Требования к оформлению отчета

Отчет о проделанной работе должен быть выполнен в рукописном виде на листах формата А4. Вариант задания, выданный преподавателем, прикрепляется к работе после титульного листа и сдается вместе с работой.

Отчет о проделанной работе должен содержать:

1) Титульный лист;

2) Прикрепленный вариант задания, выданный преподавателем;

3) Цель работы;

4) Расчет минимальной вероятной толщины стенки элемента, число замеров для которого равно или более 10;

5) Расчет и назначение отбраковочных толщин стенок основных конструктивных элементов сосуда (аппарата);

6) Расчет скорости равномерной коррозии основных конструктивных элементов сосуда (аппарата);

7) Расчет остаточного ресурса основных конструктивных элементов сосуда (аппарата);

8) Назначение остаточного ресурса сосуда (аппарата);

9) Выводы о проделанной работе.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Пример оформления титульного листа отчета о практической работе

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Технологические машины и оборудование»

Отчет о практической работе по дисциплине

«Техническое освидетельствование и оценка остаточного ресурса

на тему:

«Расчет остаточного ресурса при коррозионном повреждении сосудов

и аппаратов»

Выполнил: студент гр. МД 08-01	(подпись, дата)	И.И. Иванов
Проверил: ст. преподаватель, к.т.н	(подпись, дата)	А.В. Рубцов
Уфа 2012 г.

5 Практическая работа. Расчет остаточного ресурса при коррозионном повреждении технологических трубопроводов

Цель работы:

1. Определение остаточного ресурса технологического трубопровода при его коррозионном повреждении.

Общие положения

Прогнозирование остаточного ресурса трубопровода базируется на результатах обследования технического состояния, исследования механических свойств и микроструктуры металла, оценки фактической нагруженности основных несущих элементов трубопровода и гидравлического (пневматического) испытания пробным давлением.

Оценка остаточного ресурса определяется типом основного повреждающего фактора, действующего на элементы трубопровода.

Прогнозирование остаточного ресурса производится только для трубопровода, техническое состояние которого по результатам обследования и исследования механических свойств и структуры металла оценивается как удовлетворительное.

Оценка остаточного ресурса основных несущих элементов трубопровода, повреждающим фактором для которого является общая коррозия, производится по формуле (1):

Тост=К(S_ф–S_отб)/А_ф (1)

где Тост - остаточный ресурс элемента, годы;

S_ф - фактическая толщина элемента, мм;

S_oтб - отбраковочная толщина элемента, мм;

К - коэффициент, зависящий от категории и срока службы трубопровода без замены;

А_ф - фактическая скорость коррозионного и эрозионного износа, мм/год;

Для трубопроводов I категории, проработавших без замены:

- до 20-ти лет включительно - К=1,00;

- более 20-ти до 30-ти лет включительно - К=0,95;

более 30-ти лет - К=0,90.

Для трубопроводов II и III категорий, проработавших без замены:

- до 30-ти лет включительно - К=1,00;

- более 30-ти лет - К=0,95.

Для трубопроводов IV и V категорий, проработавших без замены:

- до 20-ти лет включительно и более - К=1,00.

Значение отбраковочной толщины может приниматься из паспорта или из расчета с учетом фактических свойств металла.

Трубы, детали трубопроводов и сварные швы, эксплуатируемые при температуре до 430 °С (включительно), подлежат отбраковке, если в результате ревизии окажется, что под действием коррозии и эрозии толщина стенки их уменьшилась и достигла значения, определяемого по формулам (2) и (3):

при (2)

при (3)

где _отб - толщина стенки трубы или детали трубопровода, при которой они должны быть изъяты из эксплуатации, мм;

n = 1,2 - коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе;

Р_раб - давление в трубопроводе, МПа;

D_н – наружный диаметр трубы или детали трубопровода, мм;

- нормативное сопротивление, равное наименьшему значению предела текучести при растяжении, сжатии и изгибе материала труб, принимаемое по государственным стандартам или техническим условиям на соответствующие виды труб, МПа (кгс/см²) (см. таблицу 1);

- нормативное сопротивление, равное наименьшему значению временного сопротивления разрыва материала труб, принимаемое по государственным, отраслевым стандартам и техническим условиям на соответствующие виды труб, МПа (кгс/см²) (см. таблицу1).

