Реферат: Методические указания предназначаются для инженерно-технических работников, занимающихся обследованием действующего оборудования и установлением сроков его дальнейшей эксплуатации.  Общие положения

ПРОВЕДЕНИЕ РАБОТ ПО ОЦЕНКЕ ОСТАТОЧНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЕПРЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ, НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КИЕВ 1993

 

Государственный комитет Украины по надзору за охраной труда ( Госнадзорохрантруда )

 

 




УТВЕРЖДЕНЫ

Госнадзорохрантруда

19 мая 1993 г

 

^ НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ

ПРОВЕДЕНИЕ РАБОТ ПО ОЦЕНКЕ ОСТАТОЧНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ, НЕЖГЕХИМИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ


Методические указания


Настоящие методические указания распространяются на технологическое оборудование /сосуды/ нефтеперерабатывающих, нефтехимических, химических производств и смежных отраслей промышленности, работающее под давлением свыше 0,07 МПа /0,7 кгс/см2/.

Методические указания рекомендуют порядок проведения работ по оценке остаточной работоспособности действующего оборудования при продлении ресурса.

Методические указания предназначаются для инженерно-технических работников, занимающихся обследованием действующего оборудования и установлением сроков его дальнейшей эксплуатации.


^ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ


1.1. Настоящие методические указания /МУ/ разработаны в соответствии с "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением", а также п.4.1.2. "Общих правил взрывобезопасности химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств".

Требования настоящих методических указаний распространяются на сосуды под давлением до 16 МПа /160 кгс/см2/. Для сосудов, работающих под давлением свыше 16 Па /160 кгс/см2/ до 45 МПа /450 кгс/см2/, дополнительно следует пользоваться рекомендациями Приложения 2.

1.2. Работы по сценке остаточной работоспособности действующего оборудования в соответствии с настоящими методическими указаниями проводят в следующих случаях.

1.2.1. Оборудование выработало назначенный ресурс, приведенный в паспорте.

1.2.2. При отсутствии в паспорте или документе, его заменяющем, данных о ресурсе.

Каждый аппарат /не зависимо от срока его изготовления/ должен иметь назначенный ресурс. Вопросы проведения диагностики аппарата в каждом конкретном случае решаются с учетом технического состояния и времени наработки на момент установления его ресурса.

1.2.3. Оборудование эксплуатировалось более 20 лет.

1.2.4. Если сосуды и аппараты находились в эксплуатации при количестве главных циклов нагружения от давления, стесненности температурных деформаций или других видов нагружения от 10 и более за весь срок эксплуатации при отсутствии в паспорте данных о числе циклов или при исчерпании назначенного ресурса.

При определении числа циклов учитывают циклы нагружения о нагрузок, у которых размах колебаний превышает 15 % для углеродистых и низколегированных сталей, а также 25 % для аустенитных сталей от допускаемого значения, установленного при расчете на статическую прочность.

1.2.5. Оборудование эксплуатировалось более 100000 ч при температуре несущих элементов конструкций из углеродистой стали свыше 380°С, из низколегированной стали 420°С и из аустенитной стали 525°С, если в паспорте не указан меньший ресурс,

1.2.6. Нарушались расчетные условия эксплуатации оборудования по давлению, температуре, составу среды, а также в результате аварии или пожара.

1.2.7. Если произведено выправление выпучин или вмятин перед наложением защитного слоя на стенки сосуда, а также осуществлены реконструкция или ремонт сосуда с применением сварки элементов, работающих под давлением.

1.2.8. Если предприятие по опыту работы примет решение о проведении работ по оценке остаточной работоспособности технологического оборудования.

1.2.9. По требованию органов Государственного комитета Украины по надзору за охраной труда.

1.3. Оценка технического состояния технологического оборудования, его техническое диагностирование и установление допустимого срока его дальнейшей эксплуатации проводится на основании результатов комплексного обследования организациями или предприятиями, имеющими разрешение /лицензию/ органов Государственного комитета Украины по надзору за охраной труда на проведение таких работ.

