5.2. Определение напряженно-деформационного состояния оборудования.

Оценка напряженно-деформационного состояния (НДС) оборудования является основой для заключения о его работоспо­собности, безопасной эксплуатации и определении остаточного ресурса.

Исследования НДС проводятся аналитическими, экспери­ментальными и расчетно-экспериментальными методами.

Аналитические методы исследования НДС базируются на известной идеализации объекта исследования, свойств конструк­ционных материалов, режимов эксплуатации объекта. Они не учи­тывают изменение технического состояния объекта при эксплуа­тации (старения конструкционных материалов, прирабатываемости, перераспределения нагрузки между элементами конструкции, коррозию, износ и другие процессы деградации), а также широкую гамму режимов и условий эксплуатации. Вызывает определенные трудности расчет сложно-напряженного состояния объекта при наличии не всегда известных граничных условий или их изменения в процессе эксплуатации, изменения режимов и условий работы.

В основе традиционных методов расчета НДС сосудов,; аппаратов, технологических трубопроводов лежит теория тонко-, стенных оболочек. Эти методы нормализованы (см. список нормативно-технической литературы).

К более общим методам расчета НДС конструкций различной конфигурации, позволяющим рассчитывать НДС конструкций] отличающихся от правильных геометрических форм (с учетом; дефектов монтажа, мест коррозии, несплошностей и других дефектов) относятся методы граничных и конечных элементов.

Метод конечных элементов (МКЭ) относится к вариационно^ разностным приближенным методам решения задач поля. Сущност^ метода состоит в переходе от континуальной расчетной модели сплошного тела с дискретной модели, состоящей из конечных элементов простой геометрической формы (треугольников, тетраэдров и др.). Задача отыскания напряженно-деформационного поля в континуальной модели сводится к отысканию напряжений и деформаций в конечном числе узловых точек, соединяющих конечные элементы. Эти расчеты проводят с помощью ЭВМ по специальным программным комплексам. Однако и эти методы по: указанным причинам не всегда точно описывают напряженно: деформационное состояние объекта в условиях реальной эксплуатации. Поэтому экспериментальные методы исследования НДС являются единственной гарантией объективности наших знаний о техническом состоянии.

Наиболее широкое применение в экспериментальных исследованиях НДС нашли методы тензометрироваыия. Суть метода состоит в изменении электрического сопротивления проводника (проволочного или фольгового датчика) или полупроводникового элемента при его растяжении (сжатии). Изменение сопротивления проводника связано с деформацией формулой

В численном виде информацию о показаниях датчиков, хранить ее в памяти и выдавать ее в удобной для анализа и отчета форме. Тонзодатчики прикрепляются к поверхности объекта (обычно приклеиваются и ориентируются в направлении измеряемого напряжения. Тензодатчики могут изготавливаться в виде розетки, дозволяющей одновременно измерять напряжения в нескольких направлениях.

Требования к тензорезисторам и методам тензометрирования установлены следующей нормативной документацией:

ГОСТ 20420-91. Тензорезисторы. Термины и определения.

ГОСТ 21616-76. Тензорезисторы. Общие технические условия.

Р50-54-54-88. Расчеты и испытания на прочность. Экспериментальные методы определения напряженно-деформационного состояния элементов машин и конструкций. Метод наружной тензометрии энергетического оборудования.

Косвенно об уровне напряжений можно судить по изменению шгнитного поля напряженного тела. В этом случае необходимо знать корреляционную связь между параметрами магнитного поля и напряженным состоянием материала. Принцип работы такой измерительной аппаратуры основан на магнитоупругом эффекте ферромагнитных материалов, заключа­ющемся в том, что при внешнем силовом воздействии, вызывающем деформацию и напряжения, в материале происходит изменение намагниченности. Эти изменения характеризуются соответству­ющим уровнем электромагнитных импульсов (шумов Бакхаузена), возникающих при приложении внешнего магнитного поля.

Для качественной оценки напряженно-деформационного состояния используют также тензочувствительные покрытия, методы муара, интерферометрии, голографии. Широко приме­няется исследование НДС на моделях.

