Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Повышение безопасности сосудов давления с применением комплексного акустико-эмиссионного критерия отбраковки цилиндрических обечаек

Диссертация: Повышение безопасности сосудов давления с применением комплексного акустико-эмиссионного критерия отбраковки цилиндрических обечаек
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработан алгоритм расчета комплексного акустико-эмиссионного критерия отбраковки цилиндрических обечаек сосудов давления, в основу которого положены характерные акустико-эмиссионные признаки предразрушения исследуемых объектов: достижение максимальной массы активного металла более 10%, стабилизация геометрического центра локаций акустико-эмиссионных сигналов на поверхности цилиндра, явление… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Литературный обзор
    • 1. 1. Роль акустико-эмиссионного (АЭ) метода контроля сосудов давления в обеспечении пожарной и промышленной безопасности нефтегазовой отрасли
    • 1. 2. Анализ нормативно-технической документации по теме исследования
      • 1. 2. 1. Амплитудный критерий опасности АЭ сигналов
      • 1. 2. 2. Интегральный критерий опасности АЭ сигналов
      • 1. 2. 3. Локально-динамический критерий опасности АЭ сигналов
      • 1. 2. 4. Интегрально-динамический критерий опасности АЭ сигналов
      • 1. 2. 5. Критерии опасности АЭ сигналов «Кода ASME»
    • 1. 3. Обзор периодических публикаций в области исследования 28 1.4. Выводы
  • 2. Выбор объектов исследования, материалов и методик
    • 2. 1. Сосуды давления — как одни из наиболее пожаро- и взрывоопасных 34 объектов нефтегазовой отрасли
    • 2. 2. Выбор материалов с точки зрения пожарной и промышленной безопасности, применительно к возможности своевременного диагностирования состояния предразрушения
    • 2. 3. Выбор и обоснование методик экспериментов
    • 2. 4. Выводы
  • 3. Обработка экспериментальных данных и обсуждение результатов 48 лабораторных исследований
    • 3. 1. Результаты предварительных экспериментов по изучению резонансного отклика искусственно созданных и естественных дефектов на лабораторных образцах
      • 3. 1. 1. Результаты предварительных экспериментов по изучению резонансного отклика искусственно созданных дефектов на лабораторных образцах
      • 3. 1. 2. Результаты предварительных экспериментов по изучению 55 резонансного отклика естественных дефектов на лабораторных образцах
    • 3. 2. Акустико-эмиссионный мониторинг имитации разрушения сосуда давления опасного производственного объекта нефтегазовой отрасли
      • 3. 2. 1. Акустико-эмиссионный мониторинг имитации разрушения сосуда давления опасного производственного объекта нефтегазовой отрасли на образце типа В
      • 3. 2. 2. Акустико-эмиссионный мониторинг имитации разрушения сосуда давления опасного производственного объекта нефтегазовой отрасли на образце типа Г
      • 3. 2. 3. Акустико-эмиссионный мониторинг имитации разрушения сосуда 67 давления опасного производственного объекта нефтегазовой отрасли на образце типа Д
      • 3. 2. 4. Акустико-эмиссионный мониторинг имитации разрушения сосуда 70 давления опасного производственного объекта нефтегазовой отрасли на образце типа Е
      • 3. 2. 5. Сравнительный анализ параметров разрушения образцов
    • 3. 3. Разработка комплексных дополнительных критериев определения опасности АЭ сигналов
      • 3. 3. 1. Определение критерия опасности с точки зрения колебательного процесса
      • 3. 3. 2. Определение критерия опасности АЭ сигналов с точки зрения акустико-эмиссионного дискретного процесса
      • 3. 3. 3. Определение критерия опасности с точки зрения системы взаимосвязанных материальных точек (системы импульсов)
    • 3. 4. Разработка дополнительного комплексного критерия определения опасности акустико-эмиссионных сигналов сосудов давления с целью оценки степени поврежденности сосудов давления
    • 3. 5. Выводы
  • 4. Проверка дополнительного комплексного критерия на реальных 95 сосудах давления с известной степенью поврежденности
    • 4. 1. Выводы

Повышение безопасности сосудов давления с применением комплексного акустико-эмиссионного критерия отбраковки цилиндрических обечаек (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Проблема необходимости повышения промышленной безопасности в нефтегазовой отрасли в настоящее время требует особо внимательного рассмотрения. Это связано с тем, что, как показали статистические данные Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, представленные в «Информационном бюллетене», № 5(32) за 2007 год, только за 8 месяцев 2007 г. на опасных производственных объектах нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности наблюдался значительный рост аварийности по сравнению с 2006 годом (в 1,6 раза). Увеличение количества аварийности в целом по отрасли связано с резким увеличением количества взрывов (5 против 1 в 2006 году). По данным информационного бюллетеня УФ С по экологическому и атомному надзору сосуды давления нефтегазовой отрасли наиболее всего подвержены именно данному типу разрушения, причем первопричиной взрыва как правило является разгерметизация оборудования.

