автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Оценка остаточного ресурса длительно эксплуатируемого реакционного оборудования из углеродистой стали с учетом охрупчивания

На правах рукописи

КИРИЛЛОВА НАТАЛЬЯ ЮРЬЕВНА

ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО РЕАКЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ С УЧЕТОМ ОХРУПЧИВАНИЯ

Специальность 05.02.13 - «Машины, агрегаты и процессы» (машиностроение в нефтеперерабатывающей промышленности)

Специальность 05.02,01 - «Материаловедение» (машиностроение в нефтегазовой отрасли)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2006

Работа выполнена на кафедре «Машины и аппараты химических производств» Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научные руководители;

доктор технических наук Закирничная Марина Михайловна;

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, доцент Бердин Валерий Кузьмич.

доктор технических наук, доцент Ризванов Риф Гарифович;

доктор технических наук, доцент Щипачев Андрей Михайлович.

Ведущая организация

ОАО «НИПИгазпереработка».

Защита состоится 17 ноября 2006 года в 11-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан « /У » октября 2006 года.

Ученый секретарь совета

Закирничная М.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные нефтеперерабатывающие предприятия представляют собой комплекс сложных технологических установок, относящихся к опасным производственным объектам. Обеспечение их надежной и безопасной работы с каждым годом становится все более актуальным, так как большое количество оборудования достигло значительного физического и морального износа, отработав нормативный срок службы. Дальнейшая эксплуатация такого оборудования возможна только после тщательного обследования технического состояния, установления работоспособности и определения остаточного ресурса.

Известно, что в процессе длительной эксплуатации сосудов, изготовленных из углеродистых сталей, происходит изменение структуры, фазового состава, прочностных и пластических свойств металла, приводящее к его охруп-чиванию. Протекание процессов охрупчивания и, как следствие, повышенное трещинообразование могут привести к возникновению аварий или инцидентов при эксплуатации ответственных конструкций.

Однако согласно РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов» определение остаточного ресурса по критерию хрупкого разрушения проводится в редких случаях, в дополнение к основным работам при технической необходимости и не носит обязательный характер. Поэтому в настоящее время большинство специализированных организаций определяют остаточный ресурс оборудования по скорости общей коррозии. При этом значение допускаемых напряжений, принимаемое по нормативно-технической документации, остается тем же, что и при определении нормативного срока службы, а изменение прочностных свойств металла в процессе эксплуатации оценивается косвенно, чаще всего по результатам измерений твердости. В связи с этим работа, направленная на изучение изменения структуры и механических свойств металла оборудования нефтеперерабатывающих предприятий и учет этих изменений при проверке их работоспособности и оценке остаточного ресурса является актуальной.

Пель работы — разработка научно-методологического подхода к оценке остаточного ресурса оборудования из углеродистой стали 20 с учетом изменения механических свойств в процессе длительной эксплуатации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1 Теоретическое обоснование изменения механических характеристик, приводящего к охрупчиванию углеродистых сталей в процессе длительной эксплуатации.

2 Анализ изменения механических характеристик, приводящего к охрупчиванию углеродистых сталей на примере стали 20 после длительной эксплуатации по результатам проведенных исследований. Определение температуры хрупко-вязкого перехода, а также поправочного коэффициента допускаемых напряжений для углеродистой стали 20 после длительной эксплуатации.

3 Оценка напряженно-деформированного состояния реакционной колонны методом конечных элементов с учетом изменения механических характеристик металла после длительной эксплуатации.

4 Разработка методики прогнозирования остаточного ресурса сосудов и аппаратов по критерию хрупкого разрушения с применением поправочного коэффициента допускаемых напряжений.

Научная новизна

1 Установлено, что структура, фазовый состав и механические характеристики углеродистой стали 20 изменяются в процессе длительной эксплуатации реакционной колонны. При этом наибольшая деградация свойств материала происходит на внутренней поверхности и приводит к повышению степени ее охрупчивания.

2 Установлено, что температура хрупко-вязкого перехода стали 20 после длительной эксплуатации смещается в область положительных температур.

3 Определено, что при оценке напряженно-деформированного состояния реакционной колонны учет ее конструктивных особенностей и изменения свойств материала по толщине стенки в процессе длительной эксплуатации приводит к повышению расчетных напряжений в конструкции.

4 Получен поправочный коэффициент допускаемых напряжений для углеродистой стали 20, учитывающий степень охрупчивания металла при оценке работоспособности и определении сверхнормативного срока службы. Применение его в прочностных расчетах приводит к увеличению отбраковочной толщины стенки аппарата, и соответственно, снижению срока безопасной эксплуатации оборудования.

Практическая ценность. Методика «Оценка остаточного ресурса длительно эксплуатируемого реакционного оборудования из углеродистой стали с учетом охрупчивания» внедрена и используется в ГУЛ «БашНИИнефтемаш», ССП УГНТУ ХНИЛ КК МАХП для расчетов на прочность и определения остаточного ресурса длительно эксплуатируемого оборудования из углеродистых сталей в процессе проведения экспертизы промышленной безопасности.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 5557-Й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (г. Уфа, 2004-2006 гг.); Российской научно-технической конференции «Мавлютовские чтения» 20-22 марта 2006 г.; IV конгрессе нефтегазо- промышленников России «Газ. Нефть. Технологии — 2006».

Публикации. Содержание работы опубликовано в 8 научных трудах, из которых 1 включен в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и основных выводов. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунка, 12 таблиц, список литературы из 140 наименований, 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформулированы цель и основные задачи исследований.

В первой главе описаны методики определения остаточного ресурса, основные виды разрушения углеродистых сталей, технологические и эксплуа-

тационные факторы охрупчивания, рассмотрена оценка склонности материала к хрупкому разрушению.

Изучены нормативно-технические документы по определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности, в том числе методики прогнозирования ресурса аппаратов, подвергающихся коррозии и изнашиванию (эрозии), прогнозирования ресурса аппаратов по изменению механических характеристик металла и по критерию хрупкого разрушения.

Большое количество оборудования нефтеперерабатывающей промышленности изготовлено из углеродистых сталей, для которых в процессе длительной эксплуатации характерно изменение структуры, фазового состава, прочностных и пластических свойств металла, приводящее к охрупчиванию металла. В связи с этим рассмотрены основные виды (механизмы) разрушения конструкционных металлов: вязкое или пластическое, хрупкое, усталостное, коррозионное и эрозионное, ползучесть.

Показано, что хрупкое разрушение — это один из самых опасных видов разрушения оборудования нефтепереработки, приводящий к большим экономическим потерям. В зависимости от степени участия пластической деформации в процессе разрушения различают хрупкое и квазихрупкое разрушение. Различают также механизм хрупкого транскристаллитного скола и механизм хрупкого межкристаллитного разрушения.

Изучены технологические факторы охрупчивания (обратимая отпускная хрупкость, необратимая отпускная хрупкость, водородная хрупкость технологического происхождения, наклеп и деформационное старение) и эксплуатационные факторы охрупчивания (эксплуатационное деформационное старение, тепловая хрупкость, водородное охрупчивание эксплуатационного происхождения, водородная коррозия, радиационное охрупчивание, науглероживание, графитизация, азотирование), а также совместное действие нескольких факторов охрупчивания.

Рассмотрена оценка склонности материала к хрупкому разрушению, в том числе по данным ударных испытаний, по результатам измерения твердо-

ста, с использованием микропроб. Изучена полная диаграмма деформирования, являющаяся источником информации о степени охрупчивания материала, и методики определения критических температур хрупкости.

Вторая глава посвящена описанию объекта исследования.

В качестве объекта исследования была выбрана реакционная колонна (рисунок 1).

Срок эксплуатации аппарата - 41 год.

Материал - углеродистая сталь 20.

4006

Давление, МПа:

- рабочее

- расчетное

- гидравлического испытания

Температура, °С:

- рабочая

- расчетная

8,0; 8,0; 10,0.

300; 300.

Рабочая среда

углеводороды.

Рисунок 1 - Эскиз реакционной колонны

Проведен анализ литературных данных, посвященных исследованиям углеродистой стали 20, описаны ее структура, фазовый и химический состав, механические свойства.

В третьей главе описана подготовка образцов, методики и результаты исследований.

Для проведения исследований из наиболее дефектной кубовой части реакционной колонны, на основании данных заключения ультразвуковой толщи-нометрии и акустико-эмиссионного контроля, был вырезан фрагмент размером 400x400 мм.

С целью выявления зоны с наибольшей деградацией металла вырезка образцов была произведена по трем группам после удаления с поверхности металла продуктов коррозии (рисунок 2):

- А - с внутренней поверхности фрагмента в продольном направлении

(IA) и поперечном направлении (2А);

- В - с наружной поверхности фрагмента в продольном поправлении

(IB) и поперечном направлении (2В);

- С - в радиальном направлении (по толщине стенки аппарата).

Исследования: качественный и количественный микроструктурный анализ, определение химического состава исследуемого материала, измерение твердости и микротвердости, механические испытания одноосным растяжением (статические испытания), испытания на ударный изгиб (динамические испытания); качественные и количественные фрактографические исследования, проводились в соответствии с действующими нормативными документами.