Примечание. Для электросварных труб, сваренных односторонним швом, значения и следует умножить на 0,8.

Бесшовные трубы являются наиболее качественными, поэтому их используют преимущественно для трубопроводов ответственного назначения, работающих под средним и высоким давлением.

Сварные трубы применяют для трубопроводов, работающих под низким и средним давлением; их широко используют особенно для трубопроводов с условным проходом свыше 400 мм.

Таблица 1 - Механические характеристики трубопроводных сталей

ГОСТ на трубы	Марка стали	МПа (кгс/мм2)	МПа (кгс/мм2)
8731-74	10	353(36)	216(22)
	20	412(42)	245(25)
	10Г2	471(48)	265(27)
8733-74	10	350(35)	206(21)
	20	412(42)	245(25)
	10Г2	421(43)	245(25)
10705-80 (в термообработанном состоянии)	10	333(34)	206(21)
	ВСт3сп	372(38)	225(23)
	20	412(42)	245(25)
10705-80 (без термообработки)	10	333(34)	Согласно сертификату или результатам испытаний
	ВСт3сп	392(40)
	15, 20	372(38)
550-75	20	431(44)	255(26)
	10Г2	470(48)	260(27)
	15Х5	392(40)	216(22)
	15Х5М	392(40)	216(22)
	15Х5ВФ	392(40)	216(22)
	15Х5М-У	588(60)	412(42)
	12Х8ВФ	392(40)	167(17)
9940-81	08Х18Н10Т	520(52)	Согласно сертификату или результатам испытания
	12Х18Н10Т	529(54)	226
	10Х17Н13М2Т	529(54)	226
9941-81	08Х18Н10Т	549(56)	216
	12Х18Н10Т	549(56)	216
	10Х17Н13М2Т	529(54)	216
ТУ 14-3-460-75	12Х1МФ	441(45)	260(26)

Примечание. Характеристики сталей, указанные в таблице, взяты из соответствующих государственных стандартов и технических условий на трубы.

- расчетное сопротивление материала труб и деталей технологических трубопроводов;

 - коэффициент несущей способности, который принимают равным: для труб - 1,0; для конических переходов - 1,0; для выпуклых заглушек (эллиптической формы) - 1,0; для отводов гладких и сварных  = 1,3 при R/D_н = 1;  = 1,15 при R/D_н = 1,5;  = 1,0 при R/D_н = 2 и более; для тройниковых соединений - по рисунку 1;

m₁ = 0,8 - коэффициент условий работы материала при разрыве труб;

m₂ - коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый в зависимости от транспортируемой среды (выбирается по таблице 2):

Таблица 2 – Коэффициент условий работы трубопровода

Среда	m2
Токсичные, горючие, взрывоопасные и сжиженные газы	0,60
Инертные газы (азот, воздух и т.п.) или, токсичные, взрывоопасные и горючие жидкости	0,75
Инертные жидкости	0,90

m₃ - коэффициент условий работы материала труб при повышенных температурах, принимаемый в зависимости от материала труб и рабочей температуры, °С (выбирается по таблице 3):

Таблица 3 – Коэффициент условий работы материала труб при повышенных температурах

Материал труб	m3
	От -70 до -40	От -39 до +100	+250	+430
Углеродистая сталь марок с порядковыми номерами 2, 3, 4 групп А и В (по ГОСТ 380-71)	-	1	0,85	0,75*
Углеродистая качественная конструкционная сталь марок 10, 15, 20 группы 1 по ГОСТ 1050-74	1	1	0,85	0,45
Низколегированные стали марок 09Г2С, 10Г2С1, 17ГС, 14ХГС, 10Г2СД, 15Г2С и 10Г2	1	1	0,85	0,45
Легированные стали марок 15Х5, 15Х5М, 15Х5М-У, 15Х5ВФ, 08Х13, 12MX, 12Х1МФ, 12Х18Н10Т, 12Х21Н5Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т, 10Х14Г14Н4Т, 08Х22Н6Т, 08Х18Г8Н2Т, 08Х21Н6М2Т	1	1	0,90	0,70
Значение коэффициента m3 соответствует рабочей температуре трубопровода 300 °С, выше которой углеродистые стали по ГОСТ 380-71 применять не рекомендуется. Примечание. Для промежуточных значений рабочей температуры коэффициент m3 определяют интерполяцией двух ближайших значений.

