диаметр штуцера d=0 решения, полученные на основе разработанной в КК «ANSYS» программы, должны совпадать с данными работ ОАО «Криогенмаш», а при глубине вмятиныf=0 эти решения должны соответствовать результатами исследованиям профессора В. Н. Скогашского и ОАО «Ленниихиммаш».

Данные исследований показывают, что результаты анализа НДС оболочек с круглыми в плане вмятинами в области упругих деформаций, полученные с использованием КК «ANSYS», хорошо корреспондируются с результатами, полученными по различным пакетам МКЭ, и с данными экспериментальных наблюдений.

Для проверки получаемых результатов численных исследований пересекающихся оболочек в упругопластической области они сопоставлялись с экспериментальными дшшыми МИСИ им. Куйбышева.

Сравнение показывает хорошее соответствие этих результатов. Установлено, что в области сопряжения патрубка с обечайкой четко выражена зона пластических деформаций, которая локализована при средних напряжениях (О.ЗЗот) и увеличивается при высоких (О.770г) напряжениях.

Показано, что в упругопластической стадии деформирования (при мембранных кольцевых напряжениях агн, превышающих О.ЗЗог) в окрестности сопряжения наблюдается итеисивная концентрация деформаций.

В процессе увеличения нагрузки происходит существенное перераспределение напряжений, и протяженность пластически деформированной зоны достигает (1.0 - 1.3)г. При этом, хотя коэффициент концентраций напряжений в пластической области и снижается с 2.5 - 3.3 до 1.3 - 1.5, однако уровень экстремальных напряжений становится весьма значительным и составляет примерно (1.1-1.2) и*

В зоне упругих деформаций величина коэффициента концентраций напряжений сопоставима со значением коэффициента концентраций деформаций. Но уже при напряжениях порядка ОЗЗо-г -0.55ог последний начинает довольно сильно увеличиваться, в то время как коэффициент концентраций напряжений значительно уменьшается.

Анализ процесса деформирования штуцерных узлов с вмятинами на обечайках проводился по результатам исследований в КК ANSYS/LS-DYNA.Первым этапом расчета в этом случае является моделирование удара. В этом случае задаются перемещения патрубка на определенную глубину (5 мм), что приводит к значительным деформациям внешних волокон материала (18 - 25%).

После такого нагружения, в модели появляются пластические деформации. Теперь следует провести процесс её восстановления,

имитирующий процесс, происходящий сразу после удара, в ходе которого упругая часть материала стремится восстановить первоначальную форму и повторно нагружает пластически деформированную её часть. Это приводит к перераспределению деформаций и напряжений в конструкции, и система приходит в новое состояние равновесия.

Рассматривались две модели деформирования материала сосуда: модель без учета кинематического упрочнения материала и модель с учетом кинематического упрочнения материала (эффекта Баушенгера). Диаграмма изменения напряжения и деформации элемента, в зоне стыковки патрубка с обечайкой при образовании вмятины и последующего нагружения оболочки с учетом кинематического упрочнения материала представлена на рис. 1.

Диаграмма деформирования при кинематическом •упрочнении материала

Рис. 1. Диаграмма изменения напряжения и деформации элемента, в зоне стыковки патрубка с оболочкой с учетом кинематического упрочнения материала (эффекта Баушенгера): 1-2-3 - деформирование при ударе, 3-4-5 - частичное восстановление после удара, 5-6 - нагружение внутренним давлением, 6-7 — внутреннее давление снято. Максимальные остаточные деформации порядка 20%.

Проведенный анализ свидетельствует, что при оценке статической прочности сосудов можно не учитывать остаточные напряжений в конструкции (максимальные напряжения в зоне сопряжения модели 2 и 3 практически одинаковы). Однако при оценке малоцикловой прочности конструкции, когда определяющим фактором разрушения становится величина пластической деформации, нужно использовать модель, позволяющей оценивать уровень остаточных деформаций в конструкции.

В четвертой главе проведен анализ процесса упругопластиче-ского деформирования обечаек с искажениями формы в неукреплённых штуцерных узлах.

Проведена оценка малоцикловой прочности сосудов с локальными дефектами при циклическом давлении. Подобное нагру-жение наиболее часто встречается для оборудования химических и нефтехимических производств. Результаты представленных выше натурных и.численных исследований позволяют сделать вывод о том, что размах полной деформации при циклическом деформировании сосудов с локальными дефектами определяется упругой составляющей. Очевидно, её величина и определяет малоцикловую прочность сосуда и, следовательно, остаточный ресурс. Поэтому оценку малоцикловой прочности сосуда при нагружении его внутренним давлением нужно строить, анализируя величину упругой составляющей деформации цикла и учитывать несимметричность цикла при нагружении конструкции.

Это позволяет для оценки малоцикловой прочности сосуда использовать уравнение вида

°\гш =СЫ~°лг, 0)

где о"так - максимальное напряжение цикла, С = 3.5св / С,, к - коэффициент, учитывающий несимметричность цикла.

Нетрудно видеть, что уравнение (1) представляет собою аналог второго слагаемого в уравнении Менсона, которое учитывает величину упругой деформации.

При расчете малоцикловой прочности сосудов по величине упругой деформации необходимо сравнить результаты численного анализа упругопластического деформирования обечаек с локальными дефектами, полученные в КК «ЛМ8У8» с данными экспериментальных наблюдений.

В работе сравнивалось также изменения глубины вмятины в процессе нагружения и разгрузки с результатами, полученными в ОАО «Криогенмаш». Расчеты для этого случая показали, что результаты упругопластических расчетов в КК «ЛМ8У8» хорошо согласуются с данными экспериментальных наблюдений.

Выводы о хорошей сходимости экспериментальных и численных исследований могут быть сделаны и в случае анализа малоцикловой прочности обечаек с уводом кромок сварного шва. Это доказывает, что предлагаемая процедура расчета малоцикловой прочности сосудов по величине упругой составляющей цикла, полученной в среде КК «ЛМ8У8», позволяет, эффективно моделировать малоцикловое нагружение сосудов с локальными дефектами.