Микроструктурный анализ внутренней и наружной поверхности фрагмента аппарата показал, что структура стали 20 после длительной эксплуатации сохраняется феррито-перлитной (рисунок 3,4),

При этом средние значения размеров зерен феррита и перлита на внутренней и наружной поверхностях аппарата различны (рисунок 5, а).

Средний размер зерен перлита па внутренней поверхности почти в два раза больше, чем на наружной, в то время как средний размер зерна феррита на внутренней и наружной поверхностях практически одинаков. Кроме этого, объемная доля фаз на внутренней и наружной поверхностях также различна. На

внутренняя поверхность аппарата

наружная поверхность аппарата

Рисунок 2 - Схема вырезки образцов

внутренней поверхности аппарата перлита значительно больше, чем на наружной поверхности, и, соответственно, феррита меньше (рисунок 5, б). Разница между объемными долями фаз составляет около 10%.

а б в

а-увеличение х50; б-увеличение хЮО; в - увеличение х200 Рисунок 3 - Структура внутренней поверхности

а б в

а —увеличение х50; б - увеличение хЮО; в —увеличение х200 Рисунок 4 - Структура наружной поверхности

мкм %

внутренняя наружная внутренняя наружная

поверхность поверхность поверхность поверхность

а б

Рисунок 5 - Средний размер зерна (а) и объемная доля (б) феррита (Ф) и перлита (П) на внутренней и наружной поверхности фрагмента Это может быть связано с науглероживанием внутренней поверхности реакционной колонны, происходящим в процессе эксплуатации под возденет-

вием рабочей среды. Данное предположение подтверждают результаты химического анализа металла внутренней и наружной поверхностей фрагмента аппарата, который проводился кул01юметрическим методом с использованием экспресс анализатора углерода типа АН-160. Содержание углерода на внутренней поверхности составляет 0,24 %, па наружной — 0,21 %. Химический состав остальных элементов, определенный с использованием сканирующего электронного микроскопа УХА 6400 и приставки для микрорентгеноспектрального электронно-зондового анализа соответствует ГОСТ 1050-88 для стали 20.

Результаты определения механических свойств исследуемого фрагмента также свидетельствуют о наибольшей деградация металла внутренней поверхности аппарата. Измерение твердости и микротвердости показали, что для внутренней поверхности твердость составляет в среднем 124 НВ, микротвердость — 1422 Н/мм2, для наружной — 121 НВ и 1240 Н/мм2, соответственно. Следовательно, внутренняя поверхность более подвержена охрупчиванию в процессе длительной эксплуатации.

Испытания одноосным растяжением образцов всех групп при температурах 20 и 300 °С показали, что наименьшие значения предела прочности и предела текучести имеют образцы группы 2А (рисунки 6 и 7), которые были вырезаны в поперечном направлении с внутренней поверхности аппарата, с, МПа

500-

400 .300 200 юр 0

щ1

№

«г

3

со

•т Ю Щ! ■Щ

№ УПт.-.

•а Щ

тг

■'О' ■л гч оа 1-Н.

'ЙН

■Ш

■ОчА

С1

Ч"

V}

■■о гч

•Ч-К:

¿{■^¡Г--

М.

к

л» о г!

(ТВ, МПа

ат»МПа

С 1А . 2А 1В 2В

Рисунок 6 — Предел прочности и предел текучести при испытании

л

групп образцов па растяжение при температуре 20 °С

О, МПа 500-

400

200 100 (V

о я о, • г* V© «—<

Й

■зШ-1:-

■ -Н

АО

о®

Я

<=Т* чо

щ

V». I

Ж

т

чН*'

Г.мт;

411 а

I»

«I

Я"' ©^ :

<тв, МПа

0т» МПа

□а*

С 1А 2А 1В 2В

Рисунок 7 — Предел прочности и предел текучести при испытании

групп образцов на растяжение при температуре 300 °С Видно, что предел текучести при 20 °С для всех групп образцов ниже стандартного значения - 220 МПа, при 300 °С стандартному значению 179 МПа удовлетворяют только образцы группы 1А.

Наибольшая вероятность разрушения в поперечном направлении с внутренней поверхности аппарата была подтверждена испытаниями на ударный изгиб: образцам группы 2А (рисунок 8) соответствует наименьшее значение ударной вязкости.

КСи, Дж/см2

120 100

80 60 40 20 О

/

/ ¿1

дд

я

П с-

00

УЧ

I

о?

ш.

Ч

гч - ^

чо

л

й

\С> оа

7

1А 2А 1В 2В

Рисунок 8 — Ударная вязкость при испытании групп образцов

на ударный изгиб при температуре 20 °С

Доля вязкой и хрупкой составляющей в изломах определялась с использованием сканирующего электронного микроскопа ЛСА 6400 при увеличениях х500 и хЮОО. Хрупкая составляющая преобладает в образцах группы 2А (рисунок 9).

%

100 / -СрзГГ" г1'

80- ш 2'ж. {Г & -, ¿те-

60 / 1:7%

40; V 1 • ^ -1 ¿Л"'!* 66: 62

I1. ?

20' 30 23 Г7

oJ /

Щ-хрупкая составляющая, %;

□ — вязкая составляющая, %.

1А

2А

1В

2В

Рисунок 9 - Соотношение вязкой и хрупкой составляющей в изломе групп образцов

Выявленное различие в механических свойствах внутренней и наружной поверхности реакционной колонны было использовано при оценке ее напряженно-деформированного состояния.

В четвертой главе проведена оценка напряженно-деформированного состояния реакционной колонны методом конечных элементов с использованием программы АКЗУБЮ.О с учетом конструктивных особенностей аппарата, влияния собственного веса (гравитации) и изменения свойств материала в процессе длительной эксплуатации.

Для сравнительного анализа результатов оценки напряженно-деформировашюго состояния аппарата расчет проводился в двухмерной Ю (рисунок 10, а) и трехмерной ЗБ постановке (рисунок 10, б). Дополнительно была решепа ЗИ задача с учетом расположения штуцеров по корпусу колонны (рисунок 10, в).

При решении задачи в2& осесимметричпой постановке в качестве конечного элемента был использован структурный твердотельный плоский элемент РЬАКЕ182, ось симметрии колонны совмещена с осью ОУ. Граничные условия

и приложенные нагрузки представлены на рисунке 10, г. Опорное кольцо во всех направлениях было закреплено, т.е. их=иу-0. Ко всей внутренней поверхности аппарата было приложено равномерное избыточное давление.

а б в г

а—Ю; б — ЗО; в —ЗП с расположением штуцеров;

г - граничные условия и приложенные нагрузки для 2В модели

Рисунок 10 - Конечно-элементные модели реакциошюй колонны,

граничные условия и приложенные нагрузки

Для уменьшения количества конечных элементов при решении задач в ЗО

постановке была рассмотрена ^ часть колотты. При этом граничные условия

были выбраны идентичными 2Р модели. В качестве конечного элемента был использован структурный твердотельный объемный элемент 80ЬГО185. На отсс-

ченных поверхностях колонны, совпадающих с плоскостями ОХУ и OYZ, перемещения Ух и их равны нулю. Наружная поверхность опорного кольца во всех направлениях была закреплена, т.е. и^и^игЮ.

При оценке влияния собственного веса на напряженно-деформированное состояние аппарата для рабочих условий (давление 8 МПа, температура 300 °С) и условий гидравлического испытания (давление 10 МПа, температура 20 °С) было определено» что в местах расположения штуцеров по корпусу колонны интенсивность напряжений в среднем увеличивается на 15 МПа.

Разность в результатах расчетов для 20 и ЗИ моделей составила не более 1 Уо, в пределах ошибки. Поэтому дальнейшие расчеты проводились на 20 моделях для рабочих условий и условий гидравлического испытания:

- модель ЮЛ, для которой были приняты механические свойства, соответствующие стали 20 согласно нормативно-технической документации (Е=1,99*105 МПа для рабочих условий, Е=1,71 • 105 МПа для условий пздроиспьгганий);

- модель 20.2, для которой механические свойства были приняты по диаграммам растяжения при 20 и 300 °С образцов групп 2А и 1В.

Оценка влияния изменений механических свойств стали 20 в процессе длительной эксплуатации иа напряженно-деформированное состояние колонны проводилось только для нижней (кубовой) части модели, металл которой по результатам диагностирования наиболее деградировал и для которого предварительно были определены экспериментальные зависимости ст^щ, (б|) и Сшаяс (еО-

Распределение интенсивности напряжений по длине обечайки внутренней и наружной поверхности моделей 20.1 и 20.2 от опорного кольца (А) до нижнего укрепляющего кольца (В) для рабочих условий и условий гидравлического испытания (ГИ) приведено на рисунках 11,12. Видно, что интенсивность напряжений для обеих моделей при рабочих условиях меньше в среднем на 20 МПа, чем при гидравлическом испытании. Экстремальный характер зависимостей объясняется условиями закрепления модели. Максимальные значения интенсивностей напряжений для 2Б.1 и 20.2 моделей приведены в таблице 1.