Порядок допуска к эксплуатации сосудов и аппаратов, прошедших комплексное обследование, осуществляется в соответствии с требованиями действующих "Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением".

1.4. Комплексное обследование включает следующие работы.

1.4.1. Изучение технической и эксплуатационной документации на обследуемое оборудование.

1.4.2. Визуальный осмотр поверхности.

1.4.3. Толщинометрию несущих элементов конструкции.

1.4.4. Испытания на твердость.

1.4.5. Дефектоскопию.

1.4.6. Микроструктурные исследования.

1.4.7. Определение химического состава металла и продуктов коррозии.

1.4.8. Определение механических характеристик металла.

1.4.9. Экспериментальное определение напряжений, деформаций, перемещений и усилий для случаев, предусмотренных п. 1.2.5.

1.4.10. Проверку прочности сосудов расчетом.

1.4.11. Анализ полученных данных, составление заключения по результатам обследования с выводами о возможности дальнейшей эксплуатации и определение остаточного ресурса работы оборудования.

1.5. Необходимость проведения работ по п.п. 1.4.6-1.4.9 определяется на основании результатов, полученных при выполнении работ н соответствии с п.п. 1.4.1-1.4.5.

Объем и методы проведения обследований в каждом конкретном случае должны быть определены специалистами, выполняющими эти работы, и указаны в программе обследования.

1.6. При оценке технического состояния однотипной по конструктивному и материальному исполнению группы сосудов или аппаратов, работающих в одинаковых условиях, допускается производить полный комплекс работ по настоящему МУ для отдельных ее представителей и, в зависимости от полученных результатов, снижать объем контрольных работ на оставшихся объектах данной группы.

1.7. Перечень оборудования и график его обследования разрабатывается предприятием-владельцем, утверждается его главным инженером или руководителем и представляется в местные органы Государственного надзора. Обследование, как правило, должно совмещаться с проведением освидетельствования и планово-предупредительных ремонтов в сроки, предусмотренные нормативно-технической документацией.

1.8. Обследование оборудования не заменяет технические освидетельствования, проводимые в установленном порядке.

1.9. Результаты обследования служат основанием для принятия следующих решений.

1.9.1. Возможность временной эксплуатации оборудования до выдачи заключения об его остаточном ресурсе.

1.9.2. Проведение ремонта с целью дальнейшей эксплуатации.

1.9.3. Необходимость проведения специальных исследований, например, определение остаточных напряжений для сред, способных вызвать коррозионное растрескивание, контроль методом акустической эмиссии, определение количества и распределения a-фазы, рентгеноструктурный анализ и т.д.

1.9.4. Необходимость вырезки металла для проведения его дальнейшего лабораторного исследования.

1.10. Предприятие-владелец обязано представить всю необходимую для обследования документацию и организовать безопасную работу специалистам.

Специалисты, проводящие обследование оборудования, должны выполнять работы в соответствии с инструкциями по технике безопасности, действующими на предприятии.


^ 2. ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ПРИ ОБСЛЕДОВАНИИ ОБОРУДОВАНИЯ


2.1. Изучение технической и эксплуатационной документации.


2.1.1. Ознакомление для каждого объекта обследования с такими сведениями : регистрационным и заводским номером, заводом-изготовителем, годом изготовления и ввода в эксплуатацию, номером чертежа, основными геометрическими размерами, маркой материала, технологией изготовления /способом деформации, сварки, сварочными материалами, режимами термообработки, методами и результатами контроля и т.д./, рабочим и расчетным давлениями, составом и температурой рабочей среды, расчетный температурой стенки, временем наработки, цикличностью нагружения и др.

2.1.2. Ознакомление с актами наружного и внутреннего осмотров поверхностей аппаратов.

2.1.3. Ознакомление с итоговыми отчетными данными об условиях работы объекта за срок службы, если таковые составлялись.

2.1.4. Анализ данных поверхностных термопар для контроля фактических температур стенок корпусов и штуцеров аппаратов.

2.1.5. Ознакомление с актами плановых и внеплановых технических освиде-тельствований, а также с технической документацией при ремонтах.