Анализ результатов расследования происшедших аварий, проведенный экспертами данной федеральной службы, показал, что основным фактором возникновения и развития аварий остается «неудовлетворительное состояние оборудования, зданий и сооружений».

Поэтому на сегодняшний день наиболее актуальной является проблема качества выявления оборудования, не пригодного к эксплуатации — то есть отбраковка оборудования, находящегося в неудовлетворительном состоянии.

Отбраковка оборудования производится после проведения толщинометрии и соответствующих гидроили пневмоиспытаний (далееиспытаний), которые сами по себе являются опасными процессами, и кроме того, их результаты часто трудно интерпретировать. Согласно ПБ-03−576−03, именно акустико-эмиссионный метод контроля технического состояния является тем инструментом, которой обеспечивает безопасность как в ходе испытаний, так и на стадии оценки технического состояния опасных производственных объектов. Фактически, именно на основании данных АЭ контроля, полученных в ходе гидроили пневмоиспытаний судят о степени поврежденности сосудов давления и выдают заключение о возможности безопасной эксплуатации оборудования.

Однако резкий рост аварийности показывает необходимость создания дополнительного комплексного критерия для своевременной отбраковки оборудования, вышедшего из строя.

Резюмируя вышеизложенное, можно сделать вывод, что актуальнейшая на сегодняшний день проблема повышения пожарной и промышленной безопасности объектов нефтегазовой отрасли может быть решена именно посредством совершенствования существующих методов определения критерия опасности акустико-эмиссионных сигналов.

Таким образом, была поставлена цель научного исследования и определены задачи для ее достижения.

Цель работы: для повышения безопасности сосудов давления разработать комплексный критерий отбраковки цилиндрических обечаек сосудов давления на основании данных акустической эмиссии.

Задачи исследования:

1) изучить взаимовлияние естественных и искусственных дефектов в разных логически возможных акустических моделях сосуда давления и выявить оптимальную модель;

2) провести экспериментальный акустико-эмиссионный мониторинг имитации разрушения сосуда давления с цилиндрической обечайкой и проанализировать адекватность применения регламентированного в ПБ-3 593−03 амплитудного критерия опасности источников сигналов в состоянии предразрушения;

3) разработать комплексный критерий опасности акустико-эмиссионных сигналов, учитывающий индивидуальные особенности нагружения сосуда давления и проверить его применимость для реальных объектов;

4) разработать алгоритм расчета комплексного акустико-эмиссионного критерия отбраковки цилиндрических обечаек сосудов давления.

Научная новизна:

1. Обнаружено, что система акустико-эмиссионных локаций в цилиндрических обечайках сосудов давления обладает геометрическим центром, положение которого стабилизируется перед разрушением, а в его сечении возможно разрушение объекта.

2. Впервые предложен комплексный критерий опасности акустико-эмиссионных сигналов, в котором источники акустической эмиссии рассматриваются не как отдельно взятые локации, а как единая система взаимосвязанных точек материальных импульсов, обладающая массой, дискретными (квантовыми) и колебательными свойствами, что позволило повысить качество отбраковки цилиндрических сосудов давления.

3. Предложен новый расчетный параметр «относительной массы активного металла», учитывающий размеры и параметры нагружения объекта контроля. Доказано, что в момент разрушения «относительная масса активного металла» достигает своего максимума и составляет более 20% для цилиндрических обечаек из стали 10Х23Н18 и более 45% для обечаек из стали 20.

1. Литературный обзор

Общие выводы.

1. Разработан алгоритм расчета комплексного акустико-эмиссионного критерия отбраковки цилиндрических обечаек сосудов давления, в основу которого положены характерные акустико-эмиссионные признаки предразрушения исследуемых объектов: достижение максимальной массы активного металла более 10%, стабилизация геометрического центра локаций акустико-эмиссионных сигналов на поверхности цилиндра, явление самоорганизации локаций.

2. Доказано взаимовлияние естественных и искусственных дефектов. Обнаружено, что оптимальной акустической моделью является модель, наиболее приближенная к реальному объекту, так как именно в ней проявляются логически объяснимые положения центра локаций, в отличие от традиционно принятой развертки цилиндра для цилиндрических обечаек сосудов давления.

3. Акустико-эмиссионный мониторинг имитации разрушения опасного производственного объекта показал недостаточность существующего амплитудного критерия опасности акустико-эмиссионных сигналов, определение которого регламентировано ПБ-03−593−03, для адекватной отбраковки цилиндрических обечаек сосудов давления;

4. Применение комплексного критерия опасности источников АЭ сигналов на реальных объектах позволило разработать алгоритм расчета комплексного акустико-эмиссионного критерия отбраковки цилиндрических обечаек сосудов давления, который может служить дополнением к регламентированным в ПБ-03−593−03 критериям опасности АЭ сигналов.

5. Разработан комплексный критерий опасности источников АЭ сигналов с учетом индивидуальных особенностей и параметров нагружения объекта. На основании выявленного взаимовлияния дефектов локации рассматриваются как единая система материальных точек, обладающих массой, квантовыми и колебательными свойствами. Доказано, что разрушение может происходить в сечении геометрического центра локаций, относительная масса активного металла в момент разрушения достигает максимума (от 20% для цилиндрических обечаек из стали 10Х23Н18 и более 45% для цилиндрических обечаек из стали 20).

Показать весь текст

Список литературы

  1. Фарамазов С. А Ремонт и монтаж оборудования химических и нефтеперерабатывающих заводов. М.: Химия, 1988 г. 304 с.
  2. В. А., Дробот Ю. В. Акустическая эмиссия. Применение для испытаний материалов и изделий.-М.:Изд-во стандартов, 1976 г. 272с.
  3. В. И. Методы и аппаратура контроля с использованием акустической эмиссии.-М.: Машиностроение, 1980 г.-48с.
  4. Акустическая эмиссия и ее применение для неразрушающего контроля в ядерной энергетике под ред. К. Б. Вакара.-М.: Атомиздат, 1980 г.-216с.
  5. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник/ В. В. Клюев и др. М.: Машиностроение, 1995 г. — 488с.
  6. В. И., Белов В. М. Акустико-эмиссионный контроль сварки и сварных соединений. — М.: Машиностроение, 1981 г. — 184 с.
  7. В. М., Ванчели М. С., Куценко JI. Н. Акустические методы контроля напряженного состояния материала деталей машин. Кишинев: Штиница, 1981 г., 148 с.
  8. . А., Московенко И. Б. «Низкочастотные акустические методы в машиностроении». JL: Машиностроение, 1981 г., 84 с.
  9. П. А. «Звуковидение». М.: — Мир, 1982 г., 232с.
  10. М. В., Карпельсон А. Е. «Широкополосные ультразвуковые пьезопреобразователи». — М.: Машиностроение, 1982 г., 157 с. 11. «Методы акустического контроля металлов"/ Под ред. Н. П. Алешина. -М.: Машиностроение, 1989 г., 456с.
  11. А. И. „Контроль качества и прогнозирование надежности конструкций и композиционных материалов“. JL: Машиностроение., 1980 г., 282с.
  12. Е. М., „Основы акустики“. В 2-х т. М.: Мир, 1976 г., 546 с. 14. „Физическая акустика“ в 6-ти т./ Под ред. У. Мэзона. т. 1, М.: Мир, 1966 г., 592 с.
  13. А. И., „Надежность в машиностроении“. — М.: Изд-во стандартов, 1977 г., 264 с.
  14. И. Г. „Ультразвук в машиностроении“. М.: Машиностроение, 1966 г., 191 с.
  15. JI. И. „Контроль качества машин“. М.: Машиностроение, 1991 г., 160 с.
  16. Глузман Г. JL, Падерно И. П. „Надежность установок и систем управления“. -М.: Машиностроение, 1966 г., 212 с.
  17. JI. М., Годин О. А., „Акустика слоистых сред“. М.: Наука, 1989 г., 416 с.
  18. И. А. „Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике“ М.: Наука, 1966 г., 220 с.
  19. В. М., Подлевских М. Н. „Акустико эмиссионный прибор ЛОКУС — 4160″. Руководство по эксплуатации. М., 1996 г. 22. „Ультразвуковой контроль материалов“./ Под ред. И. Крауткремер. — М.: Металлургия, 1991 г., 752 с.
  20. И. И., Вайнберг В. Е. „Использование излечения волн напряжений для определения толщины изделия“. — М.: Дефектоскопия, 1971 г., № 1, с. 132- 134.