А _;__Б

---,-1-т-:-:

О 500 1000 1500 2000

1 - модель Ю, 1 для условий ГИ; 2 - модель 20.2 для условий ГИ;

1, мм

3 — модель 20.1 для рабочих условий; 4 - модель 2Б.2 для рабочих условий Рисунок 11 — Распределение интенсивности напряжений по внутрешгей поверхности о,МПа 120

~т

0 500 1000 1500 2000 1,мм

I - модель 20.1 для условий ГИ; 2 — модель 2В.2 для условий ГИ; 3 — модель 2D, 1 для рабочих условий; 4 - модель 20.2 для рабочих условий Рисунок 12 - Распределение интенсивности напряжений по наружной поверхности Таблица 1 — Максимальные значения интенсивности напряжений по результатам расчета методом конечных элементов моделей 2И. 1 и 2П.2

Тип расчетной модели Интенсивность напряжений, МПа

Внутренняя поверхность Наружная поверхность

Условия ГИ Рабочие условия Условия ГИ Рабочие условия

20.1 105,94 84,75 91,31 73,05

20.2 110,62 88,49 94,66 75,74

На основании результатов численного моделирования методом конечных элементов на примере реакционной колонны было установлено:

- собственный вес оказывает незначительное влияние на напряженно-деформированное состояние конструкции аппарата по сравнению с нагрузками от действия внутреннего давления;

- конструктивные особенности реакционной колонны оказывают существенное влияние на напряженно-деформированное состояние в конструкции аппарата;

- неравномерное изменение механических свойств материала по толщине стенки аппарата в условиях длительной эксплуатации также влияет на несущую способность конструкции.

Для оценки предельного состояния конструкции необходимо провести корректировку значений допускаемых напряжений, принимаемых по нормативно-технической документации, для рабочих условий и условий гидроиспытания с учетом изменения механических свойств стали 20 в процессе длительной эксплуатации. Это требует проведения дополнительных исследований.

В пятой главе получены температурные зависимости ударной вязкости, определена температура хрупко-вязкого перехода и поправочный коэффициент допускаемых напряжений для стали 20.

В работах Встовского Г .В., Терентъева В.Ф. и Бакирова М.Б. было предложено проводить учет изменения механических свойств металла и степени ох-рупчивания на основе эмпирического факта смещения и деформации температурных зависимостей критических коэффициентов интенсивности напряжений, 1-интеграла или ударной вязкости. При использовании значений ударной вязкости поправочный коэффициент допускаемых напряжений может быть определен по формуле

л КСУ((9' 0 =-(1)

где

1 - температура, °С;

КСУ( (1) — прогнозируемая кривая ударной вязкости;

КСУо (0 — кривая ударной вязкости материала в исходном состоянии.

Для наружной поверхности фрагмента аппарата исследуемой стали 20 было принято КСУ0 (£) - КСУН (0, внутренней - КСУ1 (г) = КСУВ 0). Соответственно, поправочный коэффициент определяется по формуле

_ КСУВ(1) КСУ„0)'

(2)

где X — температура, °С;

- КСУв (О - кривая ударной вязкости для внутренней поверхности исследуемого фрагмента;

КСУН (0 - кривая ударной вязкости для наружной поверхности исследуемого фрагмента.

Для построения температурных зависимостей ударной вязкости для внутренней и наружной поверхности фрагмента аппарата были проведены испытания образцов на ударный изгиб в интервале температур от минус 60 до плюс 300 °С. Для охлаждения образцов применялась смесь жидкого азота с этиловым спиртом.

Температурные зависимости ударной вязкости приведены на рисунке 13.

КСУ, Дж/см2 ■Ш-

-20 А

Рисунок 13 — Температурные зависимости ударной вязкости для внутренней (1) и наружной (2) поверхности фрагмента аппарата

Анализ полученной зависимости показал, что для внутренней и наружной поверхности фрагмента аппарата характерны различные максимальные и минимальные значения ударной вязкости, различный температурный интервал и наклон зоны хрупко-вязкого перехода. Кроме того, после длительной эксплуатации оборудования температура хрупко-вязкого перехода смещается в область положительных температур и составляет 30 °С для наружной поверхности фрагмента аппарата и 40 °С - для внутренней. Это подтверждает сделанный ранее вывод о том, что внутренняя поверхность аппарата больше подвержена охрупчиванию в процессе длительной эксплуатации.

Для определения поправочного коэффициента допускаемых напряжений была использована формула, описывающая температурную зависимость ударной вязкости, предложенная в работах Встовского Г.В. и Бакирова М.Б.;

где А, В, С — эмпирические постоянные;

1о - температура хрупко-вязкого перехода, °С.

Эмпирические постоянные для соответствующей поверхности фрагмента реакционной колонны были определены в соответствии с рисунком 13:

- для наружной поверхности эмпирические постоянные составили: А = 80, В = 72, С = 30, температура хрупко-вязкого перехода ^ = 30 °С, тогда

- для внутренней поверхности эмпирические постоянные составили: А = 68, В = 60, С = 19, температура хрупко-вязкого перехода ^ — 40 °С, тогда

КСУ(1) = А + ВЛ-—

(3)

КСУ„ (0 = 80 + 12ХЬ ^;

30

(4)

КСУВ(0 = 68 + 60Л^—^ в У 19

С использованием (2), (4), (5) получена следующая зависимость:

t-40 68 + 60th—--rk- (6)

80 +72th—— 30

С использованием формулы (6) была получена зависимость поправочного коэффициента допускаемых напряжений от температуры (рисунок 14).

е Ь0 п------

0,0 -I------

О 50 100 150 200 250 300 t,°C

Рисунок 14 — Зависимость поправочного коэффициента допускаемых напряжений от температуры При определении остаточного ресурса аппаратов (Трх) с учетом изменений механических характеристик материала, приводящих к охрупчиванию, предлагается использовать полученные значения поправочного коэффициента допускаемых напряжений по формуле

т _ ^Ф ~SPX ín\

lpx--t у/^

а

где Бф — фактическая минимальная толщина стенки аппарата, мм;

Spx - расчетная толщина стенки аппарата, определенная с учетом изменения механических характеристик материала, приводящего к охрупчиванию;

а — скорость равномерной коррозии, мм/год.

Расчетная толщина стенки элемента на примере цилиндрической обечайки в этом случае может определяться по формуле

3рх=2-[а]РеГ>ф-Р' (8)

где Р — расчетное давление, МПа; О — расчетный диаметр, мм; [с] — допускаемое напряжение, МПа; 9 — поправочный коэффициент допускаемых напряжений; ср — коэффициент прочности сварного шва.

В таблице 2 представлено сравнение значений напряжений для исследуемой реакционной колонны:

- соответствующих стали 20 по нормативно-технической документации для исследуемых условий;

- полученных с использованием поправочного коэффициента допускаемых напряжений, принятого по рисунку 14 для условий эксплуатации - 0,84, для условий гидравлического испытания — 0,37.

Таблица 2 — Допускаемые и расчетные напряжения

Допускаемые напряжения Рабочие условия Условия ГИ

Принятые по нормативно-технической документации для стали 20 119,0 147,0

Полученные с использованием поправочного коэффициента 100,0 54,4

Анализ результатов, приведенных в таблицах 1 и 2 показал, что на момент расчета условия эксплуатации являлись безопасными для длительно эксплуатировавшейся реакционной колонны, в то время как условия гидравлического испытания могли привести к хрупкому разрушению. Это подтверждается результатами акустико-эмиссионного контроля аппарата при техническом ди-

агностировании. Кроме того, учет поправочных коэффициентов допускаемых напряжений снижает срок безопасной эксплуатации оборудования за счет увеличения отбраковочной толщины стенки аппарата, определенной с учетом изменений механических свойств металла, приводящих к охрупчиванию.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 На основе проведенных исследований и численного моделирования разработана методика, позволяющая учитывать изменения механических свойств углеродистой стали 20, приводящие к охрупчиванию, при оценке остаточного ресурса длительно эксплуатируемого реакционного оборудования.

2 Определено, что для углеродистой стали 20 в процессе длительной эксплуатации характерно изменение структуры и механических свойств за счет науглероживания внутренней поверхности аппарата. При этом внутренняя поверхность больше, чем наружная, подвержена деградации и охрупчиванию металла под действием эксплуатационных факторов. Наибольшая вероятность ее разрушения в поперечном направлении.

3 Установлено, что после эксплуатации оборудования в течение 40 лет температура хрупко-вязкого перехода смещается в область положительных температур и составляет 30 °С для наружной поверхности фрагмента аппарата и 40 °С — для внутренней. Кроме того, для внутренней и наружной поверхности фрагмента аппарата характерны различные максимальные и минимальные значения ударной вязкости, различный температурный интервал и наклон зоны хрупко-вязкого перехода.