Однако, если сосуд имеет локальные дефекты, например в штуцерных узлах, пластическое деформировании материала конструкции в области локального дефекта несомненно имеет место, и это не может не сказаться на оценках малоцикловой прочности сосудов с такими дефектами. Например, на заводе этилена «ОАО Нижнекамскнефтехим» в производстве этилена (технологическая схема приведена на рис.2) имеется дефлегматор с вмятиной нижнего штуцера выхода флегмы. Разрушение данного узла приведет к выбросу парогазовой фазы в окружающее пространство,, образованию взрывоопасной смеси с воздухом. Радиус полного разрушения при взрыве составит 20 м. Для оценки влияния подобных дефектов на ресурс безопасной эксплуатации используем численное моделирование.

Рассмотрим для вышеприведенного случая (рис. 3) диаграмму деформирования материала оболочки в области сопряжения её со штуцером в результате удара о патрубок и последующего изменения геометрии оболочки в результате циклического нагружения

ее внутренним давлением, что соответствует гидроиспытаниям, проводимым для аппаратов химической технологии.

Диаграмму, представленную на рис. 3, можно разделить на три участка. Первый участок диаграммы описывает изменение состояния оболочки под действием ударной нагрузки: 1-2-3 - деформирование, 3-4 - восстановление. С определенным запасом этот участок можно представить как цикл жесткого нагружения с размахом деформаций 20%. На диаграмме он изображается точками 12-3-4-8-1.

Второй участок диаграммы описывает период приработки материала 3-4-5-6-7-3. Для этого участка изменение пластических деформаций, отрезок 4-5, вызывается иагружением оболочки внут-

ренним давлением. При последующих циклах нагружения длина этого отрезка будет уменьшаться до нуля, вследствие упрочнения материала.

Как видно он тоже описывается циклом жесткого нагружения с размахом деформаций порядка 1.6%.

Третий участок характеризует поведение конструкции в рабочий период эксплуатации и представляется циклом мягкого нагру-жения 5-6-5.

Все три участка являются разными режимами работы сосуда, а поэтому ресурс его работы определяется в соответствии с правилом линейного суммирования повреждений.

Из рис.3 следует, что для первого вида нагружения, соответствующее первому участку диаграммы, число циклов следует принять равным единице. Такое допущение вполне допустимо, так как оно направлено в сторону запаса.

Для периода приработки число циклов можно принять равным четырем, а число рабочих циклов в упругой области будет определятся уравнением:

Диаграмма деформирования при кинематическом упрочнддта материала

Деформации

Рис. 4. Диаграмма изменения напряжения и деформации элемента, в зоне сопряжения патрубка с оболочкой при кинематическом упрочнении материала обечайки:

Здесь л/ и П2 - известное число отработанных циклов, теперь необходимо определить Ы], N2 и Л^ - число циклов до разрушения, которые можно рассчитать по величине деформации цикла.

Число циклов до разрушения N1 и N2, при нагрузках, соответствующих первому и второму участку диаграммы деформирования - определяются на основании уравнения Коффина - Ленжера.

Используя данные, полученные в ходе численных экспериментов, и уравнение Коффина - Ленжера для всех участков деформирования для примера, рассмотренного выше, будем иметь N1 = 3, N2 — 400.

В этом случае оказывается, что технологический аппарат в результате образования дефекта отработал свой ресурс примерно на 37%.

Если при моделировании сосуда с локальным дефектом в штуцерном узле учесть кинематическое упрочнение материала сосуда (рис.4), то в этом случае аппарат в результате дефекта формы отработал свой ресурс примерно на 45%. Следовательно, дефлегматор Т-48 (рис.2) в данной технологической схеме эксплуатировать небезопасно, и его следует, исключить из данной технологии. Однако он может быть использован в другом производстве ОАО «Нижнекамскнефтехим» с меньшим давлением.

Основныевыводы ирезультаты

1. Определение остаточного ресурса дефлегматора Т-48 в производстве этилена на ОАО «Нижнекамскнефтехим» показало, что в результате дефекта в штуцерном узле ресурс безопасной эксплуатации аппарата в данной технологической схеме исчерпан. Рекомендовано данный аппарат заменить на новый, а существующий использовать в другом производстве при меньшем давлении.

2. Предложен алгоритм формирования виртуальной модели штуцерных узлов на цилиндрических обечайках аппаратов химической технологии с учетом реальной геометрии (вмятины, коррозия), разработана процедура упругого и упругопластического расчета напряженно-деформированного состояния этих узлов с учетом кинематического и изотропного упрочнения материала сосуда.

3.Разработана процедура решения задачи упругопластического деформирования штуцерного узла в двух постановках: как динамиче-

ского процесса в КК «А^УБ/Т^-БУКА» и как статического - в КК «АК8У8». Проведена оценка точности и достоверности результатов исследований НДС вмятых штуцерных узлов на статически нагруженных цилиндрических обечайках сравнением этих результатов с данными эксперимента и расчетами, взятыми из литературных источников.

4. Проведены численные исследования упругопластического деформирования штуцерных узлов на цилиндрических обечайках. Проведены исследования остаточных напряжений и деформаций на вмятых штуцерных узлах цилиндрических обечаек с учетом кинематического и изотропного упрочнения материала сосуда. Показано, что коэффициенты концентрации напряжений в штуцерных узлах, вмятина на которых получена в результате моделирования удара, сравшшы со случаем, когда вмятина строится за счет перемещения узлов в КК «АМ8У8», однако коэффициенты концентрации деформаций различаются существенно, и это отразиться на оценках малоцикловой прочности сосудов и остаточного ресурса.

5. Показано, что в случаях, когда нагружение сосуда вызвано циклическим изменением внутреннего давления, оценку малоцикловой прочности сосуда, нужно строить на анализе упругой составляющей деформации цикла и учитывать несимметричность цикла при нагружении конструкции.