2.1.6. Изучение всей эксплуатационной и отчетной документации о ранее проведенных осмотрах и обследованиях данного объекта,

2.1.7. Изучение имевших место зарегистрированных случаев отклонений параметров от регламентных или случаев отказа за срок службы аппарата.


2.2. Визуальный осмотр


2.2.1. Визуальный осмотр проводят с целью проверки состояния оборудования. Включает в себя наружный и внутренний осмотры.

2.2.2. Визуальному осмотру подлежат сигнальные отверстия, места сопряжения конструкционных элементов, места концентрации напряжений, зоны наиболее вероятного коррозионно-эрозионного износа, сварные и разъемные соединения, места нарушения наружного защитного покрытия или изоляции, места возможного попадания на поверхность оборудования воды, паров, влажных газов или сред, вызывающих коррозию металла. Анализируются отложения и их распределение на поверхности, отбирают на химический анализ продукты коррозии, определяют их цвет, плотность , адгезию к металлу.

2.2.3. Осмотру подвергаются основной металл, сварные швы и зона термического влияния.

Осмотр сварных соединений желательно проводить с применением лупы крат :остью 3,5 - 7, остальную поверхность можно осматривать невооруженным глазом.

2.2.4. При осмотрах, особое внимание следует обращать на выявление следующих факторов:

на поверхностях аппаратов — трещин, надрывов, коррозии стенок /особенно в местах отбортовки и вырезок/, выпучин, отдулин, раковин, язв, коррозионных повреждений, отслоений;

в сварных швах — дефектов сварки, таких как трещины всех видов и направлений, свишей и пористости наружной поверхности шва, подрезов, наплывов, прожогов, незаплавленных кратеров;

в заклепочных швах — трещин между заклепками, обрывов головок, следов пропусков, надрывов в кромках склепанных листов и в зоне головок заклепок, особенно у сосудов, работающих с агрессивными средами;

в сосудах с защищенными от коррозии поверхностями - разрушений футеровки, в том числе неплотностей слоев футеровочных плиток, трещин в суммированном, свинцовом или ином покрытии, скалываний эмали, трещин и отдулин в плакирующем слое, повреждений металла стенки сосуда в местах нарушенного защитного покрытия.

2.2.5. В случае обнаружения дефектов участки контроля должны быть зачищены и подвергнуты обследованию одним из методов неразрушающего контроля, который выбирается исходя из возможности более полного и точного выявления дефектов.

2.2.6. Места контроля с применением сварки подвергаются тщательному осмотру. Следует обращать внимание на состояние сварного шва и околошовной зоны и учитывать трудности обнаружения трещин из-за возможных подтеков и наплывов металла при некачественном выполнении сварочных работ.

2.2.7. Нормы допустимых дефектов определяются стандартами, техническими условиями и нормативно-технической документацией на продукцию.

2.2.8. Перед внутренним осмотром сосуд должен быть остановлен, охлажден /отогрет/, освобожден от заполняющей его рабочей среды, отключен заглушками от всех трубопроводов, соединяющих сосуд с источниками давления или другими сосудами, очищен от металла. Электрообогрев и привод сосуда должны быть отключены.

При работе внутри сосуда должны применяться безопасные светильники и приборы на напряжение не выше 12 В, а при взрывоопасных средах — во взрывобезопасном исполнении.

2.2.9. Сосуды, работающие с вредными веществами 1-го и 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007-76, перед внутренним осмотром должны подвергаться тщательной обработке /нейтрализации, дегазации/ в соответствии с инструкцией по безопасному ведению работ, утвержденной главным инженером предприятия-владельца оборудования.

2.2.10. Работы внутри сосудов проводят в соответствии с "Типовой инструкцией по организации безопасного проведения газоопасных работ", утвержденной Госгортехнадзором СССР 20.02.1985 г.


2.3. Толщинометрия несущих элементов конструкции


2.3.1. Толщияометрия должна проводиться для всех несущих элементов конструкции - корпусов, днищ, люков-лазов, штуцеров, патрубков и др.