k₁ - коэффициент однородности материала труб (выбирается по таблице 4):

Таблица 4 – Коэффициент однородности материала труб

Материал труб	k1
Для бесшовных труб из углеродистой и нержавеющей сталей и для сварных труб из ненормализованной низколегированной стали	0,80
Для сварных труб из углеродистой и нержавеющей сталей и для сварных труб из нормализованной низколегированной стали	0,85

Трубы, детали технологических трубопроводов и сварные стыки, эксплуатируемые при температуре более +430 °С, подлежат отбраковке, если в результате ревизии окажется, что вследствие коррозии и эрозии толщина стенки их уменьшилась и достигла значения, определяемого по формуле (4):

(4)

где _отб - толщина стенки трубы или детали трубопровода, при достижении которой они должны быть изъяты из эксплуатации, см;

 - коэффициент несущей способности, принимаемый по указаниям, приведенным выше;

Р_раб - рабочее давление в трубопроводе, МПа (кгс/см²);

D_н - наружный диаметр трубы или детали трубопровода, см;

[] - номинальное допускаемое напряжение материала, которое выбирается в зависимости от рабочей температуры среды и марки стали по таблицам 5-7, МПа (кгс/см²).

Таблица 5 - Допускаемые напряжения для углеродистых и низколегированных сталей

Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С	Допускаемое напряжение , МПа (кгс/см2), для сталей марок
	ВСт3	20 и 20К	09Г2С, 16ГС, 17ГС, 16Г1С, 10Г2С1	10Г2
20	140 (1400)	147 (1470)	183 (1830)	180 (1800)
100	134 (1340)	142 (1420)	160 (1600)	160 (1600)
150	131 (1310)	139 (1390)	154 (1540)	154 (1540)
200	126 (1260)	136 (1360)	148 (1480)	148 (1480)
250	120 (1200)	132 (1320)	145 (1450)	145 (1450)
300	108 (1080)	119 (1190)	134 (1340)	134 (1340)
350	98 (980)	106 (1060)	123 (1230)	123 (1230)
375	93 (930)	98 (980)	116 (1160)	108 (1080)
400	85 (850)	92 (920)	105 (1050)	92 (920)
410	81 (810)	86 (860)	104 (1040)	86 (860)
420	75 (750)	80 (800)	92 (920)	80 (800)
430	71*(710)	75 (750)	86 (860)	75 (750)
440	-	67 (670)	78 (780)	67 (670)
450	-	61 (610)	71 (710)	61 (610)
460	-	55 (550)	64 (640)	55 (550)
470	-	49 (490)	56 (560)	49 (490)
480	-	46**(460)	53 (530)	46 (460)**

* Для расчетной температуры стенки 425 °С.

** То же 475 °С.

Примечания:

1. При расчетной температуре ниже 20 °С допускаемое напряжение принимают таким же, как и при температуре 20 °С, если допускается применять материал при данной температуре.

2. Для промежуточных значений расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см²) в сторону меньшего значения.

3. Для стальных отливок номинальное допускаемое напряжение принимают равным 80% от номинального допускаемого напряжения, определенного по данной таблице для одноименной марки катаной или кованой стали, если отливки подвергают 100%-ному контролю неразрушающими методами, и 75% от указанных выше значений для остальных отливок.

Таблица 6 - Допускаемые напряжения для жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких аустенитных сталей

Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С	Допускаемое напряжение , МПа (кгс/см2), для сталей марок
	08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т	12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17М13М3Т
20	140(1400)	160(1600)
100	130(1300)	152(1520)
150	120(1200)	146(1460)
200	115(1150)	140(1400)
250	110(1100)	136(1360)
300	100(1000)	130(1300)
350	91(910)	126(1260)
375	89(890)	124(1240)
400	86(860)	121(1210)
410	86(860)	120(1200)
420	85(850)	120(1200)
430	85(850)	119(1190)
440	84(840)	118(1180)
450	84(840)	117(1170)
460	83(830)	116(1160)
470	83(830) 82(820) 82(820) 81(810) 80(800) 79(790) 79(790) 78(780) 76(760) 73(730) 69(690) 65(650) 61(610) 57(570) - -	115(1150)
480 490		115(1150) 114(1140) 113(1130) 112(1120) 112(1120) 111(1110) 111(1110) 111(1110) 101(1010) 97(970) 90(900) 81(810) 74(740) 68(680) 62(620) 57(570)
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590 600 610
620
630	-
640	-	52(520)
650	-	48(480)
660	-	45(450)
670	-	42(420)
680	-	38(380)
690	-	34(340)
700	-	30(300)

Примечания:

1. При значениях расчетной температуры ниже 20 °С допускаемое напряжение принимают таким же, как и при температуре 20 °С при условии, если допустимо применение материала при данной температуре.

