Устойчивость аппаратов колонного типа при динамическом воздействии внешнего взрыва

Общие выводы.

1 Проведена оценка прочности и устойчивости аппаратов колонного типа при действии внешнего взрыва с учетом дополнительных динамических факторов: расположения эпицентра взрыва относительно колонныаэродинамической неустойчивостивозможного наличия трещин. Определено, что нарушение прочностных свойств и потеря устойчивости аппаратов колонного типа происходит в областях с большими значениями избыточного давления, что согласуется с результатами расследований аварий, где наблюдались поражения аппаратов колонного типа различной степени.

2 Предложен метод, позволяющий определить расчетную нагрузку, действующую на аппарат колонного типа при внешнем взрыве, с учетом высоты расположения эпицентра взрыва относительно колонного аппарата, подобранный в результате анализа известных методов по оценке воздействия взрыва на промышленные объекты. Получены коэффициенты динамического усиления нагрузки Кд, действующей при взрыве на аппараты колонного типа, от параметров взрывной волны (избыточного давления на фронте ударной волны — Ар, импульса — 1) с учетом высоты расположения эпицентра взрыва к относительно колонныдля рассмотренных колонных аппаратов величина Кд находится в диапазоне 1,04.22,28. Установлена зависимость величины ударной нагрузки от высоты расположения эпицентра взрыва относительно колонного аппарата и выявлено, что максимальные нагрузки на аппарат возникают при взрыве, центр которого расположен у основания колонны, что согласуется с проведенным анализом статистической информации о взрывоопасности технологических установок НПЗ.

3 Предложен параметр Ь, который учитывает геометрические параметры, массу и свойства материала аппарата при расчете на аэродинамическую неустойчивость в случае ударно — волнового резонансадля реальных колонн величина Ь находится в пределах 0,01.0,9, с/м. Выявлена область значений импульса (1 = 10.500 в которой максимальный прогиб.

109 от действия взрыва находится в резонансной областипричем наиболее опасными с точки зрения потери прочности и устойчивости в случае наступления резонанса являются колонные аппараты с параметром Ь = 0,03.0,3, с/м 1.

4 Получены коэффициенты Кк для определения зон разрушения. Радиусы зон разрушения, рассчитанные по этим коэффициентам, соответствуют значениям избыточных давлений, принятым в нормативной документации.

5 Уточнена методика определения критической длины и глубины трещины для случая взаимодействия колонного аппарата с взрывной волной, которая позволяет прогнозировать развитие трещинообразного дефекта в случае воздействия на аппарат внешнего взрыва.

1. Анализ стабильного роста трещины на основе двухкритериального подхода И. В. Орыняк, С. А. Радченко // Проблемы прочности, 2001 № 6 -с. 41−60.

2. Бабицкий И. Ф., Вихман Г. Л., Вольфсон СИ. Расчет и конструирование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов / Под ред. Г. Л. Вихмана. -М.: Недра, 1965. 185 с.

3. Бабич В. К., Гуль Ю. Т., Долженков И. Е. Деформационное старение стали. М.: Металлургия, 1972. — 320 с.

4. Баратов А. Н., Годжелло М. Г. Оценка пожарной опасности производств, связанных с применением горючих газов и жидкостей. М.: Изд-во Мин-ва ком. хоз-ва РСФСР, 1961. — 83 с.

5. Баратов А. Н., Пчелинцев В. А. Пожарная безопасность. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 1997. — 64 с.

6. Барштейн М. Ф. Динамический расчет сооружений на специальные воздействия. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1981. -215 с.

7. Баум Ф. А., Станюкович К. П., Шехтер Б. И. Физика взрыва. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959.-800 с.

8. Беляев Н. М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976. — 282 с.

9. Бесчастнов М. В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждениеМ.: Химия, 1991.-396 с.

10. Бесчастнов М. В., Соколов В. М. Предупреждение аварий в химических производствах. М.: Химия, 1979. — 390 с.

11. Бесчастнов М. В., Соколов В. М., Кац М. И. Аварии в химических производствах и меры их предупреждения. М.: Химия, 1996. — 267 с.

12. Брейман М. И, Безопасная эксплуатация оборудования на открытых площадках. М.: Химия, 1978. — 202 с.

13. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. Инженерные методы расчета. М.: Химия, 1966. — 535 с.

14. Броек Д. Основы механики разрушения: Пер. с англ. М.: Высшая школа, 1980.-368 с.

