Задать вопрос

Задайте вопрос надзорным органам

Календарь новостей

январь 2021

пн вт ср чт пт сб вс
 
 
 
 
1
 
2
 
3
 
4
 
5
 
6
 
7
 
8
 
9
 
10
 
11
 
12
 
13
 
14
 
15
 
16
 
17
 
18
 
19
 
20
 
21
 
22
 
23
 
24
 
25
 
26
 
27
 
28
 
29
 
30
 
31
 

Номера в бесплатном доступе

Выставки

Партнеры

Энергетика и промышленность России - информационный портал

«Любимый город может спать спокойно, и видеть сны, и зеленеть среди весны»... Строки из песни о любимом городе очень созвучны самому внимательному и ответственному отношению градообразующего предприятия — ПАО «Нижнекамскнефтехим», входящего в ГК «ТАИФ», к экологии города Нижнекамска и Нижнекамского района.

Статья находится в свободном доступе благодаря ПАО «Нижнекамскнефтехим»
Куфонин Николай Александрович, начальник участка по эксплуатации ГРС Пермской ЛЭС Пермского ЛПУМГ

В г. Перми завершен масштабный капитальный ремонт газораспределительной станции «Соболи» (ГРС «Соболи»). 

Статья находится в свободном доступе благодаря ООО «Газпром трансгаз Чайковский»

В декабре исполняется ровно год, как «Татнефть» присоединилась к Глобальному договору ООН. Таким образом, Компания поддержала самую значимую международную инициативу в области устойчивого развития. О том, что означает участие в Глобальном договоре, мы побеседовали 
с корпоративным консультантом генерального директора ПАО «Татнефть» Натальей Дорпеко. 

Статья находится в свободном доступе благодаря ПАО «Татнефть»

Свежий номер

№ 12 (165), декабрь, 2020
В номере:

Теги

Определение остаточного ресурса деталей сложной конфигурации, работающих под давлением

Номер журнала: 

Рубрика: 

ЗАО «Динамика»: 

ГАТАУЛЛИН Т.Т., 
генеральный директор — 
эксперт в области промышленной безопасности, к.т.н.;

ГАЛИЕВ Р.М., 
эксперт в области промышленной безопасности, к.т.н.;

ИЛЬИН А.Г., 
заместитель генерального 
директора по ЭПБ;

ЛЕКОМЦЕВ А.Л., 
инженер-конструктор I категории, эксперт в области промышленной безопасности;

