Расчет технологических качеств газгольдеров

Методика расчета

Визуальный осмотр сварных швов, измерения шаблонами их геометрических размеров проводятся в условиях достаточной освещенности в целях выявления следующих наружных дефектов:
а) несоответствия размеров швов требованиям проекта, СНиП и стандартов;
б) трещин всех видов и направлений;
в) наплывов, подрезов, прожогов, незаваренных кратеров, непроваров, пористости и других технологических дефектов;
г) отсутствия плавных переходов от одного сечения к другому;
д) несоответствия общих геометрических размеров сварного узла требованиям проекта.
В случае необходимости для повышения надежности при проведении наружного и внутреннего осмотра оборудования производится зачистка отдельных участков его поверхности абразивным инструментом с последующим травлением и использованием капиллярных или других методов дефектоскопии.
Относительная овальность шарового резервуара вычисляется по формуле:
, где:
D_max — максимальный внутренний диаметр, mm;
D_min — минимальный внутренний диаметр, mm.

Предел текучести сталей в интервале от 200 до 450 МРа рассчитывается по результатам химического и количественного металлографического анализа.

Предел текучести низкоуглеродистых и низколегированных сталей (кроме сталей с карбонитридным упрочнением) рассчитывается по формуле:
где:
σ₀ — напряжение трения решетки α-железа, для настоящего расчета принимается равным 30 МРа;
σ_n –– напряжение за счет упрочнения стали перлитом, σ_n =2,4П, МРа, здесь П –– процент перлитной составляющей;
Δσ_m.р — напряжение за счет упрочнения твердого раствора легирующими элементами, устанавливаемое по величине их концентрации С_i — в % по массе легирующих элементов вα-железе (феррите);
Δσ_m.р.= 4670 C_C+N + 33С_Мn + 86C_Si + 31C_Cr + 3 0C_Ni+ 11С_Мо+ 60С_Аl + 39С_Сu + 690С_Р + 3С_v + 82С_Ti, МРа
Δ_σд — напряжение за счет упрочнения дислокациями, оценивается по плотности дислокаций, ρ
где Δ_σd = 5 Gb ρ^1/2, МРа, — для горячекатаных и нормализованных сталей допускается принимать Δ_σd = 30МРа;
d — средний условный диаметр зерна феррита, определяемый по ГОСТ 5639-82 (22);
K_y=20 МРа · mm^1/2.
Предел текучести сталей с карбонитридным упрочнением рассчитывается по формуле:
где:
где Δσ_d.у — напряжение за счет упрочнения стали дисперсными частицами, определяемое по следующему выражению:
где:
G = 8,4·10⁴ МРа — модуль сдвига;
b = 2,5·10^-7 mm — вектор Бюргерса;
D — размер (диаметр) дисперсных упрочняющих частиц, mm;
λ — межчастичное расстояние, mm.
161. Погрешность оценки предела текучести не превышает при определении по:
п.163 и п.165 — ±7%;
п. 166 — ±10%.
Временное сопротивление стали рассчитывается по соотношению
σ_в = 0,34НВ или σ_в = 0,34(HV).
Для исследуемого класса сталей значения твердости по Виккерсу (HV) и Бринеллю (НВ) принимаются совпадающими.
Дюрометрический метод оценки характеристик прочности материала оболочки.
При установлении степени охрупчивания металла AT к за счет пластической деформации (наклепа) в зонах
изменения формы элемента конструкции или выявленных зонах концентрации напряжений используется дюрометрический метод (измерение твердости) с применением переносных твердомеров.
Определение степени охрупчивания стали в результате пластической деформации устанавливается по соотношению:
ΔT_K = A(HV^Э– HV^H), где:
A = 0,16°С/МРа;
HV^э, HV^H — твердость стали после эксплуатации на момент обследования и в исходном состоянии (до эксплуатации).
При отсутствии сведений о твердости стали в исходном состоянии в качестве ее значения принимается среднее значение трех измерений твердости вне зоны развития пластической деформации (концентрации напряжений) соответствующего элемента конструкции.
Степень межзеренного охрупчивания  металла определяется по соотношению
где:
— приведенная доля в процентах межзеренной составляющей в хрупком изломе до и после эксплуатации соответственно;
В — коэффициент пропорциональности, а именно В = 1,04° С,  =10° С для стали со структурой феррита и феррит + перлит и  =20° С для стали со структурой мартенсита и бейнита отпуска, сорбита и троостита.
168. При отсутствии сведений о строении изломов в исходном состоянии следует принять  = 0.
В качестве степени межзеренного охрупчивания металла оболочки принимается наибольшее значение  одного из его элементов отдельно для основного металла и металла сварного шва.
Для конструкций, выполненных из разнородных материалов, степень межзеренного охрупчивания определяется для каждой стали.
Суммарная степень охрупчивания оболочки в пределах зоны пластической деформации определяется по выражению