2. Для промежуточных значений расчетной температуры стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см²) в сторону меньшего значения.

3. Стали марок 10Х17Н13М3Т, 12Х18Н10Т и 12Х18Н12Т при расчетной температуре свыше 600 °С применять не следует.

4. Для стальных отливок номинальное допускаемое напряжение принимают равным 80% от значения номинального допускаемого напряжения, определенного по данной таблице для одноименной катаной или кованой стали, если отливки подвергают 100%-ному контролю неразрушающими методами, и 75% от указанных выше значений для остальных отливок.

Таблица 7 - Допускаемое напряжение для теплоустойчивых и коррозионно-стойких хромистых сталей

Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С	Допускаемое напряжение , МПа (кгс/см2), для сталей марок
	12ХМ	12МХ	15ХМ	15X5M	15Х5М-У
20	147(1470)	147(1470)	155(1550)	146(1460)	240(2400)
100	-	-	-	141(1410)	235(2350)
150	-	-	-	138(1380)	230(2300)
200	145(1450)	145(1450)	152(1520)	134(1340)	225(2250)
250	145(1450)	145(1450)	152(1520)	127(1270)	220(2200)
300	141(1410)	141(1410)	147(1470) 142(1420) 140(1400) 137(1370) 136(1360) 135(1350)	120(1200)	210(2100) 200(2000) 180(1800) 170(1700) 160(1600) 150(1500)
350 375 400	137(1370) 135(1350) 132(1320)	137(1370) 135(1350) 132(1320) 130(1300)		114(1140) 110(1100) 105(1050) 103(1030)
410	130(1300)
420	129(1290)	129(1290)		101(1010)
430	127(1270)	127(1270)	134(1340)	99(990)	140(1400)
440	126(1260)	126(1260)	132(1320)	96(960)	135(1350)
450	124(1240)	124(1240)	131(1310)	94(940)	130(1300)
460	122(1220)	122(1220)	127(1270)	91(910)	126(1260)
470	117(1170)	117(1170)	122(1220)	89(890)	122(1220)
480	114(1140)	114(1140)	117(1170)	86(860)	118(1180)
490	105(1050)	105(1050)	107(1070)	83(830)	114(1140)
500	96(960)	96(960)	99(990)	79(790)	108(1080)
510	82(820)	82(820)	84(840)	72(720)	97(970)
520	69(690)	69(690)	74(740)	66(660)	85(850)
530	60(600)	57(570)	67(670)	60(600)	72(720)
540	50(500)	47(470)	57(570)	54(540)	58(580)
550	41(410)	-	49(490)	47(470)	52(520)
560	33(330)	-	41(410)	40(400)	45(450)
570	-	-	-	35(350)	40(400)
580	-	-	-	30(300)	34(340)
590	-	-	-	28(280)	30(300)
600	-	-	-	25(250)	25(250)

Примечания:

1. При расчетной температуре ниже 20 °С допускаемое напряжение принимают таким же, как и при температуре 20 °С, если допустимо применение материала при данной температуре.

2. Для промежуточных значений расчетной температуры стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см²) в сторону меньшего значения.

3. При расчетной температуре ниже 200 °С сталь марок 12МХ, 12ХМ, 15ХМ применять не рекомендуется.

4. Для стальных отливок номинальное допускаемое напряжение принимают равным 80% от значения номинального допускаемого напряжения, определенного по данной таблице для одноименной катаной или кованой стали, если отливки подвергаются 100%-ному контролю неразрушающими методами, и 75% от указанных выше значений для остальных отливок.

Трубы, детали технологических трубопроводов подлежат отбраковке по толщине стенки:

- если толщина стенки трубопровода, вычисленная по формулам, приведенным выше, выйдет за пределы отбраковочного размера во время работы до ближайшей очередной ревизии.

