Введение к работе
В настоящее время обеспечение безопасности эксплуатации труб печей пиролиза основано на применении средств технической диагностики, которые позволяют с достаточной точностью определять расположение, тип и размеры повреждения стенок. Вопросы, связанные с определением реальной опасности выявленных дефектов и предельными сроками их устранения, пока разработаны не в полной мере.
Для экспертизы привлекаются высококвалифицированные специалисты, проводящие, как правило, субъективную оценку на основе своего значительного производственного опыта.
В этой связи актуальным становится создание обобщенной методики оценки опасности таких концентраторов напряжений, как отложение кокса на внутренней поверхности и появление ремонтных сварных соединений, так как в основном эти причины приводят к выходу из строя змеевиков, которые являются наиболее ответственной частью печи.
Анализ различных типов дефектов и всего многообразия соответствующих им расчетных схем, показал, что получить приемлемо точную оценку напряженно-деформированного состояния в зоне локальных концентраторов напряжений различных типов при общей постановке задачи можно только с использованием численного метода расчета. Был выбран метод конечных элементов как один из наиболее общих методов решения инженерных задач.
Многократные расчеты показали устойчивость работы алгоритмов метода -конечных элементов при анализе напряженно-деформированного состояния с учетом реальных упругопластических свойств материала.
Поэтому следует признать актуальным и отвечающим потребностям промышленной практики исследование, посвященное анализу напряженно-деформированного состояния цилиндрических оболочек с такими концентраторами напряжений, как локальное отложение кокса и наличие ремонтных свар-
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ} БИБЛИОТЕКА ] СПсирбург ОЭ №а/
ных соединений, позволяющее оценивать несущую способность таких оболочек.
Совершенствование метода расчета змеевика печи пиролиза с учетом локальных концентратов напряжений в условиях пиролиза.
1 Проведение микроструктурных и рентгеноструктурных исследований
для изучения механизмов появления локальных дефектов в змеевиках печей
пиролиза.
2 Изучение влияния ползучести на накопление остаточной деформации в
змеевике печи.
-
Изучение влияния толщины кокса на напряженно-деформированное состояние змеевика печи..
-
Изучение влияния ремонтных сварных, соединений на напряженно-деформированное состояние змеевика печи пиролиза.
-
Создание методики оптимизации конструкции змеевика в процессе ремонта с учетом реальных условий работы.
1 Сформулирована и решена методом конечных элементов задача по
оценке напряженно-деформированного состояния трубчатого змеевика печи
пиролиза углеводородов нефти с учетом локальных концентраторов напряже
ний в реальных условиях работы. Показано, что на границах зоны отложения
кокса толщиной 1 мм коэффициент концентрации напряжений варьируется в
пределах 2-5-3,2 и возрастает с увеличением толщины кокса.
2 Определены опасные расстояния от ремонтного сварного соединения в
змеевике трубы печи пиролиза.до двойника. Показано, что на расстоянии
0,017+0,15 длины трубы от двойника сварной шов ведет себя как пластический
шарнир, вэтой зоне возможно появление значительных пластических деформа-
5 ций, которые могут привести к потере устойчивости труб змеевика печи, и на расстоянии 0,15 длины трубы от двойника наблюдаются максимальные деформации.
3 Установлено, что причиной местной потери устойчивости формы змеевика в виде сферообразной выпуклости является локальное отложение кокса на внутренней поверхности трубы, вызывающее местный перегрев и диффузию углерода в металл, образование карбидов никеля, ОС-фазы, выпадение а-фазы с дальнейшим ее распадом на Fe и Сг. Вследствие этого происходит изменение структуры металла и напряженно-деформированного состояния в данной зоне, приводящее к локальному изменению геометрии трубы, которое может стать причиной разрушения змеевика.
Разработанные в результате комплексных, исследований труб змеевика печей пиролиза при участии аспиранта кафедры «Машины и аппараты химических производств» Уфимского государственного нефтяного технического университета Симарчук А.С. рекомендации по отбраковке участков-трубчатого змеевика печей пиролиза с наличием локальных дефектов геометрии.сферического типа во избежание развития трещин, и как следствие, разрушения змеевика переданы в ОАО «Уфаоргсинтез».
Основное содержание работы докладывалось и обсуждалось на 52-й, 53-й, 54-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ в 2001,2002,2003 годах.
Основное содержание диссертации опубликовано в 13 публикациях, в том числе 7 статьях, 6 тезисах докладов.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ
