Безопасности конструкций

Предназначена для специалистов, занимающихся вопросами прочности, надежности и безопасности эксплуатации оборудования объектов нефтяной, газовой, нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Может быть полезной для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

Под критическими понимаются трещины, которые при данном давлении могут остаться в элементах оборудования, но могут и вызвать разгерметизацию или разрушение. За расчетные параметры при оценке ресурса взяты критические размеры трещин, в частности, критическая глубина продольной несквозной протяженной трещины. В результате расчеты дают нижнюю оценку долговечности (время или число циклов до разрушения), обеспечи-. вающие запас долговечности и безопасности эксплуатации. Кроме того, при оценке долговечности исходят из возможности реализации в вершине трещин таких условий, при которых достигается максимальная степень ме-ханохимических процессов и коррозии. Использование таких жестких условий и допущений (дающих запас прочности) позволяет принимать коэффициенты запаса проч-

Картеры. Для обеспечения возможности непрерывного обильного смазывания цепи, защиты от загрязнений, бесшумности работы и дя обеспечения безопасности эксплуатации пенные передачи заключают в картеры (рис. 12.7).

Диагностика технического состояния и оценка ресурса аппаратов являются специальной дисциплиной, на базе которой формируются знания по обеспечению надежности и безопасности эксплуатации длительно проработавших сварных конструкций оболочкового типа. К числу отличительных черт нефтеперерабатывающих и нефтегазохимических производств следует отнести наличие значительной доли потенциально опасных объектов, выработавших проектный срок эксплуатации или не имеющих расчетного срока эксплуатации. Износ основного технологического нефтегазохимического оборудования достиг 80-90%, и оно естественно нуждается в замене. Поддерживать работоспособное состояние оборудования не представляется возможным без решения проблем диагностики современными достоверными методами и оценки остаточного ресурса. Параметры эксплуатации такого оборудования (рабочая температура и давление, рабочая среда и т.д.) охватывают очень широкие интервалы и весьма различны по воздействию на материал. Им присуще разнообразие по конструктивным оформлениям и по применяемым методам формоизменяющих операций при изготовлении. В процессе эксплуатации в металле конструктивных элементов оборудования происходит постепенное накопление необратимых повреждений и по истечении определенного времени возможны преждевременные их разрушения.

ния безопасности эксплуатации сосудов и трубопроводов различного назначения. В процессе эксплуатации в металле конструктивных элементов происходит постепенное накопление необратимых повреждений и по истечении определенного времени (tp) возможны разрушения, вызывающие в большинстве случаев катастрофические последствия. Процессы накопления повреждений в металле усиливаются в зонах концентрации напряжений, которыми являются дефекты металлургического, строительно-монтажного и эксплуатационного характера. В связи с этим очень важно своевременно обнаружить и ликвидировать дефекты в элементах конструкций.

Даны методы оценки работоспособности конструктивных элементов по данным диагностической информации, которые являются основой нормирования характеристик безопасности эксплуатации сосудов и трубопроводов различного назначения.

Современная экологическая проблема в нашей стране и за рубежом ставит в число актуальных вопросы обеспечения безопасности эксплуатации сосудов и трубопроводов различного назначения. В процессе эксплуатации в металле конструктивных элементов происходит постепенное накопление необратимых повреждений и по истечении определенного времени возможны разрушения, вызывающие в большинстве случаев катастрофические последствия. Процессы накопления повреждений в металле усиливаются в зонах концентрации напряжений, которыми являются дефекты металлургического, строительно-монтажного и эксплуатационного характера. В связи с этим очень важно своевременно обнаружить и ликвидировать дефекты в элементах конструкций.

В настоящей работе приведены некоторые результаты экспериментального и теоретического исследования напряженно-деформированного состояния в области наиболее характерных дефектов в элементах трубопроводов и сосудов. Даны методы оценки прочности элементов с дефектами ( например, коррозионные повреждения, смещение кромок, подрезы и др. ), которые могут быть использованы при нормировании безопасности эксплуатации сосудов и трубопроводов.

Полагается, что в элементах оборудования имеются трещины, размеры которых изменяются в широких диапазонах: от размеров, соответствующих разрешающей способности средств диагностики до критических, зависящих от параметров испытаний и эксплуатации. Под критическими понимаются трещины, которые при данном давлении могут остаться в элементах оборудования, но могут и вызвать разгерметизацию или разрушение. За расчетные параметры при оценке ресурса взяты критические размеры трещин, в частности, критическая глубина продольной несквозной протяженной трещины. В результате расчеты дают нижнюю оценку долговечности (время или число циклов до разрушения), обеспечивающие запас прочности и безопасности эксплуатации. Кроме того, при оценке долговечности исходили из возможно"''"; реализации в вершине трещин таких условий, при которых достигается максимальная степень механохимических процессов и коррозии.

Нефтеперерабатывающее производство представляет собой сложнейший комплекс технологического и вспомогательного оборудования самого различного назначения - теплообменники, реакторы, колонные аппараты, насосы, трубопроводы и т.д. Все это оборудование работает длительное время в жестком эксплуатационном режиме и является источником повышенной опасности, поскольку продукты переработки углеводородного сырья в своем большинстве относятся к токсичным, пожаро- и взрывоопасным. Все это обуславливает повышенные требования по надежности и безопасности эксплуатации технологического нефтегазового оборудования. Следует отметить, что вопросы теории и практики надежности относятся к ряду наиболее сложных научных направлений, объединяющих большое количество узких технических дисциплин - математическую статистику, механику разрушения, статистическую физику, ма-териаловедение, физику твердого тела и др. В свою очередь понятия и методы теории надежности носят универсальный характер и применимы к объектам и системам различной природы.

предложенный метод повышения работоспособности сварных элементов нефтехимического оборудования позволяют без существенных затрат на проведение ремонта обеспечивать условия безопасности эксплуатации нефтехимического оборудования в заданный срок последующей работы;

Самолеты отличаются от других транспортных средств невысоким коэффициентом безопасности конструкций и высоким отношением массы к мощности. Последнее достигается использованием материалов с высокими удельными характеристиками и современных методов проектирования. Принято считать, что современным требованиям удовлетворяет лишь такая конструкция гражданского самолета, которая, соответствуя многочисленным нормативам по скорости, безопасности и экономике, обеспечивает полную грузоподъемность, равную 40—50% взлетной массы.

работку конструктивных мер, применение специальных объемно-планировочных решений и противопожарных устройств, использование конструктивных мер и способов повышения огнестойкости и пожарной безопасности конструкций, снижение пожарной опасности материалов. Однако, применительно к строительным конструкциям термин "огнезащита" имеет более конкретное значение, состоящее в повышении их огнестойкости и пожарной безопасности за счет использования разного рода конструктивных способов и приемов, огнезащитных составов. Наиболее широко их применяют для огнезащиты деревянных и металлических конструкций.

В отношении безопасности конструкций машины и станки для производств, не подходящих под действие специальных обязательных постановлений и правил НКТ, должны быть снабжены ограждениями и приспособлениями, удовлетворяющими следующим требованиям (из постановления НКТ СССР от 11 февраля 1926 г. № 32/314).

1 В данной работе практически не используются основные понятия теории надежности конструкций (вероятность безотказной работы, риск отказа и интенсивность потока отказов). Существует точка зрения [8], согласно которой понятие ресурса гораздо более содержательно для конструкций, отказы которых связаны с накоплением повреждений и пластических деформаций. Подход, основанный на понятии ресурса, позволяет более полно описать все этапы технической эксплуатации. Подход целесообразно использовать для уникальных конструкций, например, для оценки надежности и безопасности конструкций на стадии эксплуатации, когда понятие остаточного ресурса приобретает первостепенное значение.

В настоящей книге проблема обеспечения ресурса рассмотрена в контексте системной технологии как часть проблемы обеспечения ресурса, надежности и безопасности конструкций во время эксплуатации АЭС.

Более полно системный подход к проблеме обеспечения ресурса, надежности и безопасности конструкций во время эксплуатации АЭС и системная технология рассмотрены в публикациях [2, 3, 23, 27, 28 и др.].

Выше была показана эффективность практического применения новых методов и технологий при решении отдельных ресурсных задач, возникавших во время эксплуатации АЭС. Очевидно, что широкое промышленное внедрение указанных методов и технологий на АЭС позволит принципиально изменить ситуацию с обеспечением ресурса, надежности и безопасности конструкций действующих АЭС. Необходимость такого внедрения определяется принципиальными недостатками существующей технологии ресурсного проектирования и организации эксплуатационного контроля, которые приводят к:

Оценки показывают, что реорганизация существующей системы контроля и обеспечения ресурса на АЭС на основе описанных выше методов и технологий, выполненная на единой методологической основе системного подхода к проблеме обеспечения ресурса, надежности и безопасности конструкций действующих АЭС [28], позволит получить следующие результаты.

Были созданы методы экспериментального исследования сопротивления усталости элементов и натурных конструкций, разработана система обеспечения безопасности конструкций по условиям усталости (включая и нормативные требования), создана и внедрена методика, включающая расчет усталостной долговечности и проектирования конструкций на заданный ресурс.

Экономическая эффективность технических решений, обеспечивающих заданный уровень безопасности конструкций, выполняется с учетом остаточной стоимости действующего оборудования и прогноза цен в условиях инфляции.

последовательно выполняется для всех участков газопровода (ступеней). На последнем шаге, соответствующем начальному участку реконструируемого газопровода, будет получен набор значений валовой производительности газопровода. Среди этих значений будет находиться значение, приближенно равное валовой производительности газопровода. Степень такого приближения регулируется уровнем дискретности значений товарной производительности при формировании начальной шкалы. По значениям производительностей JV-й шкалы, наиболее близких к валовой производительности, восстанавливаются технические решения, обеспечивающие максимум экономического эффекта при заданном уровне безопасности конструкций газопровода.