2.3.2. На каждый объект должна быть состаалена карта замеров толщины с указанием привязки к основным элементам сосуда. Замеры производятся по квадратной сетке с размером квадрата, обеспечивающим надежную оценку толщины стенки диагностируемого элемента.

2.3.3. При обнаружении значительных отклонений от значений толщины стенки элемента /на величину прибавки к расчетной толщине/, квадрат сетки уменьшается с Таким расчетом, чтобы как можно точнее определить область "провала" толщины стенки.

Область "провала" фиксируется на карте замерев, также, как единичные "провалы" толщины.

2.3.4. Поверхность элементов, предназначенная для измерений толщины, должна быть обработана механически до шероховатости, указанной в инструкции по эксплуатации или в паспорте используемого прибора. Работы производит предприятие-владелец оборудования.

2.3.5. Толщинометрия осуществляется ультразвуковыми толщиномерами или ультразвуковыми дефектоскопами, обеспечивающими точность измерения не ниже ±0,1 мм.

2.3.6. Если погрешность измерений не нормируется из-за невозможности точной калибровки толщиномера по материалу конструктивных элементов сосудов, то результаты замеров следует считать факультативными, т.е. приблизительными, при этом погрешность составляет 1-2% измеряемой толщины элемента.

2.3.7. При ведении коррозионных карт на оборудование необходимо произвести калибровку толщиномера по материалу измеряемого элемента, при этом следует производить замеры толщины на одном и том же пятне контакта при идентичности шероховатости и контактной смазки.

2.3.8. В случае, когда требуется измерить толщину оборудования, нагретого до температуры 500-6ОО°С, следует применять специальные термостойкие силиконовые смазки в смеси с борной кислотой или другие, рекомендуемые для этой цели.

2.3.9. При наличии отложений на стенках труб /нагревательные трубы в случае серосодержащей сырой нефти/, когда результат измерения от одного испытания к другому увеличивается, следует в отдельных местах убрать отложения и проконтролировать чистую толщину стенки.


2.4. Испытания на твердость


2.4.1. Измерение твердости металла непосредственно на обследуемых объектах проводится с целью проверки соответствия механических характеристик значениям, установленным нормативно-технической документацией, и выявления отдельных участков с показателями ниже или выше стандартных значений.

2.4.2. Твердость измеряют с помощью переносных твердомеров, пригодных для проведения испытаний на слабо искривленных поверхностях. В средах, вызывающих коррозионное растрескивание, измерения твердости следует проводить динамическими методами.

2.4.3. Измерение твердости осуществляется непосредственно на внешней поверхности объекта на плоской площадке, шлифованной и полированной.

Выбор участка для проведения исследований определяется результатами дефектоскопии. Место, размер и количество шлифов устанавливаются специалистами, проводящими обследование, в каждом конкретном случае. При этом используются места контроля структуры металла.

2.4.4. Испытания на твердость должны выполняться в соответствии с требованиями государственных стандартов.

2.4.5. Твердость должна определяться как средне-арифметическое значение, из не менее чем трех измерений на одном и том же месте.

2.4.6. При получении неудовлетворительных результатов испытания должны быть повторены. Если при повторном испытании получены показатели, не удовлетворяющие установленным нормам, необходимо путем дополнительных измерений выявить размеры участка с измененными показателями.

2.4.7. При испытаниях на твердость основного металла и сварных швов могут быть косвенно оценены такие характеристики, как условный предел текучести, предел прочности.

Взаимосвязь между показателями твердости и указанными характеристиками для сталей в состоянии поставки приведена в Приложении 3.


2.5. Дефектоскопия


2.5.1. Все сосуды, и аппараты, находящиеся в эксплуатации, которые подлежат оценке остаточной работоспособности в соответствии с настоящими МУ, подвергаются дефектоскопии.

2.5.2. Дефектоскопия производится с целью выявления в основном металле и сварных соединениях несплошностей различного происхождения и вида, определения их местоположения условных размеров, контроля геометрических параметров объекта, оценки качества металла, склонного к сероводородному, водородному охрупчиванию, растрескиванию, а также межкристаллитной коррозии.

2.5.3. Выбор метода дефектоскопии производят специалисты, выполняющие обследование.

