Анализ напряженно-деформированного состояния колонного аппарата из двухслойной стали 16ГС+08Х13 с учетом расслоения металла

Г. Е. Закирничный, Р. Г. Айбатуллин, У. Р. Мавлеткулов

Аннотация


Основным массообменным оборудованием в технологических процессах нефтепереработки являются колонные аппараты. При этом широкое применение нашли колонные аппараты, выполненные из двухслойных сталей с целью экономии дорогостоящих материалов. В настоящее время определение остаточного ресурса таких колонных аппаратов базируется на стандартных методиках расчета в области прочности сосудов и аппаратов. Однако существующие методы расчетов на прочность основаны на упрощенном представлении колонного аппарата на различных этапах расчета и не позволяют получить комплексную картину его напряженно-деформированного состояния (НДС) с учетом геометрических особенностей и двухслойности обечайки. Известно, что НДС оборудования оказывает значительное влияние на процессы накопления повреждений при эксплуатации. Одним из наиболее распространенных дефектов в обечайке колонных аппаратов, выполненных из двухслойных сталей, является расслоение между основным и плакирующим слоями за счет появления обезуглероженного слоя в процессе длительной эксплуатации. В данной работе с помощью программного комплекса ANSYS, реализующего метод конечных элементов, исследовалось напряженно-деформированное состояние колонного аппарата с учетом: - размеров и расположения штуцеров и люков; - собственного веса и рабочих параметров; - результатов исследований механических свойств двухслойной стали 16ГС+08Х13 колонного аппарата в состоянии поставки и после длительной эксплуатации на установке термического крекинга; - двухслойности оболочки. Определено, что максимальные значения напряжений в наиболее нагруженной кубовой части аппарата при номинальной толщине стенки достигают в двухслойной модели 228 МПа, что превышает значения напряжений, полученных для однослойной модели почти на 80 МПа. Получена зависимость максимальных значений напряжений от размера дефекта типа расслоение при расположении его в наиболее и наименее нагруженной зонах кубовой части колонного аппарата для металла в состоянии поставки и после длительной эксплуатации.

Ключевые слова


column;delamination;double-layer vessels;finite element method;metal cladding;residual life;stress-strain state;двухслойные сосуды;колонный аппарат;метод конечных элементов;напряженно-деформированное состояние;остаточный ресурс;плакирование;расслоение

Полный текст:

PDF

Литература


1 Гуляев А. П. Металловедение. 5-е изд., перераб. М.: Металлургия, 1978. 660 с.

2 Кириллова Н.Ю. Оценка остаточного ресурса длительно эксплуатируемого реакционного оборудования из углеродистой стали с учетом охрупчивания: автореферат дис…. канд. техн. наук. Уфа, 2006. 150 с.

3 ГОСТ Р 52857.1-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования. М., 2007. 26 с.

4 ГОСТ Р 52857.2-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек. М., 2007. 44 с.

5 ГОСТ Р 52857.3-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлении. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер. М., 2007. 29 с.

6 Гатин Р.Н. Совершенствование метода назначения зон неразрушающего контроля при оценке технического состояния аппаратов колонного типа: автореферат дис…. канд. техн. наук. Уфа, 2010. 27 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2014-1-317-328

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.