15. Бугаева Ю. В., Ибрагимов И. Г. Анализ влияния возможных взрывов на взаимное расположение объектов. II всероссийская научнотехническая конференция «Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность». Уфа, УГНТУ, 1996, — с. 192−193.

16. Бугаева Ю. В., Хуснияров М. Х. Оценка воздействия ударной волны на колонные аппараты при взрыве. II всероссийская научно техническая конференция «Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность». — Уфа, УГНТУ, 1996. — с. 179 — 180.

17. Васильченко Г. С., Кошелев П. Ф. Практическое применение механики разрушения для оценки прочности конструкций. М.: Наука, 1974, -148 с.

18. Взрывные явления. Оценка и последствия: Пер. с англ./У. Бейкер, П. Кокс, П. Уэстайн и дрПод ред. Я. Б. Зельдовича, Б. Е. Гельфанда.- М.: Мир, 1986.-Т. 1,2.

19. Винокуров В. А., Куркин С. А., Николаев Г. А. Сварные конструкции: Механика разрушения и критерии работоспособности. / Под ред. Б. Е. Партона. М.: Машиностроение, 1996. — 576 с.

20. Вихман Ю. Л., Бабицкий И. Ф., Вольфсон СИ. Расчет с конструирование нефтезаводской аппаратуры. -М.: Гостоптехиздат, 1953. 650 с.

21. Власов О. Е. Основы теории действия взрыва. М.: ВИА, 1957. — 420 с.

22. Волков О. М. Пожарная безопасность резервуаров с нефтепродуктами. -М.: Недра, 1984. 151 с.

23. Волков О. М., Проскурняков Г. А. Пожарная безопасность на предприятиях транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов. М.: Недра, 1981.-256 с.

24. Вредные вещества в промышленности: Справочник /Под ред. Н.В.

25. Лазарева. Л.: Химия, 1976. Т.1.-831 с.

26. Гадакчан Н. П., Хуснутдинов Д. З., Кочегаров В. П. Уменьшение разрушений при аварийных детонационных взрывах газои паровоздушных смесей. В кн.: Взрывобезопасность в строительстве. -М.: МИСИ, 1983. с. 104−109.

27. Галлямов A.M. Роль структурных факторов в оценке остаточного ресурса элементов нефтехимического оборудования из стали СтЗ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа: УГНТУ, 1996. — 131 с.

28. Гальченко С. А. Оценка последствий при авариях с образованием огневого шара на объектах нефтегазового комплекса. // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2001, № 3. с. 31−33.

29. Гафаров Р. Х., Шарафиев Р. Г., Ризванов Р. Г. Краткий справочник инженера механика. — Уфа: УГНТУ, 1995. — 112 с.

30. Гельфанд Б. Е., Губин С. А., Михалкин В. Н., Шаргатов В. А. Расчет параметров ударных волн при детонации горючих газообразных смесей переменного состава. // Физика горения и взрыва, 1985, № 3 с. 92−97.

31. Горев В. А. Сравнение воздушных взрывных волн от разных источников. // Физика горения и взрыва, 1982, № 1 с. 94−101.

32. ГОСТ 12.1.010 76. Взрывобезопасность. Общие требования.

33. ГОСТ 12.1.044 89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы из определения.

34. ГОСТ 24 756 81. Сосуды и аппараты. Нормы расчета на прочность. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий. — М.: Стандартгиз, 1981.

35. ГОСТ 24 757–81. Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа.- М.: Издательство стандартов, 1981.

36. Грунина М. М. Оценка рисков ацетиленового производства// Химическое и нефтегазовое машиностроение № 1 2000. с. 37 — 39.

37. Гудков A.A. Трещиностойкость стали. М.: Металлургия, 1989. — 376 с.

38. Давиденков H.H., Сахаров П. С. Влияние наклепа на хрупкость стали// ЖТФ. 1987. — № 7. — с. 675 — 690.

39. Джонс Дж. К. Методы проектирования. М.: Мир, 1986. — 242 с.

40. Динамический расчет сооружений на специальные воздействия: Справочник проектировщика /Под ред. Б. Г. Коренева, И. М. Рабиновича. М.: Стройиздат, 1981. — 215 с.

41. Драйздейл Д.