Объем контроля устанавливают индивидуально для каждого объекта в соответствии с задачами обследования и с учетом следующих данных: мерки стали, температуры, давления и состава рабочей среды за весь период эксплуатации, вида ремонтных работ, гидравлических и пневматических испытаний с использованием метода акустической эмиссии /или без них/, результатов визуального осмотра и толщинометрии.

2.5.4. Контроль производится при температуре окружающего воздуха и поверхности металле 5....40°С. Допускается проведение контроля вне указанного интервала температур при условии учета температурного изменения параметров контроля и защиты оператора от воздействия температуры.

2.5.5. Поверхности изделий, предъявляемые для контроля, должны быть очищены от грязи, окалины, ржавчины, брызг металла, краски, шпатлевки, а также других инородных веществ и при необходимости обработаны механически до шероховатости, требуемой выбранным методом дефектоскопии. Работы производит предприятие-владелец оборудования.

2.5.6. Специалистами, проводящими дефектоскопию, на каждый объект должны составляться схемы расположения участков контроля с указанием их геометрических параметров и расстояний от основных конструктивных элементов.

2.5.7. При обнаружении на участке контроля дефектов, подлежащих фиксации, результаты контроля оформляют в виде эскиза-дефектограммы с соблюдением и указанием масштаба. Обнаруженные расслоения металла фиксируются на отдельной дефектограмме с указанием условных размеров и привязкой к конструктивным элементам корпуса и обозначаются на наружной поверхности корпуса кернением.


2.6. Микроструктурные исследования


2.6.1. Микроструктурные исследования проводятся с целью анализа изменений структуры, которые могут иметь место в процессе длительной эксплуатации и оказывают влияние на свойства стали и, в первую очередь, на длительную прочность, пластичность и характер разрушения.

2.6.2. Микроструктурные исследования включают в себя металлографию и другие методы, такие как электронно-фрактографические и рентгеноструктурные.

2.6.3. Металлографические исследования должны проводиться непосредственно на объекте обследования с помощью переносных металлографических приборов, методом реплик или на образцах /шлифах вырезанных из заготовок /темплетов/ металла в случае проведения механических испытаний.

2.6.4. Металлографические исследования включают:

качественной и количественное определение неметаллических включений по ГОСТ 1778-70;

исследование макро- и микроструктуры основного металла, метал­ла шва и околошовной зоны, а также сварных соединений двухслойных сталей по ОСТ 26.1379-76;

определение величины зерна по ГОСТ 5639-82;

определение балла структурных составляющих по ГОСТ 8233-56;

определение глубины обезуглероженного слоя по ГОСТ 1763-68;

определение склонности к межкристаллитной коррозии /МКК/ по ГОСТ 6032-89.

Методы проведения металлографических исследований выбираются специа-листами, выполняющими обследование.

2.6.5. Образцы /щлифы/ для металлографических исследований оснопного металла должны вырезаться вдоль, поперек направления прокатки и по толщине листа металла, для сварных соединений -поперек шва и изготовляться в соответствии с требованиями государ­ственных стандартов и "Правилами устройства и безопасной эксплуа­тации сосудов, работающих под давлением".

2.6.6. В перлитных и аустенитных сталях определяют следующие формы нестабильности структуры и связанные с ней структурные изменения:

сфероидизацию перлита и коагуляцию карбидной фазыпо шкале ВТИ;

графитизацию /только для перлитных сталей, не содержащих хром/ по шкале ВТИ;

старение и образование новых фаз - химических соединений /a- фазы и др./;

тепловую хрупкость;

перераспределение легирующих элементов между твердым раство­ром и карбидной фазой.

2.6.7. Объем и порядок микроструктурных исследований устанав­ливают специалисты, выполняющие обследование.

2.7. 0пределение химического состава

2.7.1. Химический состав металла определяют в следующих случаях:

при отсутствии в паспорте или документе, его заменяющем, данных о химическом составе металла;

если при проведении ремонта, реконструкции или модернизации были применены элементы из материала, марка которого не записана в паспорте;

при несоответствии измеренных значений твердости паспортным данным;

при локальном износе /коррозионном, эрозионном/ металла какого-либо элемента конструкции, например отдельной вставки обечайки, днища и т.д.