6. Показано, что в случаях, когда сосуд имеет локальные дефекты (вмятина, коррозия), пластическое деформирование материала конструкции при образовании этих дефектов сказывается на оценках малоцикловой прочности сосуда и остаточного ресурса. Для оценки влияния локальных дефектов на малоцикловую прочность сосудов предложено использовать правило линейного суммирования повреждений и показано, что такой учет приводит к спиженшо остаточного ресурса сосудов на 37 - 50%.

7. В случае, когда несущая способность сосуда исчерпана, рекомендуется удалять аппарат из технологической схемы. В случае незначительного остаточного ресурса рекомендуется понижение технологических параметров работы аппарата: температуры, дав-

леш!я. Для дорогостоящего оборудования, типа колонного, увеличение остаточного ресурса возможно также за счет введения ингибиторов коррозии или исключения коррозиошю-активных веществ

Обозначения

D - базовый диаметр обечайки, d - диаметр штуцера, fe •- глубина вмятины, - внутреннее избыточное давление, - радиус основания вмятины, N- число циклов до разрушения, коэффициент, учитывающий тип сварного соединения, - предел прочности материала конструкции, аг - минимальное значение предела текучести при расчетной температуре, - кольцевые напряжения в обечайке.

Основные положения диссертацииопубликованы вработах:

1 О.А. Перелыгин, Н.М. Туйкин, Д.В. Бережной. Прочность цилиндрических оболочек с уводом кромок сварных швов. Внут-рикамерные процессы в энергетических установках //Акустика, диагностика, экология. Материалы ХШ Всероссийской межвузовской научно-технической конференции.-Казань.-2002.-ЧЛ1-С.207-209.

2. О.А. Перелыгин, Н.М. Туйкин, Р.Х. Зайнуллин и др. Прочность цилиндрических оболочек при наличии увода или смещения кромок сварных швов. Внутрикамерные процессы в энергетических установках //Акустика, диагностика, экология. Материалы XII Всероссийской межвузовской научно-технической конференции. - Казань .-2001. -Ч. 1 .-С.ЗО1-ЗОЗ.

3. О.А. Перелыгин, Н.М. Туйкин, М.Н. Серазутдинов.и др. Исследование прочности цилиндрических оболочек при наличии увода или смещения кромок сварных швов. //Вестник Казанского технологического университета. -2000.-N1-2. -Казань. С.77-80.

4. О.А Перелыгин, Н.М. Туйкин, Р.Х. Зайнуллин, М.Х. Сабитов. Оценка малоцикловай прочности сосудов с локальными дефектами по упругой составляющей деформации цикла. //Безопасность труда в промышленности. -2003.- №8.С.30-32.

5. О.А. Перелыгин, М.К. Анисимов, Р.Х. Зайнуллин, А.В. Черенков, Н.М. Туйкин. Расчет малоцикловой прочности сосудов с учетом моделирования локального дефекта в КК ANSYS/LS-DYNA . //Безопасность труда в промышленности.-2003.- №9. С.25-27.

6. Н.М. Туйкин, О.А. Перелыгин, Р.Х. Зайнуллин. Малоцикловая прочность сосудов с сопряженными локальными дефектами. Интенсификация химических процессов переработки нефтяных компонентов. Сб. научных трудов. Нижнекамск. ИПЦ ОАО «Ниж-некамскнефтехим».- 2003-.№6.- С.36.

Заказ 15Ч_Тираж /fl Q

Офсетная лаборатория Казанского государственного

технологического университета 420015, г.Казань, ул. К. Маркса,68

»12860

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Обзор работ, посвящённых оценке напряженно-деформированного состояния неукреплённых штуцерных узлов обечаек.

1.2. Обзор работ по оценке малоцикловой прочности сосудов.

1.3. Анализ результатов экспериментального исследования малоцикловой прочности сосудов.

1.4. Выводы по литературному обзору.

ГЛАВА 2. Конечно-элементное моделирование в КК «ANSYS» упругопластического деформирования сосудов с локальными искажениями формы в неукреплённых узлах пересечения оболочек

2.1. Создание модели геометрического образа исследуемого объекта в среде

КК "ANSYS".

2.2. Разработка процедуры расчета упругопластического деформирования штуцерного узла в среде КК «ANSYS».

2.3. Разработка процедуры расчета упругопластического деформирования штуцерного узла в среде КК ANSYS/LS-DYNA».

2.4. Выводы по главе 2.

ANSYS».

3.3. Анализ процесса деформирования бездефектнщх штуцерных узлов и узлов с вмятинами на обечайках в КК ANSYS/LS-DYNA.

3.4. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. Анализ процесса упругопластического деформирования штуцерных узлов обечаек при малоцикловом нагружении

4.1. Оценка малоцикловой прочности сосудов с локальными дефектами при циклическом давлении.

4.2. Анализ упругопластического деформирования обечаек с локальными дефектами при циклическом нагружении в КК «ANSYS».

Ш 4.3. Расчет малоцикловой прочности сосудов с учетом моделирования локального дефекта в КК ANSYS/LS-DYNA.

4.4 Выводы по главе 4.

Актуальность работы. В связи со структурной перестройкой экономики России, отсутствием средств и высокой стоимостью оборудования для химической технологии, данная отрасль вынуждена использовать существующее оборудование, отработавшее нормативный ресурс. Особая опасность такого оборудования связана с наличием в нем пожаровзрывоопасных и токсических веществ. Для безопасной эксплуатации оборудования химических производств разработана система технической диагностики и экспертного обследования, на основе которого определяется остаточный ресурс оборудования.* При этом выявляются различного типа дефекты: полученные при изготовлении, монтаже, демонтаже, ремонте, а так же в процессе эксплуатации (коррозия, трещины).

Опыт эксплуатации оборудования, используемого в химической технологии, показывает, что до 40% отказов и аварий при эксплуатации этого оборудования приходится именно на соединения штуцеров с обечайками и днищами. Основными дефектами в этих местах являются коррозия, трещины и вмятины. В частности, при обследовании производства этилена ОАО «Нижнекамскнефтехим» (см. рис.2) подобный дефект был обнаружен на дефлегматоре Т-48. Данный аппарат находится в технологической схеме установки отделения стирольной фракции и служит для конденсации флегмы (этилен), выходящей с верха колонны К-14. Часть конденсата возвращается в колонну К-14 на орошение. В соответствии с технологической схемой в этом дефлегматоре обращаются легковоспламеняющиеся вещества, причем часть из них в парообразном состоянии. Поэтому авария такого аппарата будет сопровождаться выбросом большого количества продукта, взрывом, а следовательно приведет к человеческим жертвам и большим повреждениям оборудования. консультантом по вопросам оценки ресурса безопасной эксплуатации сосудов являлся к. т. н. Зайнуллин Р.Х.