НИКОЛАЕВ М.Н., 
ведущий инженер, эксперт в области промышленной безопасности

Расчеты на прочность и определение остаточного ресурса трубопроводов и сосудов, работающих под давлением, в том числе под высоким давлением, достаточно хорошо разработаны и приведены в различной НТД [1-6]. Необходимо отметить, что ГОСТ Р 52857.6-2007 можно использовать при расчетах малоцикловой прочности, если материал детали имеет предел усталости σ-1 ≤ 280 МПа. Однако эти методики не позволяют рассчитать детали с учетом реальных дефектов.
Сравнение результатов расчетов, выполненных в программе Ansys и по НТД, представлено в таблице 1. Для проверки адекватности моделей были проведены расчеты на прочность трубы ∅100 х 30 (сталь 34ХН1М, σв20 = 1010 МПа, σт20 = 858 МПа, δ = 20 %, ψ = 68 %) при давлениях 50 и 150 МПа.
Как видно из таблицы, численное решение хорошо согласуется с расчетами, проведенными по НТД. 
С целью определения влияния дефектов на остаточный ресурс трубы были проведены расчеты при давлении P = 150 МПа и t = 20 °С. Формы и размеры дефектов показаны на рис. 1: дефект «А» в виде протертости, полученной в результате трения об опору; дефект «Б» в виде условно зарождающейся трещины. 
РД РТМ 26-01-126-80 (далее РД) не позволяет с необходимой точностью рассчитать трубу на прочность с вышеприведенными дефектами, поэтому расчеты проведены с уменьшением толщины стенки на величину дефекта. Результаты расчетов представлены в таблице 2. 
Из таблицы видно, что при расчете на прочность детали, работающей под внутренним давлением, с дефектами на наружной поверхности можно пользоваться РД, так как максимальные амплитуды напряжений в трубе при расчете с дефектом «А» по Ansys и РД практически совпадают, а напряжения, возникающие в зоне дефекта «А», на наружной поверхности трубы не являются определяющими при расчете на прочность. 
Как известно, в деталях, работающих под давлением, максимальные напряжения возникают на внутренней поверхности. Как видно из таблицы 2, в случае расчета трубы с дефектом «Б» определяющими являются напряжения в районе дефекта. Таким образом, любой дефект внутри детали будет приводить к снижению прочности и допускаемого числа циклов нагружения. Поэтому при наличии дефекта на внутренней поверхности требуется более точное определение возникающих напряжений.
Допускаемое число циклов нагружения определено с учетом расчетных значений амплитуд напряжений σа по РД РТМ 26-01-126-80.
где σ1, σ2, σ3 — главные напряжения в рассматриваемой точке, МПа;
max σпр — максимальные приведенные напряжения, МПа;
σа — амплитуда приведенных напряжений, МПа; 
[N] — допускаемое число циклов нагружения.
При расчете на прочность деталей сложной конфигурации (корпуса клапанов, детали трубопроводов, цилиндры насосов и компрессоров) невозможно использовать НТД, и в таких случаях необходимо использовать расчетные программные комплексы. 
В качестве примера рассмотрим расчет тройника, работающего под давлением (сталь 34ХН1М, P = 150 МПа). При диагностировании были обнаружены дефекты на поверхности пересечения каналов: «дефект 1» возник в процессе изготовления в результате механической обработки вертикального канала, а «дефект 2» в виде забоины диметром 3 мм и глубиной 0,5 мм появился во время эксплуатации, при механической очистке внутреннего пространства от продукта. Расчетная схема тройника представлена на рис. 2. Для оценки влияния коррозионного износа внутренней поверхности выполнен расчет с увеличением внутреннего диаметра на 1 мм.
Для расчета тройника была создана трехмерная модель и импортирована в Ansys. Так как модель симметрична по плоскостям XY и YZ, то в расчете используется четверть от целой модели с заданием симметричности по данным плоскостям. Конечно-элементная модель со сгенерированной сеткой представлена на рис. 3. Для получения более точных результатов расчета в районе дефектов сетка была создана более плотной.
Результаты расчета тройника представлены на рис. 4 и в таблице 3.
Расчеты показали, что максимальные напряжения возникают на внутренней поверхности пересечения каналов, и они возрастают при появлении забоин, рисок или других дефектов, что приводит к снижению допускаемого количества циклов нагружения. Равномерный коррозионный износ практически не влияет на срок службы таких деталей.
По результатам проведенного сравнительного анализа рекомендуется: 
- при диагностировании оборудования, работающего под высоким давлением, обращать особое внимание на внутренние поверхности, в особенности на места пересечения каналов;
- даже при наличии небольших дефектов на внутренней поверхности деталей проводить расчет на прочность с помощью систем конечно-элементного анализа и определять допускаемое количество циклов нагружения.

Литература
1. ГОСТ Р 55600-2013. Трубы и детали трубопроводов на давление свыше 100 до 320 МПа. Нормы и методы расчета на прочность.
2. ГОСТ Р 52857.6-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках.
3. РД РТМ 26-01-126-80. Сосуды и аппараты на давление свыше 100 до 500 МПа (свыше 1000 до 5000 кгс/см2). Нормы и методы расчета на прочность.
4. РД РТМ 26-01-44-78. Детали трубопроводов на давление свыше 100 до 1000 кгс/см2 (свыше 9,81 до 98,10 МПа). Нормы и методы расчета на прочность.
5. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок.
6. СТ ЦКБА 024-2006. Определение остаточного ресурса и показателей надежности арматуры. 

Все статьи рубрики

Похожие статьи

Постановлением Правительства РФ от 16.09.2020 г. № 1479 «Об утверждении Правил противопожарного режима в Российской Федерации» ужесточены требования к использованию фейерверков и салютов. 
Теперь в домах запрещается использовать пиротехнику за исключением хлопушек и бенгальских огней.

Статья находится в свободном доступе благодаря Журнал «ПЭБОТ»