2.7.2. Отбор проб для определения химического состава производят в соответствии с ГОСТ 7565-81.

Химический анализ содержание углерода, кремния, марганца, серы и фосфора проводят по ГОСТ 22536.1-88, 22536.4-88, 22535.3-87, 22536.2-87, 22536.3-88 или другими методами, по точности не уступающими стандартным.

2.7.3. Отбор проб для определения химического состава основных элементов сосудов производится с наружной поверхности обечаек, днищ, крышек. Для однотипных элементов конструкции достаточно одной пробы. Место отбора пробы должно быть отмечено на чертеже общего вида или эскиза.

2.7.4. Поверхность элемента в месте отбора пробы должна быть очищена от краски, ржавчины, окалины, масла, влаги и обезжирена.

2.7.5. В качестве пробы используют стружку металла весом не менее 30 грамм. Стружка может быть получена при взятии пробы зубилом, пневмозубилом или шабером непосредственно из корпуса сосуда или из темплета в случае проведения механических испытаний.

2.7.6.Результаты анализа химического состава оформляют в соответствии с Приложением 4 и помещают в паспорт сосуда.


2.8. Определение механических характеристик металла


2.8.1. Определение механических характеристик металла производят разру-шающими или неразрушающими методами. Выбор метода осуществляют специа-листы, проводящие обследование.

2.8.2. Образцы, используемые для определения механических характеристик металла, вырезают из заготовок/темплетов/. Темплеты под образцы вырезают из элементов конструкции. Темплеты должны содержать сварной шов.

2.8.3. Места и способы вырезки темплетов в каждом конкретном случае должны быть определены специалистами, проводящими обследование.

2.8.4. Размеры темплетов зависят от типа и количества образцов, необходимых для проведения механических испытаний, но должны быть таковыми, чтобы обеспечить минимальные остаточные напряжения при последующей заварке места темплета.

2.6.5 Обязательные виды механических испытаний: на растяжение при комнатной температуре /в соответствии с ГОСТ 1497-84/,

на ударный изгиб при комнатной температуре /в соответствии с ГОСТ 9454-78/.

2.8.6. Необходимость проведения других механических испытаний устанавливается специалистами, проводящими обследование.

2.8.7. Для каждого вида испытаний должны быть подготовлены не менее трех образцов основного металла и пяти образцов сварного соединения.

2.8.8. Испытания сварных соединений на ударный изгиб производят на образцах с надрезом по оси шва.

2.8.9. К изготовлению образцов предъявляют следующие требования :

направление вырезки образцов выбирается из условий нагружения аппарата или сосуда, технологии получения материала, а также в соответствии с техническими условиями на металлопродукцию;

технология изготовления образцов не должна оказывать существенного влияния на структурное состояние, а также вызывать наклеп;

для намеченной серии испытаний технология изготовления однотипных образцов должна быть одинаковой;

нагрев образца при его изготовлении не должен вызывать структурных изменений и физико-химических превращений в металле;

поверхность рабочей части после механической обработки должна быть в зоне измерений гладкой и однородной и не иметь следов трещин, коррозии, цветов побежалости и других дефектов;

заключительные технологические операции по чистовой обработке /тонкое точение, шлифование, полирование и припуски на них/ должны сводить к минимуму деформацию поверхности образца /наклеп/, должны быть удалены заусеницы на головках и боковых гранях образца;

категорически запрещается править или рихтовать образцы.

2.8.10. Механические испытания основного металла и сварных соединений проводят при комнатной температуре. В случае необходимости проведения механических испытаний при повышении или пони­женных температурах следует руководствоваться следующими стандартами:

при. испытаниях на статическое растяжение при повышенных температурах — ГОСТ 9651-84;

при испытаниях на статическое растяжение при пониженных температурах — ГОСТ 11150-84.