Во всех случаях отбраковочный размер должен быть не менее указанного в таблице 8:

Таблица 8 – Минимальная допустимая толщина для прямых труб и деталей трубопроводов

Наружный диаметр, мм	 25	 57	 108 (114)	 219	 325	 377	 426
Наименьшая допустимая толщина стенки трубопровода, мм	1,0	1,5	2,0	2,5	3	3,5	4,0

Фактическая скорость коррозии определяется из практики по данным, накопленным предприятием-владельцем трубопровода за время его эксплуатации с учетом результатов технических освидетельствований и результатов данного обследования.

За остаточный ресурс трубопровода принимается минимальное из полученных значений расчетного ресурса основных несущих элементов (труба, отвод (колено, гиб), переход, врезка, тройник (кованный, литой) и др.), которое обеспечит безопасную эксплуатацию трубопровода в течение прогнозируемого назначенного ресурса.

В тех случаях, когда расчетный остаточный ресурс трубопровода превышает десять лет, остаточный ресурс принимается равным десяти годам.

Скорость коррозии А_ф определяется по формуле (5):

(5)

где - исполнительная толщина стенки элемента, мм;

- время от момента начала эксплуатации до момента обследования, лет.

Пример выполнения задания

Необходимо назначить остаточный ресурс для технологического трубопровода при его коррозионном повреждении. Необходимые исходные данные берутся из акта изучения и анализа технической документации, а также из акта толщинометрии, выдаваемых преподавателем.

Данные, необходимые для выполнения задания

Срок ввода в эксплуатацию 1965 год

Расчетные параметры

Расчетное давление - 1,5 МПа

Расчетная температура - 40 ⁰С

Сведения о транспортируемом веществе

– наименование	амины (99 %)+ аммиак (1 %)
– характеристика по ГОСТ 12.1.044-89	ГЖ
– класс опасности среды по ГОСТ 12.1.007-76	амины -2, аммиак - 4
– категория и группа трубопровода	А (а) I

Сведения об основных конструктивных элементах трубопровода

№	Наименование	Кол, шт.	Размеры, мм			Материальное исполнение
			Диаметр наруж.	Толщина стенки	Длина
1	Труба	-	76	4,5	220000	сталь 20 ГОСТ 8732-58
2	Труба	-	57	3,5	10000	сталь 20 ГОСТ 8732-58

Сведения о фасонных частях

№	Наименование	Ду, мм	Материал
			Марка	ГОСТ
1	Отвод  900	57х4,5	сталь 20	Н-816-59
2	Переход	76х4,5 /38х4	сталь 20	Н-817-59
3	Переход	76х4,5/57х4,5	сталь 20	Н-817-59
4	Переход	89х4,5/76х4,5	сталь 20	Н-817-59

По таблицам 1, 2, 3 находим коэффициенты m₂, m₃, ,

По таблице 1 для стали 20 находим коэффициенты ,

=412 МПа, =245 МПа

По таблице 2 находим коэффициент условий работы трубопровода m₂=0,75 (как для горючих жидкостей)

По таблице 3 находим коэффициент условий работы материала труб при повышенных температурах m₃=1

Находим отношение , что больше 0,75 следовательно отбраковочную толщину стенки определяем по формуле (3).

Определим расчетное сопротивление материала труб и деталей технологических трубопроводов:

Определяем отбраковочную толщину стенки прямой трубы технологического трубопровода:

- для трубы диаметром 76 мм и перехода 76х4,5 /38х4 и 76х4,5/57х4,5

- для перехода 89х4,5/76х4,5

- для трубы диаметром 57 мм

- для отвода диаметром 76 мм

- для отвода диаметром 57 мм

Окончательно принимаем отбраковочные толщины стенок для деталей трубопровода согласно расчетам и таблице 8:

- для трубы диаметром 76 мм, переходов 76х4,5 /38х4, 76х4,5/57х4,5, 89х4,5/76х4,5, отвода диаметром 76 мм отбракочная толщина равна 2 мм;

- для трубы диаметром 57 мм и отвода диаметром 57 мм отбраковочная толщина равна 1,5 мм;

Далее определим остаточный ресурс трубопровода при его коррозионном повреждении исходя из максимальной скорости коррозии основных деталей трубопровода по результатам ультразвуковой толщинометрии. Результаты ультразвуковой толщинометрии приведены ниже.