Так же при проведении технического диагностирования в период с 2001г. по 2003г. экспертами КГТУ (г.Казань) и Центра «ДиС» (г.Казань) была обнаружена потеря формы типа «вмятина» на 6 аппаратах ОАО «Нижнекамскнефтехим», 3 аппаратах АО «Казаньоргсинтез», 3 аппарата ОАО «Казанский завод СК». Среди них 2 ректификационные колонны, 7 теплообменников, 2 дозатора, одна емкость. Эти дефекты, являясь концентраторами напряжений, вызывают резкое локальное изменение напряженно-деформированного состояния (НДС) сосудов и определяют их несущую способность и влияют на остаточный ресурс.

Практика эксплуатации и экспертизы технического состояния сосудов, работающих под давлением, свидетельствует, что именно по уровню напряженно-деформированного состояния узлов пересечения штуцеров с цилиндрическими обечайками обычно приходится оценивать остаточный ресурс сосуда, особенно в тех случаях, когда сосуд работает в условиях малоциклового нагружения.

Однако анализ НДС и малоцикловой прочности штуцерных узлов является достаточно сложной исследовательской проблемой даже в том случае, если в области сопряжения штуцера с обечайкой не содержится никаких дефектов.

Опыт эксплуатации сосудов и аппаратов на объектах, подконтрольных Госгортехнадзору России, свидетельствует, что в подавляющем большинстве случаев опасным концентратором напряжений в сосудах являются не утонение стенок за счет общей коррозии, а коррозионные дефекты в виде язв и питтингов, а также локальные дефекты геометрии оболочек в виде выпучин и вмятин.

Между тем в существующих нормативных материалах по расчету малоцикловой прочности сосудов и аппаратов не учтена возможность возникновения локальных дефектов в узлах сопряжения штуцеров с обечайками и днищами.

Для оценки параметров безопасной эксплуатации оборудования на объектах, подведомственных Госгортехнадзору России, необходимо располагать комплектом методических и программных документов, позволяющих анализировать НДС сосуда в местах пересечения патрубков с обечайками и днищами при наличии локальных дефектов в области их сопряжения и оценивать несущую способность сосудов с такими дефектами.

В настоящее время в силу значительной сложности аналитических решений и высокой трудоемкости численных и экспериментальных исследований вопрос о концентрации напряжений на обечайках с вмятыми штуцерами и малоцикловой прочности сосудов с такими узлами является практически неизученным. Поэтому следует признать актуальным и отвечающим потребностям промышленной практики исследование, посвященное анализу НДС сосудов с дефектами типа «вмятина» в неукреплённых узлах пересечения патрубков с цилиндрическими обечайками и позволяющее оценивать несущую способность сосудов с такими дефектами.

Цель работы. Целью работы является разработка методики, позволяющей оценивать остаточный ресурс безопасной эксплуатации аппаратов на основе малоцикловой прочности сосудов с локальными дефектами и в том числе сосудов с вмятыми патрубками на цилиндрических обечайках на базе разработанного в компьютерном комплексе (КК) "ANSYS" комплекта программ, позволяющих анализировать упругопластическое деформирование обечаек с локальными дефектами геометрии.

Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать методы расчета узлов сопряжения штуцеров с цилиндрическими обечайками, а также результаты экспериментального исследования НДС узлов пересечения бездефектных обечаек и обечаек с локальными дефектами формы.

2. Проанализировать методы оценки малоцикловой прочности сосудов в условиях мягкого и жесткого циклического нагружения.

3. Предложить электронный образ цилиндрической обечайки с вмятыми штуцерами в КК «ANSYS». Разработать программу, реализующую процедуру решения задачи упругопластического деформирования цилиндрических обечаек с вмятыми штуцерами при статическом и малоцикловом нагружении.

4. Показать, что результаты анализа упругопластического деформирования обечаек с вмятыми штуцерами, полученные с использованием КК «ANSYS», хорошо согласуются с результатами, полученными по различным пакетам МКЭ, и с данными экспериментальных наблюдений.

5. Используя результаты упругопластических расчетов, проанализировать условия деформирования сосудов и методы , оценки их малоцикловой прочности.

6. Предложить метод оценки малоцикловой прочности конструкции в том случае, если сосуд имеет локальные дефекты, используя при этом возможности численного моделирования.

7. Показать, что деформации, которые появились в конструкции при образовании в ней локального дефекта, существенно снижают малоцикловую прочность сосудов и, соответственно, остаточный ресурс безопасной эксплуатации.

Научная новизна. Разработана методика оценки остаточного ресурса на основе малоцикловой прочности сосудов опасных химических производств (колонные аппараты, реакторы, теплообменники, мерники и др. емкостное оборудование) с локальными дефектами геометрии типа «вмятина» в местах пересечения штуцеров с обечайками и днищами с учетом реальной толщины и ее прогнозируемого уменьшения вследствие коррозии. Методика позволяет оценить увеличение остаточного ресурса дорогостоящего оборудования химической технологии. Для этого проводят корректировку параметров технологического процесса (температура, давление), что, как правило, приводит к изменению технологической схемы. Предложен комплект программ для определения остаточного ресурса в выше приведенных случаях.