Информация об остаточной деформации элемента сосуда может . быть получена при изменении расстояния между реперными точками, линиями или по искажению сетки, нанесенной на поверхность объекта при проведении испытаний.

Суть расчетно-экспериментальных методов исследования НДС состоит в том, что ряд граничных условий, режимов нагружения, вибрационных характеристик объекта, а также напряженно-деформационно с состояние в ограниченном числе точек, находят экспериментальным путем. После чего проводится уточненный расчет конструкции в целом.

Нормативно-техническая и справочная литература по расчетам сосудов и аппаратов на прочность

ГОСТ 14249 -89Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

ГОСТ 24757-81 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность Аппараты колонного типа.

ГОСТ 24756-81 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность Определение усилий для аппаратов колонного типа о ветровых нагрузок и сейсмических воздействий.

ГОСТ 25221-81 Сосуды и аппараты. Днища и крышки сферически-неотбортованные. Нормы и методы расчета на прочность.

ГОСТ 25859-90 Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета к прочность при малоцикловых нагрузках.

ГОСТ 26158-84 Сосуды и аппараты из цветных металлов. Нормы и метод; расчета на прочность. Общие требования.

ГОСТ 26159-84Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.

ГОСТ 26202-84 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета обечаек и днищ от воздействия опорных нагрузок.

ГОСТ 26303-90 Сосуды и аппараты высокого давления. Шпильки. Метой расчета на прочность.

ГОСТ 27691-88 Сосуды и аппараты. Требования к форме представления расчетов на прочность на ЭВМ.

ГОСТ 26291-79 Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования.

РД 26687 Методические указания. Сосуды и аппараты стальные. Методы расчета на прочность с учетом смещения кроме сварных соединений, угловатости и некруглости обечаек.

РД 260187-86 Автоклавы. Методы расчета на прочность.

РД 26-015584 Аппараты выпарные. Нормы и методы расчета на прочность

РД 26-01 -162-87. Сосуды и аппараты из цветных металлов. Нормы расчета к прочность при малоцикловых нагрузках.

РД 26-01-164-88. Сосуды и аппараты алюминиевые горизонтальны установленные на седловые опоры. Нормы и методы расчеты на прочность.

РД 26—11-585Сосуды и аппараты из двухслойной стали. Нормы и методы, расчета на прочность.

РД 26-15-88 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность герметичность фланцевых соединений.

П и НАЭГ-7-002-86.Нормы и методы расчета на прочность оборудования трубопроводов атомных энергетических установок. – М., Энергоиздат, 1989.

Методика расчетной оценки статической прочности механически неоднородных сварных соединений с трещиноподобными дефектами. -Уфа: ВНИИСПТнефть, 1988.

Расчеты на прочность в машиностроении. В 3-х томах. Под ред. С.Д.Пономарева. - М.: Машгиз, 1956-59 гг.

Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. Справочник. - М.: Машиностроение, 1985.

Нормы расчета на прочность элементов реакторов, парогенераторов, сосудов и трубопроводов атомных электростанций, опытных и исследовательских ядерных реакторов и установок. - М.: Металлургия, 1973.

PД 24.200.17-90. Сосуды и аппараты. из титана. Нормы и методы расчета на прочность.

РД 26-02-62-88. Нормы и методы расчета на прочность элементов сосудов и аппаратов, работающих под давлением сред, вызывающих сероводородное коррозионное растрескивание. М.: ВНИИНЕФТЕМАШ, 1988.

Методические указания по расчетной оценке и снижению динамических воздействий на конструкции технологического оборудо­вания. (МУ-РВ-1-86). - Миннефтехимпрпом СССР.

ОСТ 108.031.08-85 - ОСТ 108.031.10-85, ОСТ 108.031.02-75. Котлы стацио­нарные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность. - М.: Минэнергомаш, 1987.

ГОСТ 24755-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и закрепления отверстий.

РД 50-261-81. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. РД50-398-83. "

РДРТМ 26-01-96-83. Крышки и днища плоские круглые с радиальными ребрами жесткости сосудов и аппаратов. Метод расчета на прочность.

