Введение к работе
Актуальность работы. Анализ аварийных ситуаций, возникающих на нефтеперерабатывающих заводах, показывает, что их развитие по причине хрупкого разрушения элементов оборудования приводит к многочисленным человеческим жертвам и экологическим катастрофам. Исследованием природы хрупкого разрушения металла оборудования занимаются многие научные центры и организации, однако до сих пор проблема раннего диагностирования хрупкого разрушения не решепа. В связи с этим исследования, направленные на разработку методов оценки безопасной эксплуатации оборудования на основе анализа склонности металла к хрупкому разрушению, являются актуальными. Это отражено в паспорте специальности 0526.03 "Пожарная и промышленная безопасность", одним из приоритетных направлений которой является разработка методов оценки и прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации технических устройств сложных технических систем опасньк производственных объектов.
Для определения причин возникновения хрупкого разрушения металла оборудования необходимо создавать и развивать методы реализации и идентификации хрупкого состояния металла. Одним из приоритетных направлений материаловедения, является установление закономерностей и критериев оценки разрушения материалов от действия механических нагрузок и внешней среды (паспорт специальности 05.02.01 "Материаловедение"). Следовательно, проблема обеспечения безопасной эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли путем предупреждения развития хрупкого разрушения металла оборудования носит междисциплинарный характер.
Обеспечение безопасной эксплуатации оборудования и конструкций возможно только па основе получения и анализа объективных инструментальных данных о фактическом состоянии материалов и конструкций. В связи с этим специалисты все больше внимания уделяют методам и средствам диагностики, позволяющим количественно оценить уровень деградации материалов. В настоящее время разработано несколько методов диагностики технического состояния металла оборудования, основанных на использовании взаимосвязи изменения механических и электрофизических свойств металлов. Но они не позволяют однозначно идентифицировать текущее состояние из-за сложности процессов, протекающих в
металле оборудования при эксплуатации і абраб<иадітофщдс|щощей диагностической
БИБЛИОТЕКА !
информации.
СПетервдаг <^к»(
Одним из возможных путей решения данной проблемы является подход, основанный на анализе отклика системы '*элекгромагаитяый преобразователь (ЭМП) - металл" на типовое возмущающее воздействие. Данный подход позволяет устанавливать количественные критерии разрушения металла.
В связи с вышеизложенным целью работы является обеспечение безопасной эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли с использованием метода количественной оценки предельного состояния металла оборудования с применением электромагнитного метода контроля.
Задачи исследования:
- изучение условий возникновения и развития хрупкого разрушения металла оборудо
вания нефтегазовой отрасли;
исследование зависимости частотных и динамических характеристик системы "элекггюмагнитный преобразователь - металл" от изменения механических и электрофизических свойств конструкционных сталей;
создание математической модели взаимосвязи электрофизических и механических свойств металла в операторной форме;
определение числовых значений математической модели взаимосвязи механических и электрофизических свойств металла, состаетствующих его предельному состоянию;
разработка метода количественной оценки и прогнозирования развития хрупкого разрушения металла оборудования, работающего в условиях статического и циклического режимов нагружения.
Методы исследования. Для исследования взаимосвязи электрофизических и механических свойств конструкционньк сталей, частотных и динамических характеристик системы 'ЭМП - металл" применялся автоматизированный измерительный комплекс (АИК) на базе персонального компьютера с использованием электромагнитных преобразователей. Оценка погрешностей результатов проводимых измерений осуществлялась методами теории вероятностей и математической статистики.
Научная новизна
1 Показана возможность применения электромагнитного метода контроля, основанного на анализе переходных процессов системы "ЭМП - металл" для оценки и прогнозирования развития предельного состояния металла оборудования нефтегазовой отрасли.
-
Получена математическая модель, описывающая взаимодействие электромагнитной волны с металлической средой, и определены области числовых значений на комплексной плоскости, соответствующие предельному состоянию металла.
-
Получена карта динамики разрушения для низколегированной конструкционпой стали 09Г2С, на которой выделены области, соответствующие различным видам разрушения (хрупкое, квазихрупкое и вязкое). Карта позволяет количественно оценивать предельное состояние конструкционных сталей феррито-перлитного класса
Теоретическая и практическая ценность
Разработана методика количественной оценки предельного состояния металла оборудования для переработки углеводородного сырья с применением электромагнитного метода контроля. Данная методика принята к внедрению на ОАО "Салавашефтеоргсиятез".
Разработаны локальные накладные и проходные электромагнитные преобразователи, а также программные методы выделения и обработки сигнала электромагнитного преобразователя, позволившие во многом упростить и повысить точность процесса измерения при электромагнитном методе контроля металла оборудования.
Разработаны учебные лабораторные стенды для изучения электрофизических свойств конструкционных сталей, которые используются при проведении лабораторных занятий по дисциплине "Материаловедение и технология консірукционньк материалов".
Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Всероссийской молодежной научно-технической конференции "Проблемы современного энергомашиностроения" (г. Уфа, 2002 г.); TV Конгрессе нефтегазопромьпплен-ников России (г. Уфа, 2003 г.), заочной электронной конференции "Приоритетные направления развития науки, технологий и техники" (, 2004 г.); П Международной научной конференций "Научное сообщество и современность" (Турция, 2004 г.); научно-практической конференции "Современное состояние процессов переработки нефти", проходившей в рамках ХП Международной выставки "Нефть. Газ. Технологии-2004" (г. Уфа, 2004 г.); 54-й, 55-й, 56-й конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, Уфа, УГНТУ; П Международной научно-практической конференции "Ашировские чтения" (Самара, 2004 г.); \ТП республиканском конкурсе научных работ студентов и аспирантов вузов РБ "Безопасность жизнедеятельности" (Уфа, 2004 г.); VTTT республиканской научной конференции студентов и аспирантов "Новые математические методы и компьютерные технологии в проектировании, производстве и научных исследованиях" (г. Гомель, Бела-
русь, 2005 г.); Международасйнаучно-праіаическойконференщш^
и нефтехимия - 2005", проходившей в рамках VI Конгресса нефтегазопромыпшснников
России, (г. Уфа, 2005 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 32 работы, в том числе был получен патент на изобретение (Пат. 2204131)и2 сертификата на программные разработки (№3175, №3176).