Введение

в динамику пожаров: Пер. с англ. К.Г. БомштейнаПод ред. Ю. А. Кошмарова, В. Е. Макарова.- М.: Стройиздат, 1990. 424 с.

42. Елохин А. Н. Анализ и управление риском: теория и практика. М.: Страховая группа «Лукойл», 2000, — 185 с.

43. Елохин А. Н. Декларирование безопасности промышленной деятельности: методы и практические рекомендации. М.: ММА им. Сеченова, 1999. 139 с.

44. Зайнуллин P.C., Шарафиев Р. Г. Сертификация нефтегазохимического оборудования по параметрам испытаний. Под ред. Е. М. Морозова. М.: Недра, 1998.-447 с.

45. Иванов E.H. Пожарная защита открытых технологических установок. -М.: Химия, 1975. 199 с.

46. Иляева М. А, Прогнозирование последствий наземного взрыва. Материалы III Всероссийской научно практической конференции «Проблемы прогнозирования, предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций». — Уфа, 2002. — с. 55−57.

47. Иляева М. А. Устойчивость нефтезаводского оборудования поддействием ударной волны. Тезисы докладов III Республиканского конкурса научных работ студентов вузов Республики Башкортостан «Безопасности жизнедеятельности». Уфа, 2000. — с. 12−14.

48. Иляева М. А., Кузеев И. Р. Аэродинамическая неустойчивость колонных аппаратов под действием внешнего взрыва. Материалы 52-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -Уфа: УГНТУ. 2001. — с. 46.

49. Иляева М. А., Кузеев И. Р. Аэродинамическая неустойчивость колонных аппаратов под действием внешнего взрыва на НПЗ. Тезисы докладов III конгресса нефтегазопромышленников России. Уфа, 2001. — с. 306−308.

50. Иляева М. А., Кузеев И. Р. Аэродинамическая неустойчивость колонных аппаратов под действием внешнего взрыва на НПЗ // Нефть и газ, 2002 № 1.-С. 65−69.

51. Иляева М. А., Кузеев И. Р. Определение безопасного расстояния от места взрыва. Тезисы докладов межрегиональной научно-методической конференции «Проблемы нефтегазовой отрасли». Уфа, 2000. — с. 2628.

52. Иляева М. А., Кузеев И. Р. Определение ударной нагрузки на колонный аппарат с учетом высоты расположения эпицентра внешнего взрыва. // Нефтегазовое дело № 9 http ://vww. o gbus. net/author s/Ily ase va/ily l .pdf, 12 с.

53. Иляева М. А., Хуснияров М. Х. Характеристики парогазового облака при свободном проливе нефтепродуктов. Материалы 50-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -Уфа: УГНТУ. 1999 — с. 66−67.

54. Иляева М. А., Шевердин A.B. Расчет зоны взрывоопасных концентраций.

55. ДЛЯ нефтепродуктов. Материалы 50-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа: УГНТУ. — 1999 — с. 68.

56. Качанов Л. М. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974, — 312 с.

57. Котляревский В. А., Шаталов A.A., Ханухов Х. М. Безопасность резервуаров и трубопроводов. М.: Экономика и информатика, 2000. -555 с.

58. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов / Пер. с польск. М.: Металлургия, 1976. — 456 с.

59. Кочегаров В. П. Нагрузки от ударных волн при детонации газовоздушных смесей. В кн.: Охрана труда в строительстве. — М.: МИСИ, 197 8.-с. 90−95.

60. Кузеев М. И. Закономерности накопления повреждений в сварных соединениях оболочек реакторов установок замедленного коксования. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа: УГНТУ, — 2000. — 130 с.

61. Лащинский A.A. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. Л.: Машиностроение, 1981. — 386 с.

62. Маршалл В. Основные опасности химических производств: Пер. с англ. Г. Б. Барсамяна, А. Б. Двойнишникова и др.- Под ред. Б. Б. Чайванова, А Н. Черноплекова. -М.: Мир, 1989. 672 с.

63. Методика оценки последствий аварий на пожаровзрывоопасных объектах.- М.: ВНИИ ГОЧС, 1994.

64. Методы расчета взрывои пожароопасных параметров газовых и пылегазовых систем. Северодонецк: ВНИИТБХП, 1975.

65. Механика малоциклового разрушения / Махутов. H.A., Бурак М. И., Гаденин М. М. и др. М.: Наука, 1986. — 264 с.

66. Мороз Л. С. Механика и физика деформаций и разрушения материалов. М.: Машиностроение, 1984. — 224 с.