4 При оценке напряженно-деформированного состояния реакционной колонны было определено, что при создании модели необходимо учитывать конструктивные особенности аппарата, так как в местах расположения штуцеров интенсивность напряжений в среднем увеличивается на 15МПа. Интенсивность напряжений при рабочих условиях аппарата меньше в среднем на 20 МПа, чем при гидравлическом испытании. Неравномерное изменение механических свойств материала по толщине стенки аппарата в условиях длительной экс-

плуатации также влияет на несущую способность конструкции и приводит к повышению расчетных напряжений в среднем до 5 МПа.

5 Предложена методика расчета поправочного коэффициента допускаемых напряжений для длительно эксплуатируемого оборудования из углеродистой стали 20 на примере реакционной колонны и определено, что для условий эксплуатации он составляет 0,84, для условий гидравлического испытания — 0,37. Учет поправочных коэффициентов допускаемых напряжений снижает срок безопасной эксплуатации оборудования за счет увеличения отбраковочной толщины стенки аппарата, определенной с учетом изменений механических свойств металла, приводящих к охрупчиванию.

Список публикаций по теме диссертации (содержание работы опубликовано в 8 научных трудах, из которых 1 включен в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ):

1 Закирничная М.М., Кузеев И.Р., Бердин В.К. Кириллова Н.Ю. Анализ изменения структуры и свойств стали 20 в условиях длительной эксплуатации// Изв. вузов. Нефть и газ.-Тюмень: ТГНГУ, 2006.-№ 4.- С. 75-82.

2 Бердин В.К., Закирничная М.М., Кириллова НЛО. Оценка напряженно-деформированного состояния реакционной колонны методом конечных элементов с учетом изменения свойств материала в условиях длительной эксплуатации// Нефтегазовое дело: электронный журнал.— Уфа: УГНТУ, 2006.— http://www.ogbus.ru/authors/Berdin/Berdin_l .pdf.

3 Кириллова Н.Ю., Закирничная М.М. Определение остаточного ресурса реакционного оборудования в зависимости от изменения фазового состава материала во времени// Материалы 55-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых.- Уфа: УГНТУ, 2004.- С. 339.

4 Кириллова Н.Ю., Закирничная М.М. KS-LITE программа количественной оценки микроструктуры материала// Материалы 56-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых.- Уфа: УГНТУ, 2005.- С. 104.

5 Кириллова Н.Ю., Закирничная М.М. Оценка остаточного ресурса физически изношенного оборудования нефтеперерабатывающих заводов// Мировое сообщество: проблемы и пути решения: сб. науч. ст. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004.—№ 16.—С. 114-119.

. 6 Кириллова Н.Ю., Закирничная М.М. Учет охруичивания металла в расчетах остаточного ресурса технологического оборудования// Интенсификация тепло-массообменных процессов промышленная безопасность и экология: материалы Всерос. студенческой науч.-техн. конф.- Казань: КГТУ, 2005.- С. 266.

7 Кириллова Н.Ю., Закирничная М.М., Бердин В.К. Необходимость учета изменений, происходящих с металлом в процессе длительной эксплуатации в расчетах остаточного ресурса// Мавлютовские чтения; материалы Рос. науч.-техн. конф,- Уфа: УГАТУ, 2006.- С. 41-42.

8 Кириллова Н.Ю., Закирничная М.М,, Бердин В.К. Изменение структуры и механических свойств стали 20 по толщине стенки аппарата в условиях длительной эксплуатации// Газ. Нефть. Технологии-2006: материалы IV конгресса нефтегазо- промышленников России,- Уфа, 2006.- С. 322-323.

Подписано в печать 13.10.06. Бумага офсетная. Формат 60x80 1/16. Гарнитура «Тайме», Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1. Тираж 100. Заказ 202.

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Адрес типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

Введение

1 Литературный обзор

1.1 Технологические факторы охрупчивания

1.2 Эксплуатационные факторы охрупчивания

1.3 Проведение диагностирования технического состояния и определения остаточного строка службы сосудов и аппаратов

1.3.1 Прогнозирование ресурса аппаратов, подвергающихся коррозии и изнашиванию (эрозии).

1.3.2 Прогнозирование ресурса аппаратов по изменению механических характеристик металла

1.3.3 Прогнозирование ресурса сосудов по критерию хрупкого разрушения

1.4 Проблемы определения остаточного ресурса физически изношенного оборудования

1.5 Оценка склонности материала к хрупкому разрушению

1.5.1 Оценка склонности материала к хрупкому разрушению по данным ударных испытаний

1.5.2 Оценка склонности материала к хрупкому разрушению по данным измерения твердости

1.5.3 Оценка склонности материала к хрупкому разрушению с использованием микропроб

1.5.4 Полная диаграмма деформирования как источник информации об охрупчивании материала

1.6 Определение критических температур хрупкости

1.6.1 Определение температуры хрупкости по данным испытаний на ударный изгиб

1.6.2 Определение температуры хрупкости по коэффициенту интенсивности напряжений

1.6.3 Определение критических температур хрупкости по показателю жесткости и перенапряжения

1.7 Учет охрупчивания в прочностных расчетах и при оценке остаточного ресурса оборудования

1.7.1 Определение коэффициента учета охрупчивания по коэффициенту интенсивности напряжений

1.7.2 Подобие кривых вязкости разрушения и ударной вязкости

2 Описание объекта исследования

2.1 Описание исследуемого материала

2.2 Описание реакционной колонны

2.3 Расчет реакционной колонны

3 Методики и результаты исследований

3.1 Подготовка опытных образцов

3.2 Проведение качественного и количественного микроструктурного анализа

3.3 Определение химического состава

3.4 Измерение твердости

3.5 Измерение микротвердости

3.6 Испытания на растяжение (статические)

3.61 Определение предела прочности (временного сопротивления)

3.62 Определение предела текучести

3.63 Определение относительного равномерного удлинения

3.64 Определение относительного сужения

3.7 Испытания на ударный изгиб (динамические)

3.8 Качественные и количественные фрактографические исследования

4 Оценка напряженно-деформированного состояния реакционной колонны методом конечных элементов

4.1 Исходные данные

4.2 Модель реакционной колонны и граничные условия

4.3 Оценка влияния конструктивных особенностей и собственного веса на напряженно-деформированное состояние аппарата

4.4 Оценка влияния изменения механических свойств материала на напряженно-деформированное состояние аппарата

5 Оценка остаточного ресурса с учетом охрупчивания

5.1 Методика построения температурных зависимостей ударной вязкости

5.2 Построение зависимостей ударной вязкости от температуры

5.3 Определение поправочного коэффициента допускаемых напряжений

5.4 Применение поправочного коэффициента допускаемых напряжений при оценке остаточного ресурса 126 Основные выводы 129 Список литературы 131 Приложение А Расчет на прочность реакционной колонны 144 Приложение Б Справка о внедрении методики в

ГУП «БашНИИнефтемаш»

Актуальность работы. Современные нефтеперерабатывающие предприятия представляют собой комплекс сложных технологических установок, относящихся к опасным производственным объектам. Обеспечение их надежной и безопасной работы с каждым годом становится все более актуальным, так как большое количество оборудования достигло значительного физического и морального износа, отработав нормативный срок службы. Дальнейшая эксплуатация такого оборудования возможна только после тщательного обследования технического состояния, установления работоспособности и определения остаточного ресурса.

Известно, что в процессе длительной эксплуатации сосудов, изготовленных из углеродистых сталей, происходит изменение структуры, фазового состава, прочностных и пластических свойств металла, приводящее к его охруп-чиванию. Протекание процессов охрупчивания и, как следствие, повышенное трещинообразование могут привести к возникновению аварий или инцидентов при эксплуатации ответственных конструкций.

Однако согласно РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов» определение остаточного ресурса по критерию хрупкого разрушения проводится в редких случаях, в дополнение к основным работам при технической необходимости и не носит обязательный характер. Поэтому в настоящее время большинство специализированных организаций определяют остаточный ресурс оборудования по скорости общей коррозии. При этом значение допускаемых напряжений, принимаемое по нормативно-технической документации, остается тем же, что и при определении нормативного срока службы, а изменение прочностных свойств металла в процессе эксплуатации оценивается косвенно, чаще всего по результатам измерений твердости. В связи с этим работа, направленная на изучение изменения структуры и механических свойств металла оборудования нефтеперерабатывающих предприятий и учет этих изменений при проверке их работоспособности и оценке остаточного ресурса является актуальной.

Цель работы - разработка научно-методологического подхода к оценке остаточного ресурса оборудования из углеродистой стали 20 с учетом изменения механических свойств в процессе длительной эксплуатации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1 Теоретическое обоснование изменения механических характеристик, приводящего к охрупчиванию углеродистых сталей в процессе длительной эксплуатации.

2 Анализ изменения механических характеристик, приводящего к охрупчиванию углеродистых сталей на примере стали 20 после длительной эксплуатации по результатам проведенных исследований. Определение температуры хрупко-вязкого перехода, а также поправочного коэффициента допускаемых напряжений для углеродистой стали 20 после длительной эксплуатации.

3 Оценка напряженно-деформированного состояния реакционной колонны методом конечных элементов с учетом изменения механических характеристик металла после длительной эксплуатации.

