CC BY
25
Рис. 2. Графики корреляционных зависимостей aT = f(HB) для стали 38ХА по формуле (2) (сплошная линия), по формуле из РД ЭО 0027 [1] (пунктирная линия) и экспериментальные значения (точки)
Литература
1. РД ЭО 0027-2005. Руководящий документ. Инструкция по определению механических свойств металла оборудования атомных станций безобразцовыми методами по характеристикам твердости.
2. СТО 22-04-02. Руководство по отбору микропроб, проб и определению механических свойств сталей в металлических конструкциях неразрушающим методом.
3. Горицкий В. М. Диагностика металлов. - М.: Металлургия, 2004. - 408 с.
4. ГОСТ 9731-79. Баллоны стальные бесшовные большого объема для газов на 24,5 МПа (250 кгс/см2). Технические условия.
5. ГОСТ 12247-80. Баллоны стальные бесшовные большого объема для газов на 31,4 и 39,2 МПа (320 и 400 кгс/см2). Технические условия.
6. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытания на растяжение.
Influence dent as defect of the strain of origin for the safe operation of technical devices Skvorcov A. , Martyshkin A. (Russian Federation)
Влияние вмятины, как дефекта деформационного происхождения, на безопасную эксплуатацию технических устройств Скворцов А. А.1, Мартышкин А. Ю.2 (Российская Федерация)
1 Скворцов Алексей Анатольевич /Skvorcov Aleksej - эксперт по промышленной безопасности;
2Мартышкин Александр Юрьевич /Martyshkin Aleksandr - эксперт по промышленной
безопасности,
ООО «Югорское отделение экспертизы», г. Нижневартовск
Аннотация: наличие перераспределения напряжений и деформаций в зонах концентрации напряжений принудило к созданию методики расчета прочности с использованием оригинальных табулированных коэффициентов концентрации напряжений в зоне вмятины.
41
Abstract: the presence of stress redistribution and deformation zones of stress concentration due to the impact of the internal pressure has led to the creation of methods of strength calculations using the original tabulated coefficients of stress concentration in the area of the dents.
Ключевые слова: вмятины, дефекты, деформации.
Keywords: dents, defects, deformations.
Технологическое оборудование, эксплуатация которого продолжается даже после того, как оно отработало свой ресурс, является потенциально опасным для населения. В связи с этим применение подобного оборудования лимитировано и допустимо лишь при получении разрешения от Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору.
Современный опыт проектирования, изготовления и эксплуатации технических устройств предоставляет возможность обеспечения прочности и ресурса с учетом соблюдения главных нормативных требований. Однако на опасных производственных объектах с определенной вероятностью возникают аварии и чрезвычайные ситуации, следствием которых являются разрушения сооружений, токсические поражения населения, загрязнения окружающей среды и т.д. В настоящее время риски крупных промышленных катастроф увеличиваются по мере повышения параметров эксплуатации и концентрации объектов взрывопожароопасных и токсичных веществ. В РФ также велика вероятность возникновения аварийных ситуаций. Связано это с исчерпанием ресурса ОПО нефтегазовой и химической промышленности.
Однако, с точки зрения экономики, ущерб, который наносится в результате нештатных аварийных ситуациях, сопоставим со стоимостью современного технологического оборудования. Зачастую разрушение эксплуатируемых сосудов под давлением и трубопроводов происходит в результате неполного знания спектра эксплуатационных нагрузок, изменения физико-механических свойств металла, механизма возникновения и развития различного рода дефектов, нарушением технологий на стадии изготовления, эксплуатации и ремонта несущих элементов потенциально опасных объектов. Таким образом, большинство аварийных ситуаций обусловлено образованием и развитием опасных дефектов, сопровождаемых большими упругими и пластическими деформациями, остаточными напряжениями, способными разрушить конструкцию, привести физико-механические свойства материалов в состояния, снижающие запасы по долговечности при статических и циклических нагрузках в десятки и тысячи раз, при этом запасы по номинальным напряжениям остаются достаточными для обеспечения прочности и соответствуют нормативным [1].
Несмотря на многочисленные исследования в области изучения образования дефектов, на сегодняшний день некоторые из них остаются малоизученным. Например, в ходе исследования [2] напряженно -деформированного состояния цилиндрических и сферических резервуаров с дефектами формы - вмятина при воздействии внутреннего давления зафиксировано перераспределение напряжений и деформаций в зонах концентрации напряжений и, начиная со следующего цикла, в результате повторно-статического нагружения внутренним давлением оболочки с вмятиной устанавливается постоянный размах деформаций. Увеличение относительной глубины вмятины зачастую приводит к росту максимальных напряжений omax, зона которых, как правило, смещается от центра вмятины к ее границе, а в вершине вмятины при больших значениях hE/s (hE - глубина вмятины, s - толщина стенки) происходит разгрузка; увеличение радиуса вмятины в плане гв при постоянной относительной глубине hE/s приводит к росту коэффициента концентрации напряжений ас; увеличение радиуса вмятины гв приводит к
42
увеличению hB/s, при котором максимальные напряжения cmax действуют в вершине вмятины, а не на ее границе.
В дальнейшем с помощью выше указанных расчетно-экспериментальных характеристик определен остаточный ресурс технологического оборудования для различных геометрических параметров вмятины. Результаты расчета технологического оборудования представлены на рис. 1.
Однако сам факт наличия подобных случаев (перераспределение напряжений и деформаций в зонах концентрации напряжений из-за воздействия внутреннего давления) принудило российских специалистов [2] к созданию методики расчета прочности с использованием оригинальных табулированных коэффициентов концентрации напряжений в зоне вмятины, которые зависят не только от радиуса гв и толщины стенки сосуда s, длины, ширины и глубины вмятины hj„ но и от ее ориентации относительно продольной оси сосуда (угол наклона наибольшей оси вмятины к его образующей). Что позволило решить более сложные задачи при исследовании общих дефектов, присущих сосудам, получившим механические повреждения, и, тем самым, повысить уровень проводимой экспертизы промышленной безопасности эксплуатируемых сосудов под давлением и трубопроводов.
Рис. 1. Зависимость ресурса сосуда от геометрических параметров дефекта
Литература
1. Пермяков В. Н. Предельные состояния, прочность и ресурс сосудов и трубопроводов при штатных и аварийных ситуациях: Дис. ... д-ра техн. наук: 01.02.06 Красноярск, 2001 307 с. РГБ ОД, 71:02-5/293-6
2. Мартынович В. ^.Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Тюмень 2005г.
43