2.9. Экспериментальное определение напряжений, деформаций, перемещений и усилий


2.9.1. Напряжения, деформации и перемещения экспериментально определяют с применением тендометрирования, поляризационно-оптического или других методов. При выборе метода должно быть показано соответствие его возможностей задачам и условиям измерений.

2.9.2. Измерения деформаций и перемещений необходимо производить в строго установленных контролируемых и регистрируемых условиях при действии силовых и температурных нагрузок в соответствии с заданными режимами.

2.9.3. Тензометрирование является одним из основных экспериментальных методов исследования напряженного и деформированного состояния конструкции при изучений поведения натурного объекта в период его эксплуатации.

Этот метод используется в широком диапазоне деформаций и температур при действии на объекты статических, квазистатических и динамических нагрузок.

2.9.4. Типы тензорезисторов должны выбираться с учетом целей и условий эксперимента.

Приклеиваемые тензорезисторы состоят из элемента, чувствительного к деформации /решетки из тонкого листа металлической фольги/, тонкой пленки, которая является изолятором и несущей основой для чувствительного элемента, и контактных площадок для подсоединения выводных проводов.

Размер чувствительного элемента определяется экспериментатором так, чтобы обеспечить минимальную погрешность, связанную с неоднородностью поля деформаций.

Для измерений, при которых не известны как величины, так и направления главных деформаций,используют трехэлементные розетки с ориентацией элементов в 60° и 45°.

2.9.5. Для исследований следует применять тензорезисторы, выпускаемые серийно на отечественных /или зарубежных/ предприятиях, прошедшие поверочный контроль и имеющие паспорт, содержащий их метрологические характеристики. При применении нестандартных тензорезистороз следует приводить в отчетах метрологические характеристики тезорезисторов и методики, по которым они определены.

2.9.6. В качестве клеев наиболее широко используют цианоакрилат /"циакрин"/, эпоксидную смолу, полиимид, некоторые виды керамики и др.

Циакрин не требует ни нагревания, ни отвердителя для инициирования полимеризации и может быть использован в диапазоне температур от -32 до 65°С. Он обеспечивает правильное измерение деформаций не выше 6%. Поскольку прочность клея снижается с течением времени и в результате поглощения влаги, необходимо защищать датчик от влаги при его длительной эксплуатации.

Эпоксидный клей состоит из смолы и отвердителя, который вступает в реакцию со смолой, обеспечивая полимеризацию при повышенных температурах в течение нескольких часов под давлением от 70 до 210 кПа. Рабочий диапазон температур эпоксидных клеев определяется их составом и соответствует температурам от -269 до +260°С. Допустимое относительное удлинение также зависит от состава клея и изменяется в пределах 3-10%.

Полиимид представляет собой однокомпонентный полимер, который применяют в широком диапазоне температур от -269 до 399°С. Полиимид отверждается под давлением 275 кПа при температуре 260°С. Применяют клей при измерении деформаций в условиях повышенных температур, вплоть до 315°С.

2.9.7. После отверждения клея тензодатчик должен быть покрыт герметиком, таким как парафин, каучук или полиуретан. Покрытие защищает решетку, несущую основу и клей от разрушительного действия влаги и увеличивает ресурс тензодатчика.

2.9.8. Средства защиты тензорезисторов от агрессивных сред и механических повреждений не должны влиять на метрологические характеристики тензорезисторов и искажать напряженное состояние исследуемого элемента.

2.9.9. Все приборы, применяемые для измерения деформаций, проходят метрологическую поверку с периодичностью, регламентируемой технической доку-ментацией на прибор.

2.9.10. При проведении испытаний целесообразно автоматизировать процесс измерений и регистрации данных, применять ЭВМ для обработки результатов экспериментов.

2.9.11. Регистрация наблюдений при испытании объекта иссле­дования на каждой ступени нагружения повторяется не менее 3 раз.

2.9.12. Главные деформации E1,E2 и их направления определяются в соответствии с таблицей Приложения 5 по действительным значениям деформаций.