4 Разработка методики прогнозирования остаточного ресурса сосудов и аппаратов по критерию хрупкого разрушения с применением поправочного коэффициента допускаемых напряжений.

Научная новизна

1 Установлено, что структура, фазовый состав и механические характеристики углеродистой стали 20 изменяются в процессе длительной эксплуатации реакционной колонны. При этом наибольшая деградация свойств материала происходит на внутренней поверхности и приводит к повышению степени ее охрупчивания.

2 Установлено, что температура хрупко-вязкого перехода стали 20 после длительной эксплуатации смещается в область положительных температур.

3 Определено, что при оценке напряженно-деформированного состояния реакционной колонны учет ее конструктивных особенностей и изменения свойств материала по толщине стенки в процессе длительной эксплуатации приводит к повышению расчетных напряжений в конструкции.

4 Получен поправочный коэффициент допускаемых напряжений для углеродистой стали 20, учитывающий степень охрупчивания металла при оценке работоспособности и определении сверхнормативного срока службы. Применение его в прочностных расчетах приводит к увеличению отбраковочной толщины стенки аппарата, и соответственно, снижению срока безопасной эксплуатации оборудования.

Практическая ценность

Методика «Оценка остаточного ресурса длительно эксплуатируемого реакционного оборудования из углеродистой стали с учетом охрупчивания» внедрена и используется в ГУП «БашНИИнефтемаш», ССП УГНТУ ХНИЛ КК МАХП для расчетов на прочность и определения остаточного ресурса длительно эксплуатируемого оборудования из углеродистых сталей в процессе проведения экспертизы промышленной безопасности.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на 55-57-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (г. Уфа, 2004-2006 гг.); Российской научно-технической конференции «Мавлю-товские чтения» 20-22 марта 2006 г.; IV конгрессе нефтегазо- промышленников России «Газ. Нефть. Технологии - 2006».

Публикации

Содержание работы опубликовано в 8 научных трудах, из которых 2 включены в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ.

1 Литературный обзор

С современных позиций определение степени повреждаемости материала и возможности его разрушения обязательно предполагает учет стадийности, вид, условия и среду нагружения. Поскольку на всех стадиях разрушения исключительно велика роль пластической деформации, при диагностировании материала правомерно учитывать связь характеристик его структуры с особенностями пластической деформации при зарождении и распространении трещин /1-6/.

Выделяют следующие основные виды (механизмы) разрушения конструкционных металлов /5/: вязкое или пластическое, хрупкое, усталостное ползучесть, коррозионное и эрозионное. Первые четыре вида разрушения реализуются под действием механических нагрузок.

Коррозия процесс самопроизвольный, сопровождающийся снижением свободной энергии материала. Его результатом является появление более термодинамически устойчивых по сравнению с исходным материалом химических соединений. По механизму процесса коррозию подразделяют на химическую, электрохимическую и биохимическую. Следует отличать коррозию от эрозии -постепенного механического разрушения металла под воздействием абразивных и (или) трущихся частиц.

При однократном нагружении в зависимости от величины пластической деформации у вершины трещины различают хрупкое и вязкое разрушение. Вязким называют такой вид разрушения твердого тела (элемента или всей конструкции), при распространении трещины в котором, размер зоны пластической деформации у вершины распространяющейся трещины сравним с величиной трещины или поперечным размером твердого тела. Вязкое или пластическое разрушение происходит по механизму зарождения, роста и коалесценции пор, а также по механизму сдвига /7, 8/.

Детали машин, механизмов и элементы конструкций работают в сложных темперйтурно-силовых условиях. К числу наиболее часто встречающихся режимов нагружения следует отнести повторное (переменное) приложение нагрузок. Усталостная повреждаемость элементов конструкций происходит в результате многократного (циклического) приложения нагрузки. Специфическая особенность усталостного разрушения - возможность разрушения элемента конструкции при амплитудах напряжений, существенно меньших предела текучести /4/.

При повышении температуры эксплуатации металлических конструкций резко интенсифицируются процессы диффузии и структурных изменений. В этих условиях наиболее частой причиной отказа конструкции или ее элемента является ползучесть 191. Для явления ползучести свойственна отчетливо выраженная тенденция: с увеличением длительности пребывания материала в области повышенных температур вследствие постепенного ослабления границ зерен происходит переход от вязкого разрушения к хрупкому. Это явление получило название «охрупчивание материала».

Хрупким называют такой вид разрушения твердого тела (элемента или всей конструкции), при распространении трещины, в котором размер зоны пластической деформации у вершины трещины пренебрежимо мал по сравнению с размером трещины или поперечником твердого тела (элемента конструкции) /10,11/.

Хрупкое разрушение - это один из самых опасных видов разрушения, приводящий к огромным экономическим потерям. По причине хрупкого разрушения возникают разрушения крупных цехов промышленных предприятий, разрушения кожухов доменных печей и воздухонагревателей, корпусов кислородных конверторов, мостов и других конструкций /5/.

В зависимости от степени участия пластической деформации в процессе разрушения различают хрупкое и квазихрупкое разрушение. Хрупкое разрушение стали происходит при номинальных растягивающих напряжениях, меньших предела текучести в форме самопроизвольного распространения трещины под действием запасенной упругой энергии, накопленной конструкцией. Оно не прогнозируется при традиционных расчетах на прочность конструкций по пределам текучести и прочности (временному сопротивлению). Квазихрупкое разрушение происходит в диапазоне температур от второй критической температуры Тк2 до температуры, соответствующей первой критической температуре TKi. В этом диапазоне температур наблюдается изменение прочностных (предел текучести <т0,2> предел прочности <тв) и пластических (относительное удлинение 8, относительное сужение V|/) свойств. При снижении температуры возрастают значения прочностных (суод, ав) и снижаются значения пластических (5, V|/) характеристик металлов /5/. Участие ограниченной пластической деформации в процессе хрупкого разрушения отражается также в строении хрупких изломов. Различают механизм хрупкого транскристаллитного скола и механизм хрупкого межкристаллитного разрушения /12/.

Механизм хрупкого транскристаллитного скола - это механизм разрушения, характеризующийся зарождением пластической трещины, пренебрежимо малой по сравнению с размерами твердого тела или размером самой трещины. Скорость распространения трещины при действии механизма хрупкого транскристаллитного скола сопоставима со скоростью распространения звука в металле. Развитие этих трещин трудно остановить. Зарождение хрупких трещин транскристаллитного скола происходит в результате слияния группы дислокаций (линейных дефектов кристаллической решетки), скапливающихся у границ зерен /13/.

Механизм разрушения квазисколом включает зарождение микротрещин транскристаллитного скола во внутренних объемах элементов структуры (пакетах реек мартенсита и бейнита, пластинах мартенсита) и последующее слияние соседних хрупких микротрещин с разрывом вязких (пластичных) перемычек металла между ними. Затем колонии этих микротрещин сливаются с макротрещиной. По кинетике разрушения механизм квазискола похож на механизм зарождения, роста и коалесценции пор. В отличие от последнего распространение во внутренних объемах зерен субмикротрещин в значительной степени протекает по механизму хрупкого транскристаллитного скола.

Механизм хрупкого межкристаллитного разрушения - это механизм разрушения, который свойствен многим металлам и сплавам с разными типами кристаллической решетки. В сталях механизм межкристаллитного разрушения действует в условиях коррозионного растрескивания под напряжением, водородной и тепловой хрупкости, ползучести и т.д. Из самого названия следует, что механизму хрупкого межкристаллитного разрушения соответствует ситуация распространения хрупкой трещины по границам кристаллитов. Чаще всего при использовании названия этого механизма подразумевают случаи распространения хрупкой трещины по границам каких-либо структурных элементов без уточнения, по каким именно. Хрупкая трещина может проходить по границам бывших зерен аустенита, границам пакета реек мартенсита и (или) границам реек (субзерен) и пластин мартенсита /5/.

При диагностировании вида разрушения допустимо использование термина «межкристаллитное разрушение». Он применяется в двух случаях: когда точно не установлено, по каким границам (зерен феррита, бывших зерен аустенита, реек, пластин или субзерен) распространяются хрупкие микротрещины; при распространении хрупкой трещины, как по границам зерен феррита, бывших зерен аустенита или субзерен (реек) (смешанный тип разрушения), подчеркивая общность разрушения в этих ситуациях - прохождение трещины по границам элементов структуры, а не по их телу. В сталях со структурой феррита и перлита термин «межзеренное разрушение» более уместен, поскольку при отсутствии субструктуры (субзерен) реализуется распространение хрупких микротрещин по ослабленным границам зерен феррита и колоний (зерен) перлита. Т.е. следует различать межзеренное и межсубзеренное разрушения в зависимости от того, по границам каких структурных элементов произошло распространение трещины /14/.

Основные выводы

1 На основе проведенных исследований и численного моделирования разработана методика, позволяющая учитывать изменения механических свойств углеродистой стали 20, приводящие к охрупчиванию, при оценке остаточного ресурса длительно эксплуатируемого реакционного оборудования.