Практическая значимость. Практическая значимость работы состоит в том, что разработанный в исследовании комплект программ позволяет проводить анализ упругопластического деформирования штуцерных узлов на цилиндрических обечайках технологического оборудования, используемого в химической, нефтехимической промышленности и смежных отраслях с учетом дефектов формы и коррозии. По результатам этого анализа достигается объективная оценка малоцикловой прочности сосудов, и даются рекомендации по остаточному ресурсу и параметрам безопасной эксплуатации на объектах химии, нефтехимии и других опасных объектах. Например, для аппаратов, обследованных КГТУ и Центр ДиС (стр.4) даны следующие рекомендации: для 7 аппаратов ресурс продлен на 8 лет (ОАО «Нижнекамскнефтехим», производства этилена, стирола, изопрена; АО «Казаньоргсинтез», производство моноэтаноламина; ОАО «Казанский завод СК», производство тиокола), для 2 на 5 лет (ОАО «Нижнекамскнефтехим», производство стирола; АО «Казаньоргсинтез», производство моноэтаноламина), для 2 аппаратов рекомендовано понизить рабочее давление (ОАО «Нижнекамскнефтехим», производство изопрена; ОАО «Казанский завод СК», производство тиокола), один аппарат рекомендовано исключить из данной технологической схемы (ОАО «Нижнекамскнефтехим», производство этилена).

Реализация результатов работы. Основные научные положения и результаты исследований использованы при оценке остаточного ресурса оборудования ОАО «Нижнекамскнефтехим», ОАО «Казанский завод СК», АО «Казаньоргсинтез» и т. д.

Основные положения, вынесенные на защиту:

- комплект программ, позволяющих в компьютерном комплексе ANSYS/LS-DYNA анализировать упругопластическое деформирование штуцерных узлов на цилиндрических обечайках;

- результаты анализа характера деформирования сосудов при циклическом нагружении и методик, по которым оценивается малоцикловая прочность сосудов при нагружении их внутренним давлением;

- результаты исследования НДС вмятых штуцерных узлов на обечайках с учетом остаточных напряжений, возникающих после удара о патрубок, с учетом кинематического упрочнения материала сосуда при деформировании и без такого упрочнения;

- метод оценки несущей малоцикловой прочности сосудов с локальными дефектами геометрии.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Научной сессии КГТУ (Казань, 2000-2001) , на XIII и XIV Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Внутрикамерные процессы в энергетических установках. Акустика, диагностика, экология», на Всероссийской научной конференции «Тепло и массообмен в химической технологии. ТМОХТ-2000» (Казань, 2000), а также в ряде организаций, проявивших интерес к результатам работы: КГУ (г. Казань), УГНТУ (г. Уфа), ОАО «НИИХиммаш» (г. Москва) и др.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ и тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 107 наименований, и приложений. Основная часть работы изложена на 127 страницах машинописного текста. Работа содержит 47 рисунков и 6 таблиц.

5. ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Предложен алгоритм формирования виртуальной модели штуцерных узлов на цилиндрических обечайках, проведена дискретизация конечно-элементной модели, разработана процедура упругого и упругопластического расчета НДС этих узлов с учетом кинематического и изотропного упрочнения материала сосуда.

2. Для анализа НДС вмятых штуцерных узлов на обечайках предложено смоделировать удар штуцера о жесткую поверхность в КК «ANSYS/LS-DYNA», разработана процедура решения задачи упругопластического деформирования штуцерного узла в двух постановках: как динамического процесса в КК «ANSYS/LS-DYNA» и как статического - в КК «ANSYS».

3. Проведена оценка точности и достоверности результатов исследований НДС вмятых штуцерных узлов на статически нагруженных цилиндрических обечайках в КК "ANSYS путем сравнения этих результатов с данными эксперимента и расчетами, выполненными с применением различных конечно-элементных пакетов.

4. Проведены численные исследования упругопластического деформирования штуцерных узлов на цилиндрических обечайках по программе, которая использует модуль «ANSYS/LS-DYNA». Проведены исследования остаточных напряжений и деформаций на вмятых штуцерных узлах цилиндрических обечаек с учетом кинематического и изотропного упрочнения материала сосуда.

5. Показано, что коэффициенты концентрации напряжений в штуцерных узлах, вмятина на которых сформирована в результате удара в КК «ANSYS/LS-DYNA», сравнимы со случаем, когда вмятина строится за счет перемещения узлов в КК «ANSYS», однако коэффициенты концентрации деформаций в этих случаях различаются существенно, и это должно отразиться на оценках малоцикловой прочности сосудов.

1. Показано, что в случаях, когда нагружение сосуда вызвано цитированием внутреннего давления, оценку малоцикловой прочности сосуда, нужно строить на анализе упругой составляющей деформации цикла и учитывать несимметричность цикла при нагружении конструкции.

2. Показано, что в случаях, когда сосуд имеет локальные дефекты, пластическое деформировании материала конструкции при образовании этих дефектов не может не сказаться на оценках малоцикловой прочности сосуда. Для оценки этого влияния предложено использовать возможности численного моделирования.

3. Предложено для оценки малоцикловой прочности конструкции, диаграмму её деформирования, обусловленную возникновением локального дефекта и последующим циклическим нагружением сосуда, разбить на ряд участков и оценить на каждом из них допустимое число циклов нагружения. Для оценки влияния локальных дефектов на малоцикловую прочность сосудов предложено использовать правило линейного суммирования повреждений и показано, что такой учет приводит к снижению малоцикловой прочности сосудов на 37% - 50%.

1. Арбоч И., Бабель Г.В., Баттерман С.Н. и др. Тонкостенные оболочечные конструкции: теория, эксперимент и проектирование. - М.: Машиностроение, 1980. - 607 с.

2. Бабанский В.Д. Исследование влияния смещения кромок сварных швов на прочность сосудов и аппаратов. Исследование в области прочности химического оборудования. Сб. научн. трудов/ НИИХиммаш. М. 1985 С. 68-76.

3. Бигер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. Справочник. М.: Машиностроение, 1979. 701 с.

4. Бойков В. Н. Влияние концентратора на напряженное состояние и длительную прочность. — Изв. вузов, Машиностроение, 1964, № 6.

5. Величкин Н. Н., Гусенков А. П.Дурылев В. Ф., Кутепов С. М., Ларионов В. В. Методика оценки малоцикловой прочности натурных объектов — сосудов давления и волнистых компенсаторов. — Труды Всесоюзного заочного политехич. ин-та. Вып. 51.М., 1968.