  21. Ю. И. и др. „Анализ волн акустической эмиссии, вызванных развивающимися трещинами в тонкостенных конструкциях“. -Киев: Наук, думка, 1975 г., 25 с.
  22. И. И. „Сейсмоакустические исследования и проблема прогноза динамических явлений“. М.: Наука, 1971 г., 131 с.
  23. Н.Н. „Статистическая теория усталостной прочности металлов“. Киев: изд-во АН СССР. 1953 г., 128 с.
  24. В. М., Дробот Ю. Б., Дроздов А. П. „Выявление трещин в сварных соединениях труб с трубными досками методом измерения параметров эмиссии волн напряжений“. — „Сварочное производство“, 1974 г., № 8, с. 27 29.
  25. В. Е. „Обнаружение и регистрация роста трещин методом акустической эмиссии“. — Сборник докладов „Неразрушающий контроль материалов, изделий и сварных соединений“, 1974 г., 142 с.
  26. С. Д. „Акустические наблюдения процессов разрушения горных пород“. М.: Наука, 1964 г., 84 с.
  27. С. Д. „Статическая теория прочности“. М., -Свердловск, Машгиз, 1960 г., 176 с.
  28. ГольдсмитВ. „Удар“. -М.: Стройиздат, 1965 г., 148 с.
  29. С. И., „Пластическая деформация металлов. Т. 2. Физико-химическая теория пластичности“. М.: Металлургиздат, 1961 г., 416 с.
  30. В. М. „Ультразвуковые измерения в атомной технике“. -М.: Атомиздат, 1975 г., 263 с.
  31. В. М., Молодцов К. И. „Акустикоэмиссионные приборы ядерной энергетики“. -М.: Атомиздат, 1980 г., 143 с.
  32. А. К., Ермолов И. Н. „Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов“. Киев: Техника, 1972 г., 460 с.
  33. М. А. „Общая акустика“. М.: Наука, 1973 г., 495 с. 41. „Контроль качества сварки“ / Под ред. В. Н. Волченко. М.: Машиностроение, 1975 г., 328 с.
  34. Мей Дж. „Волновые ультразвуковые линии задержки“. М.: Мир, 1966 г., 565 с.
  35. Н. М. „Основы металлургии дуговой сварки в газах“. М.: Машиностроение, 1979 г., 231 с.
  36. Д., Лоте И. „Теория дислокаций“ М.: Атомиздат, 1972 г., 599 с.
  37. Г. П., Ершов Л. В. „Механика разрушения“. М.: Машиностроение, 1977 г., 224 с.
  38. М. Д., Бескоровайный Н. М., Беломытцев Ю. С. „Конструкционные материалы ядерных реакторов“ 4.1. Учебное пособие для втузов. М., Атомиздат, 1972 г., 143 с.
  39. В. М. „Ультразвуковые измерения в атомной технике“. -М.: Атомиздат, 1975 г., 224 с.
  40. Л. „Ультразвук и его применение в науке и технике“. -М.: Изд-во иностр. Лит., 1956 г., 223 с.
  41. Л. М. „Волны в слоистых сердах“. М.: Наука, 1973 г., 225с.
  42. Ван Бьюрен Г. „Дефекты в кристаллах“. — М.: Изд-во иностр. Литер. 1975 г., 156 с.
  43. А. Е. „Ультразвуковые измерения“. — М.: Изд-во стандартов, 1970 г., 225 с.
  44. Я. М. „Физические основы надежности“. М.: Изд-во стандартов, 1968 г. 78 с.
  45. Н. Н. „Горячие трещины при сварке“. М.: Машгиз, 1952 г., 220 с.
  46. . и др. „Пьезлэлектрическая керамика“. — М.: Мир, 1974 г., 288 с.
  47. В. А. „Радионавигация летательных аппаратов“. М.: Машиностороение, 1968 г., 408 с.
  48. Н. А. „Сопротивление элементов конструкции хрупкому разрушению“. -М.: Машиностроение, 1973 г., 201 с.
  49. У. „Теория оптических лазеров“. -М.: Мир, 1966 г., 181 с.
  50. В. Я. „Диагностика жесткости и прочности материалов“. Рига: Знание, 1968 г., 112 с.
  51. Л. Д. „Теория упругости“. М.: Наука, 1965 г., 529 с.
  52. У. „Пьезоэлектричество и его практическое применение“. -М.: НИЛ, 1949 г., 719 с.
  53. А. X. „Дислокации и пластическое течение в кристаллах“. М.: Металлургиздат, 1968 г., 267 с.
  54. Фукуока Н и др. „Определение остаточных напряжений в ободе железнодорожного колеса неразрушающим методом акустической упругости“. Journal of engineering for Industry, № 3, 1985 г., 281 287 с.