2 Определено, что для углеродистой стали 20 в процессе длительной эксплуатации характерно изменение структуры и механических свойств за счет науглероживания внутренней поверхности аппарата. При этом внутренняя поверхность больше, чем наружная, подвержена деградации и охрупчиванию металла под действием эксплуатационных факторов. Наибольшая вероятность ее разрушения в поперечном направлении.

3 Установлено, что после эксплуатации оборудования в течение 40 лет температура хрупко-вязкого перехода смещается в область положительных температур и составляет 30 °С для наружной поверхности фрагмента аппарата и 40 °С - для внутренней. Кроме того, для внутренней и наружной поверхности фрагмента аппарата характерны различные максимальные и минимальные значения ударной вязкости, различный температурный интервал и наклон зоны хрупко-вязкого перехода.

4 При оценке напряженно-деформированного состояния реакционной колонны было определено, что при создании модели необходимо учитывать конструктивные особенности аппарата, так как в местах расположения штуцеров интенсивность напряжений в среднем увеличивается на 15 МПа. Интенсивность напряжений при рабочих условиях аппарата меньше в среднем на 20 МПа, чем при гидравлическом испытании. Неравномерное изменение механических свойств материала по толщине стенки аппарата в условиях длительной эксплуатации также влияет на несущую способность конструкции и приводит к повышению расчетных напряжений в среднем до 5 МПа.

5 Предложена методика расчета поправочного коэффициента допускаемых напряжений для длительно эксплуатируемого оборудования из углеродистой стали 20 на примере реакционной колонны и определено, что для условий эксплуатации он составляет 0,84, для условий гидравлического испытания - 0,37. Учет поправочных коэффициентов допускаемых напряжений снижает срок безопасной эксплуатации оборудования за счет увеличения отбраковочной толщины стенки аппарата, определенной с учетом изменений механических свойств металла, приводящих к охрупчиванию. г

1. Дубов А.А. Проблемы оценки остаточного ресурса стареющего оборудования. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2003. № 4. -С. 41-43.

2. Встовский Г.В., Терентьев В.Ф. Учет охрупчивания металла и наличия нерегистрируемых дефектов в расчетах остаточного ресурса технологического оборудования. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 1999. -№9.-С. 47-52.

3. Встовский Г.В., Бакиров М.Б. Обобщенная феноменологическая модель хрупко-вязкого перехода реакторных сталей. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 2003. № 4 . - С. 39-78.

4. РД 03-421-01 Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов, 2002. 136 с.

5. Горицкий В.М. Диагностика металлов. М.: Металлургиздат, 2004. -408 с.

6. Колмогоров B.JI. Напряжения, деформации, разрушения. М.: Металлургия, 1970. - 221 с.

7. Борисенко В.А. Твердость и прочность тугоплавких материалов привысоких температурах. Киев: Наукова думка, 1984. - 342 с.

8. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. М. - JL: Машиностроение, 1977. - 462 с.

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

10. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени / Под редакцией А.П. Гусенкова. М.: Машиностроение, 1993. -364 с.

11. Горицкий В.М. Влияние параметров структуры на характеристики сопротивления хрупкому разрушению низкоуглеродистой стали. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 2003. № 8. - С. 39-43.

12. Когаев В.П., Махутов И.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. - 224 с.

13. Сильвестров А.В., Шагимарданов P.M. Хрупкое разрушение стальных конструкций и пути его предотвращения. Проблемы прочности, 1972. № 1.-С. 88-94.

14. Берман А.Ф., Мороз В.Г. Хрупкое разрушение труб под влиянием внешних воздействий. Проблемы прочности, 1993. №2. - С. 40-45.

15. Горицкий В.М., Хромов Д.П. Структура и количественная фракто-графия хрупких изломов малоуглеродистых и низколегированных сталей. Физика металлов и металловедение, 1983. № 6. - С. 1169-1178.

16. Труды международной научно-практической конференции по проблеме: безопасность трубопроводов и старение. 17-21 сентября 1995. М.: ИРЦ «Газпром», 1995.

17. Старцев В.И., Ильичев В.Я. Пластичность и прочность металлов и сплавов при низких температурах. М.: Металлургия, 1975. - 305 с.

18. Погодин-Алексеев Г.И. Динамическая прочность и хрупкость металлов. М.: Машиностроение, 1966. - 243 с.

19. Гуляев А.П. Ударная вязкость и хладноломкость конструкционной стали. М.: Машиностроение, 1969. - 71 с.

20. Добровольский В.И., Добровольский С. В. Оценка вязкости разрушения модельных элементов с учетом размера трещины. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 2004. № 10 . - С. 47-53.

21. Циклические деформации и усталость металлов В. Т. Трощенко, JI. А. Хамаза, В. В. Покровский и др. Т. 2. Долговечность металлов с учетом эксплуатационных и технологических факторов. Киев : Наукова думка, 1985 -224 с.

22. Трощенко В. Т., Покровский В. В., Каплуненко В. Г. Влияние размеров образцов на характеристики циклической трещиностойкости теплоустойчивых сталей. Сообщение. 1 н 2 / Проблемы прочности. 1986. - № 4. - С. 3-9. №6.-С. 13-18.

23. Копельман J1.A. Сопротивляемость сварных узлов хрупкому разрушению. Л.: Машиностроение, 1978. - 232 с.

24. ПБ 03-584-03 Правилами проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных.

25. ПБ 03-576-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

26. МООР-98 Методика определения остаточного ресурса технологического оборудования нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств. ОАО «ВНИКТИнефтемимоборудование». 43 с.

27. РД 09-102-95 «Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России». -14 с.

28. Методика расчетной оценки ресурса элементов нефтезаводского оборудования (руководящий документ). 17 с.

29. Методика оценки ресурса остаточной работоспособности технологического оборудования нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств. Волгоград: ВНИКТИнефтехимоборудования, 1991. - 27 с.

30. Ветошкин А.Г. Мониторинг производственной безопасности. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2003. № 5. - С. 47-50.

31. Ветошкин А.Г., Таранцева К.Р. Анализ и оценка техногенной безопасности. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2003. № 1. - С. 4749.

32. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990.-448 с.

33. Хажинский Г.М. Оценка долговечности элементов сосудов давления и трубопроводов при коррозии под напряжением. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2003. № 11. - С. 41-43.

34. Одесский П.Д. О деградации свойств сталей для металлических конструкций. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 2003. № 10 . - С. 41-49.

35. Тукаева Р.Б., Дулясова М.В., Гайдукевич У.П. Оценка технического состояния машин и оборудования нефтеперерабатывающих заводов. Мировое сообщество: проблемы и пути решения, 2000. № 6. - С. 53-59.

36. Котельников B.C., Хапонен Н.А., Коновалов Н.Н. Роль неразру-шающего контроля в обеспечении безопасной эксплуатации оборудования, подконтрольного Госгортехнадзора России. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2003. -№ 11. С. 44-45.

37. ПБ 10-115-96 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

38. ОСТ 24.201.03-90 «Сосуды и аппараты стальные высокого давления. Общие технические требования».

39. ПНАЭ Г-7-002-86 Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Энергоатомиздат, 1989. -525 с.

40. ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

41. Герасимов В.П., Грачев В.Ф., Мизинцев А.В., Плотников Ю.И., Фе-доришин Ю.М. Диагностирование теплообменных аппаратов нефтегазовой промышленности по динамическим характеристикам. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2004. № 3. - С. 40-42.

42. Клейменов А.В., Гендель Г.Л. Метод определения оптимального ресурса эксплуатации трубопроводов. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2004. № 7. - С. 34-37.

43. Клюев В.В., Сонин Ф.Р. Неразрушающий контроль нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2004. № 4. - С. 39-42.

44. Погодин В.К., Безделев В.В., Трутаев С.Ю., Мухин С.В., Актуганов А.Н. Методы оценки остаточного ресурса и создание нормативной базы межремонтного пробега технологического оборудования. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2005. № 6. - С. 37-40.

45. Муштаев В.И., Несвижский Ф.А., Шубин B.C. Повторная оценка остаточного ресурса оборудования. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2004.-№6.-С. 37-39.

46. Петриков В.М. Оценка долговечности вязко-хрупких материалов с изменяющимся свойствами методами механики разрушения. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 1999. № 12. - С. 34-39.

47. Клейменов А.В., Гендель Г.Л. Методика оценки эффективности решений по снижению техногенного риска газопромысловых объектов. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2005. № 5. - С. 39-42.

48. Попов А.А., Партушин Е.В., Сидорин О.Б. Методические аспекты применения критической температуры хрупкости для оценки ресурса корпусов атомных реакторов. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 2001. № 8 .-С. 43-47.

49. Макаренко В.Д. Критерии хрупкого разрушения трубных сталей. Химическое и Нефтегазовое машиностроение, 2004. № 7. - С. 37-38.

50. Чаусов Н.Г. Полная диаграмма деформирования как источник информации о кинетике накопления повреждений. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 2004. № 7. - С. 42-49.

