Определение остаточного ресурса безопасной эксплуатации аппаратов химических производств с вмятинами в узлах пересечения патрубков и обечаек

• Автор: Туйкин, Наиль Мухамметович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 128 с.

1.1. Обзор работ, посвящнных оценке напряженнодеформированного состояния неукреплнных 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. Конечноэлементное моделирование в КК АУ упругопластического деформирования сосудов с локальными искажениями формы в неукреплнных узлах пересечения оболочек

2.1. Создание модели геометрического образа исследуемого объекта в среде КК АЫБУЗ

2.2. Разработка процедуры расчета упругопластического деформирования штуцерного узла в среде КК АЫБУЗ
2.3. Разработка процедуры расчета упругопластического деформирования штуцерного узла в среде КК АУ8Ь8ОУТЧА .

2.4. Выводы по главе

ГЛАВА 3. Анализ процесса упругопластического деформирования штуцерных узлов обечаек при статическом нагружении

3.1. Сравнительный анализ результатов расчетов НДС узлов сопряжения

обечаек с вмятыми штуцерами при статическом нагружении
3.2 Упругопластическое деформирование бездефектного штуцерного узла в КК
АЫБУБ.
3.3. Анализ процесса деформирования бездефектных штуцерных узлов и узлов с вмятинами на обечайках в КК АЫБУБЪБОА
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 АИ8У
4.3. Расчет малоцикловой прочности сосудов с учетом моделирования
локального дефекта в КК АУЗЬЗПУЛА
4.4 Выводы по главе 4.
5. ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
6. ЛИТЕРАТУРА.
7. ПРИЛОЖЕНИЯ.
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Е модуль продольной упругости материала конструкции
внутренний диаметр сосуда диаметр патрубка
глубина вмятины
И высота обечайки
длина штуцера
т коэффициент деформационного упрочнения число циклов до разрушения р расчетное наружное избыточное давление
внутренний радиус обечайки гв радиус основания вмятины г текущий радиус вмятины толщина обечайки днища толщина патрубка х, координаты
а коэффициент концентрации напряжений сг нормальное напряжение г касательное напряжение
У , главные напряжения
2, з компоненты деформаций сгг минимальное значение предела текучести при расчетной температуре
Т минимальное значение условного предела текучести при расчетной температуре напряжение, при котором остаточное удлинение составляет 1 ав минимальное значение временного сопротивления предела прочности при Ш расчетной температуре
сг допускаемое напряжение при расчетной температуре
а. предел выносливости материала конструкции у относительное сужение площади поперечного сечения статическом растяжении
коэффициент, учитывающий тип сварного соединения, г коэффициент концентрации напряжений, обусловленный рассчитываемого элемента. ц коэффициент Пуассона.
образца при
конструкцией
ВВЕДЕНИЕ


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 неукреплнных узлах пересечения патрубков с цилиндрическими обечайками и позволяющее оценивать несущую способность сосудов с такими дефектами. Нель 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 АУБ комплекта программ, позволяющих анализировать упругопластическое деформирование обечаек с локальными дефектами геометрии. 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. Проанализировать методы оценки малоцикловой прочности сосудов в условиях мягкого и жесткого циклического нагружения. Предложить электронный образ цилиндрической обечайки с вмятыми штуцерами в КК АЫВУЭ. Показать, что результаты анализа у пру го пластического деформирования обечаек с вмятыми штуцерами, полученные с использованием КК АЫБУЗ, хорошо согласуются с результатами, полученными по различным пакетам МКЭ, и с данными экспериментальных наблюдений. Используя результаты упругопластических расчетов, проанализировать условия деформирования сосудов и методы оценки их малоцикловой прочности. Предложить метод оценки малоцикловой прочности конструкции в том случае, если сосуд имеет локальные дефекты, используя при этом возможности численного моделирования. 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. 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. 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. 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.