Величина допускаемого внутреннего давления Р на момент проведения полного технического обследования зависит от фактических физико-механических свойств металла элементов оболочки шарового резервуара и толщины стенки:
где:
φ — коэффициент прочности сварного шва;
— допускаемое напряжение, МРа;
η_м, η_в — коэффициенты запаса прочности;
здесь σ_m, σ_в — минимальные значения предела текучести и временного сопротивления элементов оболочки (МРа) из сравнения фактических данных, полученных согласно п.п. 154—168, и данных НД;
S_min — минимальная толщина стенки оболочки по результатам толщинометрии, mm;
D_max — максимальный внутренний диаметр шарового резервуара по результатам измерений, mm.
Оценка остаточного ресурса безопасной эксплуатации шарового резервуара, эксплуатирующегося в условиях статического нагружения, где основным повреждающим фактором являются коррозионно-эрозионные процессы, производится по формуле:
Т= (S_ф- S_бp)/C, где:
Т — расчетный ресурс, годы;
S_ф — фактическая толщина элемента, mm;
S_бp — отбраковочная толщина элемента, mm;
С — скорость коррозии (или эрозионного износа), mm/год.
За фактическую величину S_ф принимается минимальное значение из полученных данных по толщинометрии, проводимой при полном техническом обследовании. Отбраковочная толщина S_бp определяется в порядке, установленном органом ГИ «Саноатконтехназорат», с учетом концентрации напряжений, создаваемых дефектами формы и другими дефектами, а также с учетом фактических свойств металла по результатам полного технического обследования, как большее из двух значений, рассчитанных для рабочих условий и условий гидравлических испытаний.
202. Для элементов оболочки величина S_бр вычисляется по формуле:
где:
Р_р и Р_н — расчетное давление и давление при испытаниях, МРа;
D — внутренний диаметр шарового резервуара, m;
φ — коэффициент прочности сварного шва (для автоматической дуговой электросварки φ =1,0);
σ и σ_н — допускаемое напряжение в рабочих условиях, определяемое согласно п.8.6, и при испытаниях соответственно, МРа.
. Для цилиндрических элементов шарового резервуара (горловин люков и патрубков) S_бp вычисляется по формуле:
где:
d — внутренний диаметр горловины люка или патрубка, m.
За скорость коррозии С (mm/год) принимается максимальное из двух значений: по паспорту шарового резервуара для данного продукта хранения либо исходя из разницы начальной толщины элемента и последних данных толщинометрии, полученных при полном техническом обследовании, деленной на срок эксплуатации.
Оценка остаточного ресурса безопасной эксплуатации производится для каждого нагруженного элемента шарового резервуара, за ресурс шарового резервуара принимается минимальное из полученных значений для отдельных элементов, но не более 8 лет.
Для шаровых резервуаров, эксплуатирующихся в условиях малоциклового нагружения, основным повреждающим фактором является малоцикловая усталость металла, поэтому оценка остаточного ресурса безопасной эксплуатации выполняется по ГОСТ 25859-83 Если расчетный ресурс превышает 8 лет, то он принимается равным 8 годам.
Для шаровых резервуаров, эксплуатирующихся при воздействии других основных повреждающих факторов, включая охрупчивание металла в процессе эксплуатации, схема расчета ресурса определяется специалистами, выполняющими полное техническое обследование.
Сроки проведения очередного полного технического обследования назначаются в зависимости от агрессивности продукта хранения согласно табл. 4, участие гос. инспектора котлонадзора ГИ «Саноатконтехназорат» при полном техническом обследовании обязательно. Разрешение на дальнейшую эксплуатацию с записью в паспорт объекта выдается госинспектором котлонадзора ГИ «Саноатокнтехназорат»