51. Одесский П.Д. О современных проблемах испытаний на ударный изгиб сталей для металлических конструкций. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 2001. № 7. - С. 50-55.

52. Горицкий В.М., Хромов Д.П. Оценка сопротивления распространению трещины по результатам испытания на ударную вязкость. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 1984. № 7. - С. 70-72.

53. Лебедев А.А., Чаусов Н.Г., Драгунов Ю.Г., Гетманчук А.В., Комо-лов В.М. Способ прогнозирования трещиностойкости материала в зависимости от условий эксплуатации конструкции. Авторское свидетельство № 1837199 А1.

54. Тиньгаев А.К. Метод определения критических температур хрупкости элементов металлоконструкций. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 2004. № 3. - С. 46-51.

55. Горицкий В.М. Вязко-хрупкий переход и неметаллические включения в металлах с ОЦК решеткой. Проблемы прочности, 1981. № 1. - С. 89-97.

56. Стрижало В.А., Войтенко А.Ф. Неразрушающий метод определения температуры вязко-хрупкого перехода в конструкционных материалах. Проблемы прочности, 2000. №4. - 70-75.

57. Марголин Б.З., Костылев В.И. Прогнозирование вязко-хрупкого перехода при вязком развитии трещин в корпусных реакторных сталях Проблемы прочности, 1999. № 1. - С. 5-21.

58. Горицкий В.М., Шнейдеров Г.Р. Способ определения температуры хрупкости стали. Патент РФ 2032163.

59. Васильченко Г.С., Кунавин С.А., Меринов Г.Н., Шур Д.М. Экспериментальное обоснование методики определения критической температуры хрупкости высокопрочных сталей. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 2000,-№6.-С. 45-48.

60. Тиньгаев А.К. Деформационные критерии температурного интервала вязко-хрупкого перехода. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 2005.-№4.-С. 45-49.

61. Жданович Г.М., Хмелев А.А. О диаграмме хрупко-вязкого состояния малоуглеродистых сталей при ударном изгибе. Проблемы прочности, 1981. -№1.-С. 85-89.

62. Ботвина JI.P. Физические и механические критерии ударного разрушения. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 2001. № 8. - С. 5663.

63. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. -М.: Металлургия 1976. 406 с.

64. Мозберг Р.К. Материаловедение: Учебное пособие. 2-е издание, переработанное. - М.: Высшая школа, 1991. - 448 с.

65. Гуляев А.П. Металловедение: 2-е издание, переработанное. М.: Металлургия 1966. - 480 с.

66. Лахтин Ю.М. Основы металловедения: Учебник для техникумов. -М.: Металлургия 1988. 320 с.

67. Худяков М.А. Материаловедение: Учебное пособие. Уфа: Издательство УГНТУ, 2004. - 164 с.

68. Лебедев А.А., Чаусов Н.Г., Недосека Н.А, Богинич И.О. Модель накопления повреждений в металлических материалах при сложном напряженном состоянии. Проблемы прочности. 1997. - № 3. - С. 55-63.

69. Лебедев А.А., Чаусов Н.Г., Недосека Н.А, Зайцева Л.В. Влияние вида напряженного состояния на кинетику разрушения и трещиностойкость мар-тенситностареющей стали. Сообщение 2. Оценка трещиностойкости стали. Проблемы прочности. 1991. -№ 8. - С. 14-18.

70. Лебедев А.А., Чаусов Н.Г., Недосека Н.А, Богинич И.О. Модель накопления повреждений в металлических материалах при статическом растяжении. Проблемы прочности. 1995. - № 7. - С. 31-40.

71. Писаренко Г.С., Лебедев А.А. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии. Киев: Накова думка, 1976. -416 с.

72. Лебедев А.А., Чаусов Н.Г., Богинич И.О., Недосека Н.А Комплексная оценка поврежденности материала при пластическом деформировании. Проблемы прочности. 1996. - № 5. - С. 23-30.

73. Илюшин А.А., Победря Б.Е. Основы математической теории термо-вязкоупругости. М.: Наука, 1970. - 280 с.

74. Павлов П.А. Механические состояния и прочность материалов. -Л.: Издательство Ленинградского университета, 1980. 175 с.

75. Бугай Н.В. Новый неразрушающий метод оценки ударной вязкости паропроводных сталей. В книге: Исследования и контроль механических свойств материалов неразрушающими методами. - Волгоград 1972. - С. 118119.

76. Деев В.А., Линкин Л.Д., Татьянченко Л.А. Оценка пластичности локальных участков сварного соединения по твердости и ударной вязкости. -Автоматическая сварка, 1975. -№ 5.-С. 53-55.

77. Гребенник В. М., Дидык Р. П., Теслеко А. Г. Усталостная прочность металлов при взрывном упрочнении. Проблемы прочности, 1972. - № 8. -С.114-115.

78. Карпенко Г. В., Пистун И. П., Куслицкий А. Б. Повышение малоцикловой долговечности стальных деталей в рабочих средах метолом поверхностного наклепа. Вестник машиностроения, 1977. - № 5. - С. 65-67.

79. Пистун И. П., Куслицкий A. D., Тесленко А. Г. Влияние давления ударной волны на малоцикловую долговечность низкоуглеродистой стали. -Металловедение и термическая обработка металлов, 1977. № 12. - С. 45-46.

80. Пистун И. П., Куслицкий A. D., Тесленко А. Г. Влияние радиуса надреза образца на малоцикловую долговечность упрочненной взрывом стали 20.-Проблемы прочности, 1981.-№ 11.-С. 115-116.

81. Астахов М.М., Голенченко А.Н., Логинов А.В., Лошманов Л.П., Троценко А.Е. Особенности динамического деформационного старения при высокоскоростном растяжении стали 20. Проблемы прочности, 1991. - № 9. -С. 28-30.

82. Степанов Г. В. Упруго-пластическое деформирование материалов под действием импульсных нагрузок. Киев : Наукова думка, 1979. - 268 с.

83. Бабич В. К., Гуль Ю. П., Долженов И. Е. Деформационное старение стали. М.: Металлургия, 1972. - 320 с.

84. Броек Д. Основы механики разрушения. М.: Высшая школа, 1980. -368 с.

85. Сосновский Л.А., Хамаза Л.А., Бабич Н.К. Экспериментальное исследование циклической трещиностойкости стали 20. Проблемы прочности, 1990.- №6. -С. 34-38.

86. Писаренко Г. С. Науменко В. П., Волков Г. С. Определение трещиностойкости материалов на основе энергетического контурного интеграла. -Киев: Наукова думка, 1978. 124 с.

87. Партон В. 3., Морозов Е. М. Механика упругопластического разрушения. М.: Наука, 1974. - 257 с.

88. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию/ под редакцией Ю.И. Дытнерского. М.: Химия, 1983 - 272 с.

89. Рахмилевич 3.3. и др. Справочник механика химических и нефтехимических производств. М.: Химия, 1985 - 592 с.

90. Рахмилевич Р.З., Зусманская С.И. Расчет аппаратуры, работающей под давлением. М.: Издательство стандартов , 1968.- 180 с.

91. Михалев М.Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. JL: Машиностроение, 1984.-301 с.

92. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник под редакцией А.А. Лащинского. Л.: Машиностроение, 1981382 с.

93. Справочник нефтепереработчика / под редакцией Г.А. Ластовкина. -М.: Химия, 1986.-316 с.

94. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. Справочник под ред. Е.Н. Судакова 3-е издание. М.: Химия, 1979- 568 с.

95. Скобло А.И., Трегубова И.А., Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. 2-е издание переработанное и дополненное. - М: Химия, 1982. - 584 с.

96. Адельсон С.В. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. М: ГНИНГЛ, 1963. - 312 с.

97. ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванной, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали.

98. Электронная микроскопия. Справочное издание / Смирнов А.В., Кокорин А.П., Полонский С.М. М.: Металлургия, 1985. - 192 с.

99. ГОСТ 8233-56 Сталь. Эталоны микроструктуры.

100. ГОСТ 25536-82 Металлы. Масштабы изображений на фотоснимках при металлографических методах исследования.

101. ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.

102. ГОСТ 22536.1-77 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения содержания общего углерода и графита.

103. ГОСТ 22536.13-77 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы спектрального анализа.

104. ГОСТ 27809-95 Чугун и сталь. Методы спектрографического анализа.

105. ГОСТ 14766-69 Машины и приборы для определения механических свойств материалов. Термины и определения.

106. ГОСТ 4.403-85 Машины и приборы для определения механических свойств материалов. Номенклатура показателей.

107. ГОСТ 9031-75 Меры твердости образцовые. Технические условия.

108. ГОСТ 23677-79 Твердомеры для металлов. Общие технические требования.

109. ГОСТ 9012-59 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю.

110. ГОСТ 22761-77 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю переносными твердомерами статического действия.

111. ГОСТ 9013-59 Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу.

112. ГОСТ 2999-75 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу.

113. ГОСТ 9450-76 Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников.

114. ГОСТ 1497-84 Металлы. Метод испытания на растяжение.

115. ГОСТ 9651-84 Металлы. Метод испытания на растяжение при повышенных температурах.