РД 50-672-88. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Классификация видов излома металлов.

ОСТ 26-1046-87. Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность. - ИркутскНИИхиммаш.

ОСТ-2&-01-949-80. Сосуды и аппараты стальные эмалированные. Нормы и методы расчета на прочность.

0СT-26-04-2585-86. Техника криогенная и криогенно-вакуумная. Сосуды и ка­меры. Нормы и методы расчета на прочность, устойчивость и долговечность сварных конструкций.

РД 24.200.17-90. Сосуды и аппараты из титана. Нормы и методы расчета на прочность. М.: НИИХИММАШ.

РД 24.200.18-90. Сосуды и аппараты. Выбор параметров упрочняющей обработки. Метод расчета на прочность с учетом упрочения. -УкрНИИхиммаш.

РД 24.200.21-91. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность элементов плавающих головок кожухотрубных теплообменных аппаратов. - М.: ВНИИНЕФТЕМАШ.

РД 26-6-87. Методические указания. Сосуды и аппараты стальные

Методы расчета на прочность с учетом смещения кроме» сварных соединений, угловатости и некруглости обечаек.

РД 26-14-88. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность Элементы теплообменных аппаратов. - М.: ВНИИНЕФТЕМАШ

РД 26-15-88. Нормы и методы расчета на прочность фланцевьи

соединений сосудов и аппаратов. - М.: НИИХИММАШ.

РД 26-16-88. Сосуды и аппараты. Метод расчета напряжений в месте

пересечения патрубков с обечайками и днищами. ЛенНИИхиммаш.

РД 24.201.11-90. Сосуды и аппараты алюминиевые. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий при малоциклов нагрузках. - ЛенНИИхиммаш.

РД 24.201.12-90. Теплообменники с витыми трубами и жестким сердечников цельносварные, однотопочные. Нормы и методы расчета нг прочность. - ЛенНИИхиммаш.

РД 26-01-55-84. Аппараты выпарные. Нормы и методы расчета на прочность.

РТМ 26-01-58-73. Аппараты теплообменные спиральные. Методы расчета н; прочность.

РД РТМ 26-01-86-88. Аппараты теплообменные пластинчатые. Метод расчета нг прочность и герметичность.

РД РТМ 26-01-96-83. Крышки и днища плоские круглые с радиальными ребрам жесткости сосудов и аппаратов. Методы расчета н; прочность.

РТМ 26-01-97-77, ГОСТ 27691-88. Расчет на прочность сосудов и аппаратов Требования к форме представления расчетов к технически документ; и, выполняемых с применением ЭВМ.

РД 26-01-169-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность днищ в местах крепления опор-стоек.

РД 26.260.009-92. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность цилиндрических обечаек и выпуклых днищ в места) присоединения штуцеров при внешних статических нагрузках. - М.: НИИХИММАШ.

РД 301.09-9-11-91. Сосуды и аппараты. Методика расчета напряжений в соеди нениях штуцеров с обечайками и днищами, работающих по; давлением. - ЛенНИИхиммаш.

РД 26-02-62-88. Нормы и методы расчета на прочность элементов сосудов» аппаратов, работающих под давлением сред, вызывающие сероводородное коррозионное растрескивание под напряжением. – ВНИИНЕФТЕМАШ

РТМ 26-02-65-87.

Расчет на прочность элементов аппаратов воздушне охлаждения высокого давления. - ВНИИНЕФТЕМАШ.

P.TM 02-67-83.

Методика расчета на прочность элементов пече< работающих под давлением.

Оборудование холодильное. Нормы расчета на прочноа-стальных аппаратов с цилиндрическими обечайками • выпуклыми днищами. - ВНИИХОЛОДМАШ. -

РД 24.207.04-90.

Арматура трубопроводная. Корпуса и крышки. Методически указания по расчету допускаемых напряжений и методи> оценки прочности. - НТИЦ.

^NSI/ASME В 31.3. ASME Code for Pressure Piping. Cnemical Plant and Petroleir Refinery Piping. - N.Y.

ASME. Boileer and pressure vessel code. Section lll& Part I. 1974.