67. Морозов В. Н. Прогнозирование последствий аварийных взрывов // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 1996 № 9. с. 72 -85.

68. Муромцев Ю. Л. Безаварийность и диагностика нарушений в химических производствах. -М.: Химия, 1990. 144 с.

69. Назарова М. Н. Исследование механизмов релаксации внутренних напряжений в стенке резервуара и их влияние на развитие процессов разрушения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа: УГНТУ, — 2000. — 105 с.

70. Ниязов P.C. Мониторинг и прогноз обстановки в техногенной и природной сфере. // Проблемы прогнозирования, предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций: Материалы III Всероссийской научно-практической конференции. Уфа, 2002. — с. 4446.

71. НПБ 107 97. Определение категорий наружных установок по пожарной опасности.-М.: МВД РФ ГНС, 1997.

72. Обеспечение промышленной безопасности производственных объектов топливно-энергетического комплекса РБ: Материалы второго научно-технического семинара / ТЭК РБ. МИСТЕН. УГНТУ. Уфа: УГНТУ, 1999.-238 с.

73. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (ПБ 09 109 — 97 Утв. Госгортехнадзором СССР).- М.: Металлургия, 1998. 60 с.

74. Одинг И. А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов. М.: Машгиз, 1962. — 260 с.

75. Одинг И. А. Структурные признаки усталости металлов как средство установления причин аварий машин. М.: Изд-во АН СССР, 1949. -248 с.

76. Оценка опасности взрывов больших газовых облаков в открытом пространстве / НИИТЭХИМ. М., 1989. — 18 с.

77. Палатник Л. С., Равицкая Т. М., Островская Е. Л. Структура и динамическая долговечность сталей в условиях тяжелого нагружения. -Челябинск: Металлургия. 1988. — 160 с.

78. Панин В. Е., Елсукова Т. Ф. Деформация и разрушение поликристаллов при знакопеременном нагружении как диссипативный процесс. В кн. Синергетика и усталостное разрушение металлов. — М.: Наука, 1989. -с. 133- 138.

79. Партон В. З. Механика разрушения: От теории к практике. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат.лит., 1990. — 240 с.

80. Партон В. З., Борисковский В. Г. Динамика хрупкого разрушения. М.: Машиностроение, 1988. — 240 с.

81. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность /Под ред. А.Н. БаратоваМ.: Химия, 1978;270 с.

82. Пожаровзрывоопасность веш-еств и материалов и средства их тушения: Справочник /Под ред. А. Н. Баратова, А. Я. Корольченко. М.: Химия, 1990, в 2-х книгах. — 348 с.

83. Покровский Г. И. Взрыв. М.: Недра, 1980. — 190 с.

84. Попов Е. А., Иванова B.C., Терентьев В. Ф. К вопросу о классификации дислокационных структур и анализ многоуровневой динамики ансамблей дефектов. В кн. Синергетика и усталостное разрушение мет иаллов. — М.: Наука, 1989. — с. 153 — 170.

85. Попов H.H., Расторгуев Б. С., Забегаев A.B. Расчет конструкций на динамические и специальные нагрузки. М.: Высшая школа, 1992. -220 с.

86. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. М.:1. Инфра-М", 1994.-144 с.

87. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением: ПБ 10−115−96. СПб: Изд-во Деан, 2000. — 192 с.

88. Пряников В. И. Техника безопасности в химической промышленности. -М: Химия, 1989.-281 с.

89. ПТБ НП 73. Правила безопасности при эксплуатации нефтегазоперерабатывающих заводов. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1974. -130 с.

90. Рабинович И. М., Синицын А. П., Лужин О. В., Теренин Б. М. Расчет сооружений на импульсные воздействия. М.: Стройиздат, 1970. -282 с.

91. Расчет аппаратов на ветровую нагрузку с применением ЭВМ.- Уфа: УНИ, 1986. 16 с.

92. Расчеты на прочность. Сборник статей. М.: МАШГИЗ, 195 8.-е. 290 -302.

93. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник /Под ред. E.H. Судакова. М.: Химия, 1979. — 565 с.

94. Розловский А. И. Взрывобезопасность парогазовых систем в технологических системах. М., Химия, 1973. — 365 с.

95. Розловский А. И. Основы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами. М., Химия, 1980. — 376 с.