  55. А. М. и др. „Акустическая эмиссия в процессе малоцикловой усталости Сг — Mo — V стали. Малоцикловая усталость, критерии разрушения и структура“. Материалы 5 Всесоюзной конференции, Волгоград, сентябрь 1987 г., 51 60 с.
  56. С. А. И др. „О выборе функций математического моделирования процесса акустической эмиссии во время остывания сварного шва“. Вопросы атомной установки сварки в ядерной технике.
  57. Э. С. и др. „Диагностика холодной сварки алюминиевой и медной фольги с помощью метода акустической эмиссии“. Сварочное производство, № 11, 1987 г., 65 -70 с.
  58. А. М., Рубинштейн В. М. „Исследовние акустической эмиссии при испытании образцов на вязкость разрушения“. -Дефектоскопия, № 12, 1988 г., 71 75 с.
  59. В. И. „Диагностика процесса шлифования методом акустической эмиссии“, Вестник машиностроения, № 1, 1988 г., 62- 69 с.
  60. В. Г. и др. „Оценка размеров внутренних трещин по пиковым амплитудам акустической эмиссии“ Материалы 5 Всесоюзной конференции, Волгоград, сентябрь 1987 г., 51 — 60 с.
  61. Вэн Л. С. и др. „Исследование методом акустической эмиссии процессов растрескивания плазмонапыленных покрытий при их изгибе“. -Surfacting journal international“, № 4, 1986 г., 45 56 с.
  62. К., Кимура К. » Измерение твердости шлифовальных кругов методом акустической эмиссии". Сэймицу когаку кайси, № 7, 1986 52−58 с.
  63. А. Р. «Расчет времени развития развития трещины по сигналам акустической эмиссии» Дефектоскопия, № 9, 1981 г., 59 — 62 с.
  64. И. И. «Амплитудно-теневой метод ультразвуковой дефектоскопии». Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Химия и технология производства, переработки и применения полиуретанов и сырья для них». Суздаль. — М.: Минхимпром, 1988 г.
  65. В. Г., Солнцев Ю. П. «Использование акустической эмиссии для определения вязкости разрушения при криогенных температурах». Проблемы прочности, № 11, 1990 г., 32 — 44 с.
  66. А. Л. и др. «Об акустическом методе оценки пластической деформации металлов и его программном обеспечении». — Проблемы машиностроения и надежности машин, № 3. 1992 г., 49 55 с.
  67. Ю. А., Иляхинский А. В. «Статистический подход к оценке состояния объекта по сигналам акустической эмиссии». — Проблемы машиностроения и надежности машин, № 1, 1992 г., 40 46 с.
  68. . Н. И др. «Акустикоэмиссионная система оценки остаточного ресурса резервуаров для хранения сжиженных газов». -Безопасность труда в промышленности, № 4, 1994 г., 56 — 60 с.
  69. В. В. и др. «О взаимосвязи структурного состояния материала покрытия и характера акустической эмиссии, возникающей при деформации сосредоточенной нагрузкой». Дефектоскопия, № 3, 1994 г., 52−54 с.
  70. С. Г. «Вероятностные модели оценки достоверности акустико-эмиссионного контроля композиционных материалов». -Дефектоскопия, № 4, 1994 г., 47 49 с.
  71. С. И. «Количественное определение достоверности результатов акустико-эмиссионного контроля». Дефектоскопия, № 10, 1994 г., 50−54 с.
  72. А. Г., Градов О. М. «Акустическая эмиссия и контроль сварных соединений». Дефектоскопия, № 4, 1994 г., 47- 52 с.
  73. И. Г. и др. «Параметры акустической эмиссии, несущие информацию об одиночной хрупкой трещине». — Дефектоскопия, № 12, 1994 г., 37−42 с.
  74. В. В. и др. «Корреляционные связи между акустическими и физико-механическими характеристиками ' при ультразвуковом контроле пористых металлов». Дефектоскопия, № 9, 1994 г., 55 — 57с.
  75. В. И., Миргазов В. А. «Обобщенный алгоритм методики АЭ контроля». Дефектоскопия, № 1, 1994 г., 49 — 54 с.
  76. . П., Рачков А. В. «Применение акустико-эмиссионного метода контроля при оценке состояния технологических трубоповодов». — Химическое и нефтяное машиностроение, № 7, 1994 г., 25 32 с.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!