6. Во-Ван-Тхао, Бандин О. Л.,Бондарович Л. А. Методика исследования напряженного состояния в зоне примыкания патрубков к цилиндрической оболочке в упругрпластической стадии деформирования при статическом и повторном нагружениях. — Труды МИСИ, № 82, 1971.

7. Вихман, Г.Л.ДСруглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов, М., Машиностроение, 1978, 328 с.

8. Власов В.З. Общая теория оболочек и приложение в технике. Л.: Гос. изд-во технич. лит-ры, 1949. 784 с.

9. Волошин А. А., Самсонов Ю.А. Расчет и конструирование пересекающихся оболочек сосудов. Л., "Машиностроение", 1968, 126 с.

10. Вольмир А.С., Куранов Б.А., Турбаивский А.Т. Статика и динамика сложных структур: Прикладные многоуровневые методы исследований. -М.: Машиностроение, 1989. 248 с.

11. П.Гафаров Р.Х., Шарафеев Р.Г., Ривзанов Р.Г. Краткий справочник инженера-механика. Уфа: УГНТУ, 1995. 111 с.

12. Ш.Ш. Галявиев. Безопасная эксплуатация сосудовс вмятинами в узлах пересечения патрубков и днищ. Автореферат канд„ дисс. Казань. 2001.18с.

13. Гокун М.В., Ривкин Е.Ю., Шнейдерович P.M. Расчет тонкостенной оболочки вращения при циклическом упрого-пластическом деформировании //Машиноведение, 1971. №2 . С. 61-65.

14. Гурьев А.В., Гохберг Я.Ф., Авидон Д.А. Оценка чувствительности материалов к скорости деформирования и роль равномерной и сосредоточенной составляющей пластической деформации // Заводская лаборатория, 1979. №9. С.850-854.

15. Губанов Ю. Н., Антонов Е. Г.,Куркин С. А. Исследование прочности сварных штуцерных соединений тонкостенных сосудов давления в условиях малоциклового нагружения. — Труды МВТУ, 1969, №133.

16. Гусенков А. П., Москвитин Г. В. Анализ некоторых подходов к описанию циклических диаграмм деформирования. — Машиноведение, 1973, № 3.

17. Гусенков А. П., Шнейдерович Р. М. О свойствах кривых циклического деформирования в диапазоне мягкого и жесткого нагружения. — Изв.

18. АН СССР, ОТН, Механика и машиностроение, 1961, № 2.• j

19. Екобори Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел. М.: Металлургия, 1971.286с.

20. Ерхов М.И. Теория идеально пластических тел и конструкций. М.: Наука, 1978. 352 с.

21. Зайнуллин Р.С., Надршин А.С., Кожикин М.Н., Шарафиев Р.Г., Ямуров Н.Р. Оценка ресурса сосудов и трубопроводов по критериям статической прочности. Уфа: Баштехинформ, 1995. 47с.

22. Зайнуллин Р.Х. Безопасная эксплуатация цилиндрических сосудов с дефектами типа «вмятина» на обечайке. Дисс. на соискание ученой степени к. т. н. Казань. 2000.

23. Зайцев Г.П. Расчет механических свойств холоднокатаных металлов // Физика металлов и металловедение. 1960. Т. 9. Вып. 1. С. 103-111.

24. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технйке. М.: Мир, 1975. 511 с.

25. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. М.: Мир, 1986.318 с.

26. Иванов Г.П., Абрамов В.Ф., Кадушкин Ю.В. Методика диагностирования объектов котлонадзора. Химическое и нефтяное машиностроение. №5, 1999. С.38-40.

27. Канторович З.Б. Основы расчета химических машин и аппаратов. М.: ГНТИМЛ, 1960. 744 с.

28. Кармишин А.В., Лясковец В.А., Мяченков В.И., Фролов А.Н. Статика и динамика тонкостенных оболочечных 'конструкций. М.: Машиностроение, 1975. - 376 с.

29. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. М.: Машиностроение, 1985. 224 с.

30. Копысицкая Л.Н., Лихман В.В., Муратов В.М. Инженерный метод расчета напряженно-деформированного состояния сварных цилиндрических резервуаров с уводом кромок. Химическое и нефтяное машиностроение, 1989. №10. С.15-18.

31. Копысицкая Л.Н., Муратов В.М., Лихман .'В.В. Прогнозирование долговечности цилиндрических резервуаров с уводом кромок сварных швов // Тр. НИИХиммаша: Исследования в области прочности химического оборудования, 1990. С. 15-22.

32. И. В. Кудрявцев, Д. М. Шур, А. Д. Чудновский. Исследование закономерностей разрушения сварных резервуаров в условиях малоциклового нагружения внутренним давлением. Прочность при малом числе циклов нагружения. М.: Наука, 1969. С. 166-172.

33. Куликов Ю.А., Стасенко Н.В. Напряженно деформированное состояние тройниковых соединений тонкостенных труб// Расчеты на прочность. 1979. Вып.20. С. 229-237.

34. Коффин Л. Ф. Циклические деформации и усталость металлов. — Сб. «Усталость и выносливость металлов». М., ИЛ, 1963.

35. Ларионов В. В., Махутов Н. А.,Тарасов В. М. Расчет на повторно статическую прочность сосудов внутреннего давления. — Изв. вузов, Машиностроение, 1969, № 3.

36. Ленджер Б. Ф. Расчет сосудов давления на малоцикловую ус талость.—«Техническая механика», 1962, т. 8, серия Д, № 3.

37. Е.Н. Лессинг, А.Ф. Лилеев, А.Г. Соколов Листовые металлические конструкции. М. Стройиздат. 1970.

38. Лихман В.В., Копысицкая Л.Н., Муратов В.М. Концентрация напряжений в резервуарах с локальными несовершенствами формы // Химическое и нефтяное машиностроение, 1992. №6. С.22-24.

39. Лцхман В.В., Копысицкая Л.Н., Муратов В.М. Определение малоцикловой прочности криогенного оборудования с учетом технологических отклонений форм // Химическое и нефтяное машиностроение, 1993. №4. С. 15-17.

