Введение к работе
':"-" Актуальность работы. Развитие новых экономических, отношений
предусматривает повышение- эффективности использования нефти, да
льнейшее утлублеше ее переработки,'совершенствование технологии
и оборудования процессов нефтепереработки. Важное место отводит
ся мероприятиям по увеличению производства таких продуктов, как
нефтяной кокс, потребность в котором испытывается в настоящее
время в электродной промышленности, металлургии, а также специ
альных производствах в связи с дефицитом каменноугольного кокса.
Решение этой проблемы проводится как по пути совершенствования
технологии процесса, так и за счет повышения показателей надег-
ности и долговечности оборудования установок замедленного кок
сования (УЗК). . -,
На сегодняшний день основным сырьем УЗК являются остатки
сернистых и високосернистых нефтей. Это определяет специфику ма
териального оформления оборудования, обуславливая применение
коррозионностойких сталей. Оптимальным о точки зрения ресурсо
сберегающей технологии и повышения эксплуатационных свойств неф
техимической аппаратуры является использование высокоэкономич
ных двухслойных сталей - биметаллов. . -
В области, аппаратостроения актуальной является задача по назначению паучнообоснованного ресурса работоспособности биметаллических конструкций, которая решается на основании методов расчета долговечности, разработанных в настоящее время. Существующие методы оценки прочности и долговечности конструкций, изготовленных из двухслойных сталей, позволяют выполнять расчеты по характеристикам только основного металла, а также не учитывают специфики накопления повреждений и деформационного старения биметаллических композиций при циклическом нагружении. Комплекс-
4'
ное решение указанных проблем на стадии премирования позволит повысить эксплуатационную надежность биметаллических аппаратов и аналогичных конструкций.
Диссертационная работа выполнена по плану важнейших научно-исследовательских работ Уфимского нефтяного института, утвержденному Минвузом РСЇСР в соответствии с координационным планом АН СССР по проблеме 2.27 "Теоретические основы химической технологии" на 1986-90 г.г.
Цель работы. Разработать метод оценки долговечности биметаллических реакторов коксования на основании анализа характера их эксплуатации и изучения основных закономерностей поведения двухслойных сталей при малоцикловом упруголластическом деформировании.
Задачи исследований. Поставленная цель достигается путем решения следующих основных задач:
-
Анализ существующих методов расчета долговечности реакторов УЗК и аналогичных' оболочечных конструкций в свете современных, подходов механики малоциклового разрушения;
-
Анализ особенностей.строения, структуры и свойств биметаллических композиций; . '
-
Разработка лабораторной установки и методики экспериментальных исследований по испытанию образцов натурной толщины в условиях циклического нагруження плоским изгибом и наличия повышенных температур;
-
Исследование особенностей деформационного старения, закономерностей накопления повреждений и разрушения двухслойных сталей в области малоцикловой усталости;
-
Разработка метода расчета долговечности биметаллических реакторов коксования с учетом процессов деформационного старения металла;
6. Разработка метода оценки остаточного ресурса для циклически нагруженных биметаллических аппаратов.
Научная новизна. По итогам проведенных экспериментальных и теоретических исследований получены новые результаты:
- для двухслойных коррозионностойких сталей, изготовленных мето
дом прокатіш, определены закономерности дефомационного старения
и накоплешш усталостных повреждений при упругопластическом нагру-жзтш плоским изгибом;
в процессе деформационного старения биметаллических образцов натурной толщины показано, что с ростом числа циклов нагружения, независимо от амплитуды изгибной деформации, происходит первоначальное увеличение и последующее снижение относительного сужения, при достижении которым исходной величины возник--" и развиваются усталостные трещины;
выявлено, что в области малоциклового нагружения усталостная долговечность биметаллической композиции определяется долговечностью плакирующего слоя, разрушающегося раньше металла основы.
Практическая ценность. Полученные результаты позволили разработать детерминированный метод расчета долговечности биметаллических реакторов УЗК, учитывающий изменение как условий эксплуатации аппарата, так и пластических свойств металла в процессе циклического деформирования. Рекомендации по применению данного метода приняты для использования в Уфимском филиале БНИИнефтемаш при проектировании технологического оборудования.
Разработана методика оценки остаточной долговечности биметаллических аппаратов, основанная на нелинейном условии суммирования повреждений, которая принята к внедрению трестом "Салаватнефтехим-ремстрой" для определения продолжительности эксплуатации оборудования после капитального ремонта.
Научные положения и материалы диссертации используются в учебном процессе Салаватского филиала Уфимского нефтяного института при.подготовке инженеров -механиков по специальности 17.05.
На защиту выносятся:
результаты экспериментальных исследований процессов накопления и суммирования повревденпи Плакированных'металлов в условиях циклического изгиба; '
закономерности изменения-параметров циклического дефор?лирования биметаллических композиций;
особенности зарождения усталостных трещин в биметаллах;
закономерности разрушения металлов с плакирующим слоем, определяющая роль которого проявляется в области малой долговечности;
метод расчета долговечности, биметаллического' реактора УЗК в детерминированной постановке;
метод оценки остаточной долговечности биметаллических аппаратов,
Апробация работы. Основные положения и результаты работы до-' кладывались и обсуждались.на:
республиканской научно-технической конференции "Наука в борьбе за рациональное использование сырьевых ресурсов", Уфа, 1983 г.;
республиканской научно-технической конференции "Научно-техническое творчество ВУЗа - в помощь производству", Уфа, 1986 г.;
республиканской научно-практической конференции "Молодежь-науке, производству", Уфа, 1987 г.;
республиканской научно-технической конференции "Проблемы нефти и газа", Уфа, 1988 г.; ' '
XIII Всесоюзной научно-технической конференции по тепловой ми-" кроскопии "Структура и прочность материалов в широком диапозоне температур", Каунас, 1989 г.;
республиканской научно-технической конференции "Диагностика,
ресурс и прочность оборудования для добычи и переработки нефти", Уфа, 1989 г.;
12 республиканской научно-технической конференции :'Наука-пронз-водству", Уфа, I9SO г.;
ХУІ Республиканской научно-технической конференции "Проблемы переработки и исследования нефти и нефтепродуктов", Уфа, 1990г.;
IX Всероссийской меквузовской научно-практической конференции "Актуальные эколого-экономические проблемы современной хеши", Самара, 1991 г.
Публикации. По материалам диссертации имеется II публикаций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 19.0 страішцах тлашинописного текста, состоит из введения, пяти глаз, выводов л пріглокеїшй на 23 страницах, содеркит II таблиц, 48 рисунков и список литературы из 183 наименований..