2.9.13. Главные напряжения иопределяются по главным деформациям E1,E2 точках измерения по формулам:

для плоского напряженного состояния

; /2.1./

для одноосного напряженного состояния

/2.2./

Максимальные касательные напряжения определяют по формуле



В формулах /2.1./ — /2.3/ Е — модуль продольной упругости, Па /кгс/мм2/; — коэффициент Пуассона; G — модуль сдвига, Па /кгс/мм2/.

2.9.14. Для измерения деформаций и перемещений возможно ис­пользование индикаторов часового типа ИЧ-10 с ценой деления 0,01мм. Точность показаний подобных приборов достаточна для оценки перемещений в исследуемых точках сосудов и аппаратов химических производств. Рекомендуемая методика измерений приведена в Приложении 6.


^ 3. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ СОСУДОВ РАСЧЕТОМ


3.1. Общие положения


3.1.1. Поверочный расчет проводят с учетом всех расчетных нагрузок и всех расчетных режимов эксплуатации.

3.1.2. Основными расчетными нагрузками являются:

внутреннее или наружное давление;

масса изделия и его содержимого;

дополнительные нагрузки /масса присоединенных изделий и т.д./;

усилия от реакции опор и трубопроводов;

температурные воздействия.

3.1.3. Основными расчетными режимами эксплуатации являются: пуск;

стационарный режим;

остановка;

гидро- или пневмоиспытания;

нарушение нормальных условий эксплуатации;

аварийная ситуация и др.

3.1.4. При поверочном расчете используют механические характеристики, полученные в результате данного обследования, с учетом их изменения на прогнозируемый срок службы при заданных условиях эксплуатации.

3.1.5. Методы, применяемые для определения расчетных нагрузок, расчетных режимов, внутренних усилий, перемещений, напряжений и деформаций рассчитываемых элементов, выбираются специалистами, выполняющими соответствующий расчет.

Расчет типовых узлов деталей и конструкций рекомендуется проводить в соответствии с нормативно-технической документацией /Приложение 7/.


3.2. Оценка прочности сосудов


3.2.1. При проведении поверочного расчета по допускаемым напряжениям на основе анализа условий эксплуатации элементов конструкции для наиболее нагруженных областей определяют наибольшие напряжения, которые сопоставляют с соответствующими допускаемыми напряжениями.

Номинальные допускаемые напряжения определяют по характеристикам материала при расчетной температуре Т.

Номинальное допускаемое напряжение для элементов оборудования и трубопроводов, нагруженных давлением, принимают минимальным из следующих значений:

; /3.1./

где  — минимальное значение временного сопротивления предела прочности при расчетной температуре, МПа /кгс/м2/;

 — минимальное значение условного предела текучести при расчетной температуре, МПа /кгс/м2/;

 — среднее значение предела длительной, прочности при расчетной температуре, МПа /кгс/мм2/;

nb — коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению /пределу прочности/;

nT — коэффициент запаса прочности по пределу текучести;

ng — коэффициент запаса прочности по пределу длительной прочности.

В тех случаях, когда эксплуатация конструкции включает два и более режимов нагружения, отличающихся по температуре или нагрузке, при расчетах необходимо использовать условие прочности по накопленному длительному статическому повреждению:

; /3.2./

где ti — продолжительность работы на i.-м режиме нагружения,z;

[t]I — допускаемое время нагружения, соответствующее пределу длительной прочности /значения могут быть приняты по данным государственных отраслевых стандартов или технических условий/;

 — напряжение i-го режима.

3.2.2. При расчете на статическую прочность проверяют выполнение условий прочности применительно к расчетным нагрузкам, указанным в п.3.1.2, по все
^ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ПОЯСНЕНИЯ

Термин

Определение

ГОСТ

1

2

3

Надежность

Свойства объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных

режимах и условиях применения, технического обслуживания , хранения и транспортировки

ГОСТ 27.002-89

Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

Безотказность

Свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение, некоторого времени или наработки

-//-

Работоспособность

Состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют нормативно-технической и /или/ конструкторской /проектной/ документации

-//-

Предельное состояние

Состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно

-//-

Критерий предельного

состояния

Признак или совокупность признаков предельного состояния объекта, установленные нормативно-технической и /или/ конструкторской /проектной/ докум