116. ГОСТ 11150-84 Металлы. Метод испытания на растяжение при пониженных температурах.

117. ГОСТ 11701-84 Металлы. Метод испытания на растяжение тонких листов и лент.

118. ГОСТ 14019-80 Методы испытания на изгиб.

119. ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температурах.

120. ГОСТ 10708-82 Копры маятниковые. Технические условия.

121. Гордеева Т.А., Жегина И.П. Анализ изломов при оценке надежности материалов. М.: Машиностроение, 1978. - 200 с.

122. Фридман Я.Б., Гордеева Т.А., Зайцев A.M. Строение и анализ изломов металлов. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1960. - 128 с.

123. Фрактография и атлас фрактограмм. Справочное издание переведенное с английского. / Под редакцией Дж. Феллоуза. М.: Металлургия, 1982. - 702 с.

124. Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров. Справочное пособие. М.: Машиностроение, 2004. 512 с.

125. Басов К.A. ANSYS в примерах и задачах / Под общей редакцией Красковского Д.Г. -М.: КомпьютерПресс, 2002. 224 с.

126. ANSYS Programmer's Manual ANSYS Inc., 1998. 152 с.

127. Сторожев M.B., Попов Е.А. Теории обработки металлов давлением. Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1977. 473 с.

128. Казалевич Г.С., Рудской А.И. Механика сплошных сред. Теория упругости и пластичности. СПб.: Издательство СПбГПУ, 2003. 264 с.

129. Золоторецкий В.С.Механические свойства металлов. Учебник для вузов. 3-е издание, переработанное и дополненное. - М.: МИССИС, 1998. -400 с.

130. Ильин JI.H. Основы учения о пластической деформации. Учебник для машиностроительных техникумов. М.: Машиностроение, 1980. - 150 с.

131. Полещук Н.Н. Самоучитель AutoCAD2002. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. 608 с.

132. Бердин В.К., Смоляков А.А., Ахунова А.Х. Численное моделирование интенсивного пластического деформирования меди равно- канальным угловым прессованием. Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением, 2006. № 4. - С. 17-22.

133. Остсемин А.А., Платонов А.Д., Кравец П.Я. Определение коэффициентов интенсивности напряжений для образца методом конечных элементов. Заводская лаборатория. Диагностика металлов, 1998. № 2. - С. 46-50.

134. Бердин В. К., Ахунова А. X. Математическое моделирование механического поведения упруго-вязкопластических материалов в среде ANSYS 6.0. Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением, 2006. №7. - С. 32-36.

135. Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

136. РАСЧЕТ РЕАКЦИОННОЙ КОЛОННЫ ПОЗ. 10/31. Выполнил1. Проверил1. Кириллова Н.Ю.1. Закирничная М.М.1. Уфа, 2006

137. Выпуклые днища (днище верхнее)

138. Расчет на прочность по ГОСТ 14249-89

139. Расчет выполнен с помощью пакета прикладных программ расчета на прочность элементов сосудов, аппаратов и трубопроводов PVP Design

140. Элемент: Полусферическое днище, работающее под действием внутреннего давления1. Рабочие условия1. Исходные данные 1. Материал днища

141. Расчетная температура Т 300 3С

142. Расчетное давление Р 8 МПа

143. Внутренний диаметр днища D 1260 мм

144. Исполнительная толщина стенки днища S, 70 мм

145. Прибавка на коррозию и эрозию С, 2 мм

146. Прибавка минусовый допуск с2 0 мм

147. Прибавка технологическая Сз 0 мм

148. Коэффициент прочности сварного шва ф 0.9

149. Допускаемое напряжение N 110 МПа

150. Длина цилиндрической отбортовки н, 300 мм1. Результаты расчета

151. Радиус кривизны в вершине эллиптического или „ D1 полусферического днища: ~ ^ ~

152. Сумма прибавок к расчетной толщине стенки: с=с ,+02+03= Расчетная толщина стенки эллиптического или по- ^лусферического днища от действия внутреннего ^ давления:

153. Расчетная толщина стенки днища от действия давления с учетом прибавки:

154. Допускаемое внутреннее давление для эллиптиче- г 1ского или полусферического днища: ^J R + -с)2tfcx.- 0,5/»s,p+c =630 25305 55.05мм мммм мм МПа

155. Учитывая, что в рассматриваемом случае длина цилиндрической отбортованной части полусферического днища больше длины зоны краевого эффекта:г 1 2cr(s,-c)допускаемое внутреннее давление не может пре- \р J = 1 JV 1—= 11.27 МПавышать величины: D + (s{-c)

156. Окончательно, величина допускаемого давлениядля днища равна: р.= 11.27 МПа

157. Днище отвечает условиям прочности в соответствии с требованиями ГОСТ 14249-89

158. Цилиндрические обечайки (обечайка корпуса)

159. Расчет на прочность по ГОСТ 14249-89

160. Расчетная температура Т 300 °С

161. Расчетное давление Р 8 МПа

162. Внутренний диаметр обечайки D 1260 мм

163. Толщина стенки обечайки S 59.7 мм

164. Прибавка на коррозию с, 2 мм

165. Прибавка минусовый допуск С2 0 мм

166. Прибавка технологическая Сз 0 мм

167. Коэффициент прочности продольного сварного шва фр 0.9

168. Допускаемое напряжение а. 110 МПа1. Результаты расчета

169. Расчетная толщина стенки р£>обечайки от действия давле- = оП—~ = 53.05 ммния: ^^ ^ Расчетная толщина стенкиобечайки от действия давления S>Sp+C= 55.05 ммс учетом прибавки:

170. Допускаемое внутреннее давление: D + (S-C)

171. Обечайка отвечает условиям прочности в соответствии с требованиями ГОСТ 14249-89

172. Выпуклые днища (днище нижнее)

173. Расчет на прочность по ГОСТ 14249-89

174. Расчет выполнен с помощью пакета прикладных программ расчета на прочность элементов сосудов, аппаратов и трубопроводов PVP Design

175. Элемент: Полусферическое днище, работающее под действием внутреннего давления1. Рабочие условия1. Исходные данные1. Материал днища

176. Расчетная температура Т 300 3С

177. Расчетное давление Р 8 МПа

178. Внутренний диаметр днища D 1260 мм

179. Исполнительная толщина стенки днища Si 55.2 мм

180. Прибавка на коррозию и эрозию С| 2 мм

181. Прибавка минусовый допуск с2 0 мм

182. Прибавка технологическая с3 0 мм

183. Коэффициент прочности сварного шва ф 0.9

184. Допускаемое напряжение м 110 МПа

185. Длина цилиндрической отбортовки h, 329 мм1. Результаты расчета

186. Радиус кривизны в вершине эллиптического или D D21. К------OjU ММполусферического днища:

187. Сумма прибавок к расчетной толщине стенки: с=с|+с2+с3= 2 мм Расчетная толщина стенки эллиптического или полусферического днища от действия внутреннего S\y = , г i—тт~ = 53.05 мм давления: 2Дйг.-0 jp

188. Расчетная толщина стенки днища от действия дав- „л,г Sin+C— jj.UJ ММления с учетом прибавки: р

189. Допускаемое внутреннее давление для эллиптиче- г l ~С)<АСГ. = ^ ^ ского или полусферического днища: R + 0,5(s,1 -с)

190. Окончательно, величина допускаемого давлениядля днища равна: р. = 8.913 МПа

191. Днище отвечает условиям прочности в соответствии с требованиями ГОСТ 14249-89

192. Дгхлетунитар пред приятие Ны Башкортостан нефть машинапары зшял питн-тишеренгг hm проект-конструкторлык институты1. БАШНИИНЕФТЕМАШ»

193. Р/сч 40602810800000000205 в

194. Филиале ОАО «УралСиб» в г Уфак/сч 30101810600000000770

195. БИК048073770, ИНН 02780025541. Код по ОКЛО 00220322

196. Код по ОКВЭД 73 10, 74.20.14, 74.30 41. КПП 027801001

197. Государственное унитарное предприятие Башкирский научно-исследовательский ипроектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения1. БАШНИИНЕФТЕМАШ»

198. Адрес. 450077, г. Уфа, ул Цюрупы, 95 Телефон• (3472) 72-27-04 Факс- (3472) 73-41-12 E-mail. bnm@ufanet ru09 О 6 H<i № отГ1. СПРАВКА

199. Зам. директора по научной работе, главный инженер, канд. техн. наук1. В.Э. Никольский000063L

200. ХНИЛ "Комплексная кафедра "Машины и аппараты химических производств"

201. Уфимскии государственный нефтяной технический университет

202. Russia, Bashkortostan, 450062, Ufa, Kosmonavtov, 1 Phone / fax (3472) 431 775

203. Россия, Республика Башкортостан, 450062, Уфа, Космонавтов, 1 Телефон / факс (3472) 431 775

204. Исх. № VW-OrfldV " 09 200/г.1. СПРАВКА

205. Руководитель ССП УГНТУ ХНИЛ КК МАХП д-р техн. наук, профессор1. И.Р. Кузеев