96. Романов А. Н. Разрушение при малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1988 -282 с.

97. Рудин М. Г., Драбкин А. Е. Краткий справочник нефтепереработчика. -Л.: Химия, 1980. 328 с.

98. Савицкий Г. А. Ветровая нагрузка на сооружения. М.: Литература по строительству, 1972. — 111 с.

99. Сборник методик по прогнозированию возможных аварий, катастроф, стихийных бедствий в РСЧС (книги 1 и 2). -М.: МЧС России, 1994.

100. Симиу Э., Сканлан Р. Воздействие ветра на здания и сооружения. М.:1. Строиздат, 1984. 122 с.

101. СНиП 2.01.07 85. Нагрузки и воздействия. — М.: Государственный комитет СССР по делам строительства, 1986. — 36 с.

102. Солоухин Р. И. Ударные волны и детонация в газах. М.- Государственное издательство физико — математич. литературы, 1963. -175 с.

103. Справочник нефтепереработчика. /Под ред. Г. А. Ластовкина, Е. Д. Радченко, М. Г. Рудина. Л.: Химия, 1986. — 648 с.

104. Справочник нефтехимика: Справочник /Под ред. С. К. Огородникова. -Л.: Химия, 1978 т. 1 — 495 с, т. 2 — 591 с.

105. Справочник по динамике сооружений / Под ред. Б. Г. Коренева, И. М. Рабиновича. М.: Стройиздат, 1972. — 511 с.

106. Стороженко Ю. В. Оценка живучести аппаратов колонного типа нефтеперерабатывающих предприятий при действии внешнего взрыва. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа, УГНТУ, 2000. — 115 с.

107. Габдюшев и др. Уфа: ГУП Уфимский полиграфкомбинат, 2001. -с. 281.

108. Товарные нефтепродукты. Свойства и применение: Справочник /Под ред. В. М. Школьникова. М.: Химия, 1978. — 472 с.

109. Трощенко В. Т., Покровский В. В., Прокопенко A.B. Трещиностойкость металлов при циклическом нагружении Киев: Наукова думка, 1987. -256 с.

110. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» 21 июля 1997 г. № 116-ФЗ 32с.

111. Филимонов Е. А., Кузеев И. Р. Расчет химических аппаратов на ЭВМ.1. Уфа, 1989.-90 с.

112. Халимов А. Г., Зайнуллин P.C., Халимов A.A. Техническая диагностика и оценка ресурса аппаратов: Учеб. пособие. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001.-408 с.

113. Хан Дж., Розенфилд А., Маршалл К., Хоагленд Р., и др. Концепция остановки трещины и ее применение // Сб. статей «Механика разрушения» Быстрое разрушение, остановка трещин. М.: Мир, 1981.239 с.

114. Хан Дж., Саррат М., Розенфилд А. Критерии распространения тещин в цилиндрических сосудах давления. В кн. Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению. М.: Мир, 1972. — с. 272−301.

115. Харрис СМ., Крид Ч. И. Справочник по ударным нагрузкам. Л.: Судостроение, 1980. 346 с.

116. Херцберг Р. В. Деформация и механика разрушения конструкционных материалов. Пер. с англ. / Под ред. Берштейна М. Л., Ефименко СП. -М.: Металлургия, 1989. 576 с.

117. Хуснияров М. Х., Бугаева Ю. В. Оценка последствий аварий на пожаровзрывоопасных объектах нефтепереработки и нефтехимии. -Уфа: 1997.-26 с.

118. Цагарели Д. В., Сучков В. П., Шаталов A.A. Стандартизация в области обеспечения взрывобезопасности технологий хранения нефти и нефтепродуктов. М.: 1996. — 324 с.

119. Эдмондсон Б., Формби К., Юркевич Р., Стэгг М. Проблемы разрушения крупных стальных сосудов давления. В кн. Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению. М.: Мир, 1972. -с. 256−272.

120. Экспресс-методика прогнозирования последствий взрывных явлений на промышленных объектах. ВНИИ ГОЧС./Бодриков О.В., Юзбеков Н. С. -М., 1994.-24 с.

121. Якупов Р. Г., Жернаков B.C. Динамика конструкций, взаимодействующих со средой. М.: МАИ, 1995. — 168 с.

122. Ale B.J.M., Bruning F. Unconfmed vapour cloud explosions. The Chemical Engineer, Jan. 1980. p. 24−32.