40. Макаров И. И. Методика расчета коэффициентов концентрации напряжений сварных стыковых швов // Сварочное производство, 1977. №4. С. 5-7.

41. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Наука, 1968. 400 с.

42. Маргулис А.И. Напряжения в месте сопряжения дна с цилиндром, нагруженным внутренним давлением. "Вестник машиностроения" 1960, №3, с. 35-37.

43. Махутов Н.А., Воробьев А.З., Гадинен М.А. Прочность конструкций при малоцикловом нагружении. М. Наука. 1983.241с.

44. Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. 272 с.

45. С. Менсон. Температурные напряжения и малоцикловая прочность. М. Машиностроение. 1974. 344с.

46. Мерзляков В.А., Шевченко Ю.Н. Упругопластическое деформирование оболочек вращения при неосесимметричном нагружении (обзор). // Прикладная механика. 1999. Т.35. №5. С.3-6.

47. Методические указания по проведению поверочных расчетов котлов и их элементов на прочность. М.: АОЗТ "ДИЭКС", 1996.26 с.

48. Муратов В.М., Копысицкая Л.Н., Коновалова А.И. Допустимая деформация стыковых соединений сферических сварных резервуаров.// Автоматическая сварка, 1985. №5. С. 40-42.

49. Муратов В.М., Копысицкая JI.H., Чечин Э. В. К оценке малоцикловой прочности криогенного оборудования // Тр. ИПП АН УССР: Прочность материалов и конструкций при низких температурах, 1990. С. 161-167.

50. Мухин В.Н., Эльманович В.И., Расчетная и экспериментальная оценка влияния локальных вмятин на прочность корпусов сосудов и аппаратов // Хим. и нефтяное машиностроение, 1991. №6. С.24^26.

51. Немец Я. Расчеты прочности сосудов, работающих под давлением. М.—JL: Машиностроение. 1964.

52. Нейбер Г. Концентрации напряжений. Гостехиздат, 1947. С. 118121.

53. Новожилов В.В. Теория тонких оболочек. JL: Гос. союзн. изд-во судостроит. пром-ти. 1962. 432 с.

54. Навроцкий Д. И. Расчет сварных соединений с учетом концентрации напряжений. Л. Машиностроение. 1968.

55. Норри Д., Ж. де Фриз. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1981. 304 с.

56. О.А.Перелыгин, Туйкин Н.М., Бережной Д.В. Прочность илиндрических оболочек с уводом кромок сварных швов.

57. Внутрикамерные процессы в энергетических установках, Акустика, диагностика, экология. XIII Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Казань.2002. Ч.Н С.207-209.

58. О.А.Перелыгин Туйкин Н.М., Серазутдинов М.Н. Бережной Д.В. Исследование прочности цилиндрических оболочек при наличии увода или смещения кромок сварных швов. Вестник Казанского технологического университета. N1-2. 2000.С.77-80.

59. О.А. Перелыгин, М.К. Анисимов, Р.Х. Зайнуллин, А.В. Черенков, Н.М. Туйкин. Расчет малоцикловой прочности сосудов с учетоммоделирования локального дефекта в КК ANSYS/LS-DYNA Безопасность труда в промышленности. №9. С.25-21.

60. Рахмилевич Р. 3. Расчет и унификация элементов нефтяного оборудования, работающего при повторных нагрузках. Автореф. докт. дисс., Моск. ин-т нефтехим. и газовой пром-ти ,им. Губкина, 1972. 32с.

61. Серазутдинов М.Н.,Черенков А.В., Малахов В.Г., Перелыгин О.А. Пластические деформации и разрушение тонкостенных конструкций. Математическое моделирование и краевые задачи. Труды X межвузовской конференции, г. Самара. 2000.С. 149-152.

62. Пикуль В.В. Теория и расчет оболочек вращения. М.: Наука, 1982. -160 с.

63. Писаренко Г.С., Огарев В.А., Квитка A.JI. Сопротивление материалов. К. Вища школа, 1979. 694 с.

64. Попков В.М., Иванов В.К., Шахавов С.Б. Оценка напряженно-деформированного состояния цилиндрической емкости при наличии смещения кромок в стыковых соединениях. Сварочное производство. 1978, №8, с. 11-19.

65. Прочность, устойчивость, колебания. Справочниик под. Ред. И.А. Биргера, Я.Г. Пановко.: в Зт. М.: Машиностроение, 1968. Т.1. 733 с.

66. Прочность, устойчивость, колебания. Справочниик под. Ред. И.А. Биргера, Я.Г. Пановко.: в Зт. М.: Машиностроение, 1968. Т.2. 464 с.

67. Прочность. Устйчивость. Колебания.: Справочник под. Ред. И.А. Биргера, Я.Г. Пановко., Т.З, М.: Машиностроение.1968. ,

68. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. М.: Металлургия, 1983. 352

69. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 10-115-96). М.: ПИО ОБТ, 1996. 242с.

70. Пригоровский Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений: Справочник. М.: Машиностроение, 1983, 248 с.

71. Проектирование сварных конструкций в машиностроении под ред. С.А. Куркина, М.: Машиностроение, 1975. 218 с.

72. Прочность при малом числе циклов нагружения. Вопросы механической усталости. Сб. трудов под. ред. Серенсена С.В. Наука. 1969. 258с.

73. Рачков В.И., Елисеев Б.М. Современные методы расчета на прочность машин и аппаратов химического и нефтяного машиностроения. М.: ИПК Химнефтемаша, 1987. 60 с.

74. Рачков В.И., Кутепов С. М., Шевелкин Б.Н. Расчетно-теоретические исследования напряженного состояния в локальных зонах, имеющих отклонение от идеальной формы. М.: НИИИХиммаш, 1968. 57 с.

75. РД 26 16- 88 Сосуды и аппараты. Метод расчета напряжений в месте пересечения патрубков с обечайками и днищами.

76. Ржаницын А.Р. Предельное равновесие пластинок и оболочек. М.: Наука, 1983.287 с.

77. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович P.M. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. М. Машиностроение. 1975. 488с.

78. Серенсен С.В., Шнейдерович P.M., Гусенков А.П. Прочность при малоцикловом нагружении. М. Наука. 1975. 288с.

79. Самсонов Ю.А. Прочность судовых ядерных реакторов. JI. Судостроение. 1970. 260с.

80. Серазутдинов М.Н., Зайнуллин Р.Х. Перелыгин О.А. Об условии прочности оболочки при возникновении пластических деформаций.// Вестник Казанского технологического университета, 1999. №1-2. С. 47-52.

81. Скопинский В.Н. Исследование напряженного состояния радиально пересекающихся цилиндрических оболочек // Строительная механика и расчет сооружний. 1980. № 2. С. 15-19.

82. Скопинский В.Н., Меллерович Г.М. Расчетное и экспериментальное исследование напряженного состояния коленных соединений трубопроводов. //Проблемы прочности. 1988. №12. С.73-76.

83. Скопинский В.Н. Анализ применимости теории тонких оболочек к расчету пересекающихся цилиндрических оболочек // Известия вузов. Машиностроение. 1989. С.12- 15.

84. Скопинский В.Н. Применение специализированных вычислительных программ в прочностном анализе конструкций химического и нефтехимического машиностроения // Химическое и нефтяное машиностроение. 1996. №5. С.24 28.

85. Скопинский В.Н. Об особенностях напряженного состояния в области пересечения цилиндрических оболочек // Строительная механика и расчет сооружений 1986. №2 С. 19 22.

86. Скопинский В.Н., Берков Н.А. Теоретическое исследование концентрации напряжений в соединениях цилиндрических оболочек.- Таллин: Б.и., 1983.-Т.ч.-С.150-155.

87. Сорокин В.Г., Гервасьев М.А., Кубачек Е.В. Марочник сталей и сплавов: Справочник М.: Машиностроение, 1989. 640 с.

88. Сонина Л. В., Филатов В. М. Оценка сопротивления малоцикловому разрушению по результатам испытаний на статическое растяжение. Сб. «Металловедение», № 15. Л., изд-во «Судостроение», 1971.

89. Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность. ГОСТ 14249-89. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1990. 80 с.

90. Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность с учетом смещения кромок сварных соединений, угловатости и некруглости обечаек. РД 26-6-87. М.: НИИХиммаш, 1987.28 с.

91. Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках. ГОСТ 25859-83. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1983. 30 с.

92. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия. ОСТ 26291-94. М.: НПО ОБТ, 1994. 337 с.

93. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластины и оболочки. М.: Наука, 1966. 636 с.

94. Туйкин Н.М., О.А.Перелыгин Прочность цилиндрических оболочек при наличии увода или смещения кромок сварных швов. Научная сессия 2002 года. Аннотация сообщений С. 108.

95. Фёденко Г.И. Концентрация напряжений и расчет элементов подкрепления отверстий в обечайках и днищах, работающих под внутренним давлением // Проблемы прочности. 1971. №5. с.70 76.

96. Шарафеев Р.Г. Обеспечение безопасности нефтегазохимического оборудования параметрами испытаний и эксплуатации. Дисс. на соискание ученой степени д. т. н. Казань. 2000.

97. Шур Д. М, Экспериментальное исследование несущей способности сварных моделей резервуаров при нагружении внутренним давлением. — Труды ЦНИИТМАШ «Новые исследования прочности и долговечности деталей машин и сооружений»', № 53. М., ОНТИ 1965.

98. Шаршуков Г.К. Малоцикловая усталостная прочность сферических сосудов с отверстием из алюминиевых сплавов. Труды МИСИ. №85.1970. С.45с.

99. Шаршуков Г.К. Малоцикловая усталостная прочность свариваемых алюминиевых сплавов при плоском напряженном состоянии применительно к листовым конструкциям. . Автореф. канд. дисс.,М. МИСИ, 1970. 16с.

100. Шнейдерович P.M., Гусенков А.П. Деформационно критериальныеIподходы к оценке длительной циклической прочности. Материалы симпозиума по малоцикловой усталости при повышенных температурах. Вып.Ш. Изд. ЧПИ.Челябинск. 1974.С. 140-165.

101. Чудновский А.Д., Кудрявцев П.И., Сосновский А.А. Накапливание повреждений и разрушение сталей в условиях малоциклового нагружения.

102. Прочность при малом числе циклов нагружения. М. Наука. 1969. с. 172177.

103. Чудновский А. Д., Кудрявцев И. В. О повышении несущей способности сосудов из низкоуглеродистой стали в условиях малоциклового нагружения внутренним давлением. — Вестник машиностроения, 1965, № 7.

104. Ades C.S., Lee L.H. Strain gage Measurements in Regions of High Stress Gradient. Experimental Mechanics. 1961.№6.

105. Coffin L. F. and Tavernelli J. F. Cyclic Straining and Fatigue of Metals. Trans. Met. Soc. A1ME, vol. 215, N 5, October, 1959, p. 794—807.

106. Kooistra L.F. , Zemcoe M.M. Low cycle Fatigue Research on Full-Size-Pressure Vessels. Welding Journal. 1962.V.41.№7.1. УТВЕРЖДАЮ

107. Директор ООО «Учебно-производственный Центр по дефектоскопии и сварке»1. Центр ДиС») бутдинов К.Г.» ноября 2003г.об использовании результатов работы

108. ОАО «Нижнекамскнефтехим», завод СКИ, завод этилена;

109. ОАО «Казаньоргсинтез», завод оргпродуктов.1. Начальник отдела НКиТД1. УТВЕРЖДАЮ

110. Проректор КГТУ по экономике и инновациям, Института химического и нефтяного щпщрстроения1. Аляев В. А. 2004 г.

111. СПРАВКА об использовании результатов работы

112. ОАО «Нижнекамскнефтехим», завод СПС, завод СКИ

113. АО «Казаньоргсинтез», завод оргпродуктов

114. ОАО «Казанский завод СК», производство тиокола.

115. Зав. кафедрой МАХП, профессор Г С.И.Поникаров