Введение к работе
Несущие элементы тепловых, химических и нефтеперерабатывающих аппаратов при эксплуатации подвергаются действию как постоянных, так и переменных механических и тепловых нагрузок, связанных с технологией процесса переработки углеводородного сырья, которые сопровождаются одновременным воздействием специфических рабочих сред. Это существенно сказывается на надежности и долговечности эксплуатируемого оборудования. С точки зрения надежности и оценки остаточного ресурса оборудования этому факту в последнее время уделяется особое внимание.
Эти нагрузки приводят в конечном итоге к усталостному разрушению оборудования. В связи с этим учет такого комбинированного воздействия никлических нагрузок при оценке долговечности оборудования становится особенно актуальным.
Успешное предсказание усталостного разрушения возможно лишь при понимании физических механизмов этого явления. Вместе с тем, некоторые вопросы, связанные с количественной оценкой усталостной долговечности в присутствии технологических сред высоких параметров, остаются открытыми. Поэтому изучение влияния эксплуатационных параметров на долговечность реальных аппаратов под действием циклических нагрузок и рабочих сред является весьма перспективным.
На практике при оценке усталостной прочности, как правило, внешние нагрузки (давление, температура) учитываются, в основном, с точки зрения их влияния на напряженно-деформированное состояние металла и изменения механических характеристик материала. В то же время, наличие в сырье различных поверхностно-активных веществ определяет возможность возникновения на поверхности контакта металла с сырьем дополнительных
4 эффектов, приводящих к снижению долговечности конструкций, особенно в условиях малоциклового нагружения.
В свою очередь, исследования адсорбционного влияния среды на усталостную прочность простых систем, таких как чистые металлы, показали существенную зависимость этого влияния от температуры и давления среды. Следовательно, было бы своевременным проведение таких исследований на конструкционных материалах. Это позволило бы более точно учесть влияние условий эксплуатации при оценке усталостной долговечности конкретных аппаратов.
Основные направления исследований выполнены в соответствии с Государственной научно-технической программой Академии наук Республики Башкортостан (АНРБ) "Проблемы машиностроения, конструкционных материалов и технологии" по направлению 6.2 "Надежность и безопасность технических систем в нефтегазохимическом комплексе" на 1996-2000 годы, утвержденной постановлением Кабинета Министров РБ № 204 от 26.06.96, а также по Федеральной целевой программе "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 годы (ФЦП "Интеграция") по государственному контракту № 28 "Создание совместного учебно-научного центра "Механика многофазных систем в технологиях добычи, транспорта, переработки нефти и газа".
Изучение комплексного влияния условий эксплуатации (среда, температура и давление) на усталостную прочность оболочковых конструкций нефтепереработки и нефтехимии, изготовленных из стали 09Г2С.
1. Разработка и создание экспериментальной установки для испытаний на усталостную прочность (при поперечном изгибе), которая позволяет проводить испытания в диапазонах температур от 20 до 300 С, давлений от ОД до 5 МПа и частот от 1 до 40 об/мин. с автоматической регистрацией момента разрушения образца.
-
Изучение адсорбционного влияния среды на усталостную прочность стали 09Г2С при различных температурах и давлениях.
-
Анализ и сравнение расчетных и экспериментальных параметров долговечности в условиях адсорбционной усталости.
-
Разработка рекомендаций по совершенствованию методов расчета усталостной долговечности и остаточного ресурса оболочковых конструкций, изготовленных из стали 09Г2С, с учетом влияния условий эксплуатации.
1. Изучено'совместное влияние давления, температуры и среды на
адсорбциоігао-усталостную прочность конструкционных материалов на
примере стали 09Г2С.
2. Установлена область малоцикловой усталости стали 09Г2С в
пределах которой необходимо корректировать расчетные формулы с целью
объективной оценки долговечности оболочковых конструкций нефтехимии и
нефтепереработки.
1. Разработана и создана экспериментальная установка для испытаний на малоцикловую усталость одновременно пяти цилиндрических образцов по схеме поперечного изгиба с частотой прилагаемой нагрузки от 1 до 40 циклов в минуту. Испытания могут проводиться в средах, применяемых в нефтепереработке и нефтехимии, в диапазонах температур от 20 до 300С и давлений от 0,1 до 5МПа.
2. На основе полученных экспериментальных данных установлен
поправочный коэффициент к расчетным зависимостям (ГОСТ 25.859),
учшывающий условия эксплуатаяии (температура, давление, среда)
оборудования.
3. Уточнены расчетные математические модели для более
объективной оценки усталостной прочности оболочковых конструкций
предприятий нефтепереработки и нефтехимии.
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на П-й Всероссийской научно-технической конференции "Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность" (Уфа, 1996), 1-м Международном симпозиуме "Наука и технология углеводородных дисперсных систем" (Москва ГАНІ" им. И.М. Губкина, 1997), научно-практической конференции "Проблемы защиты окружающей среды на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии " (Уфа, 1997), научно-технической конференции " Проблемы машиноведения, конструїацюнньїх материалов и технологий " (Уфа, 1997), 48-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Уфа, 1997), 49-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Уфа, 1997), Международной научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России "(Уфа, 1998).
По материалам диссертации опубликовано семь работ.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ
