Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)

Диссертационная работа:

Анваров Амир Дамирович. Методика оценки ресурса безопасной эксплуатации оборудования химических производств на основе методологии мультифрактальной параметризации : диссертация ... кандидата технических наук : 05.26.03.- Казань, 2006.- 168 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/519

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Список сокращений 4

Введение 6

1. Состояние экспертизы промышленной безопасности технических устройств опасных производств 13

1.1. Методические указания по проведению экспертного диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы технических устройств 14

1,1. ], Порядок проведения технического диагностирования 20

1.1.2. Анализ повреждения и параметров технического диагностирования 24

1.1.3. Уточненные расчеты на прочность и определение критериев предельного состояния 25

1.1.4. Определение ресурса и остаточного срока эксплуатации технических устройств 26

1.2. Изменение физико-механических характеристик, процессы охрупчивания в материалах. Эксплуатационные факторы, обуславливающие процессы охрупчивания 42

1.2.1. Деградационные процессы и выявление определяющих параметров технического диагностирования 42

1.2.2. Изменение механических свойств материалов

1.2.2.1. Разупрочнение 49

1.2.2.2. Упрочнение 51

1.2.2.3. Технологические факторы охрупчивания 52

1.2.2.4. Эксплуатационные факторы охрупчивания... 56

1.2.2.5. Диагностическая карта опознания вида хрупкости 67

1.3. Оценка механических свойств и структуры металла при

проведении технического диагностирования 70

1.3.1. Оценка механических свойств 70

1.3.2. Металлографические исследования

1.3.2.1. Исследование макроструктуры металла 75

1.3.2.2. Исследование микроструктуры металла 76

1.3.3. Оценка качества металла методом мультифрактально го анализа 79

1.4. Заключение 83

1.5. Постановка задач и 84

2. Характеристика объектов и методов исследования 85

2.1. Основные объекты исследования 85

2.2. Методы исследования 87

2.2.1. Определение твердости методом Роквелла 87

2.2.2. Механические свойства при статическом растяжении.. 88

2.2.3. Определение ударной вязкости 90

2.2.4. Метод мультифрактальной параметризации 91

2.2.5. Методы статистической обработки 96

2.2.6. Методы исследования микроструктуры металла 100

3. Особенности подготовки металлографических структур к мультиф рактальному анализу при экспертизе промышленной безопасности оборудования химических производств 101

3.1. Методические рекомендации предварительной подготовки структур металла к мультифрактальному анализу 101

3.2. Влияние параметров получения цифровых изображений структуры металла на результаты их мультифрактального анализа 108

Выводы к главе 3 116

4. Использование методологии мультифрактальной параметризации при металлографических исследованиях металла оборудования объектов промышленной безопасности 118

4.1. Взаимосвязь величины зерна металла с мультифрактальны ми параметрами однородности и упорядоченности 118

Выводы к главе 4 123

5. Возможности методологии мультифрактальной параметризации в оценке ресурса безопасной эксплуатации оборудования химических и нефтехимических производств 125

5.1. Оценка механических свойств металла оборудования химических производств методом мульти фрактально го анализа 125

5.2. Возможность определения критической температуры хрупкости по мультифрактальным характеристикам структуры металла 135

5.3. Методика оценки остаточного ресурса и технического состояния оборудования химических производств на основе методологии мультифрактальной параметризации 137 Выводы к главе 5 140

Выводы , 142

Список литературы 144

Приложение 1  

Введение к работе:

Актуальность темы. Согласно статье 13 федерального закона №116 «О промышленной безопасности производственных объектов» экспертизе промышленной безопасности (ЭПБ) подлежат: проектная документация на строительство, расширение …, и ликвидацию опасного производственного объекта (ОПО); технические устройства (ТУ), применяемые на ОПО; здания и сооружения на ОПО; декларация ПБ и иные документы, связанные с эксплуатацией ОПО.

Представленная работа выполнена в контексте ЭПБ технических устройств, применяемых на химических и других ОПО. ЭПБ технических устройств проводится индивидуально каждой единицы, опасность которой зависит от условий эксплуатации (P, t, среда), которые и определяют его группу (от гр. 5б до гр.1 по ОСТ 26 291).

В настоящее время большая часть ТУ химических производств отработала нормативный ресурс. Дальнейшая эксплуатация такого оборудования возможна только с разрешения органов Ростехнадзора на основании заключений ЭПБ, выполненных экспертной организацией.

В качестве базовой концепции оценки технического состояния ТУ опасных производств используется подход, согласно которому оценка технического состояния ТУ осуществляется по параметрам технического состояния (ПТС). В качестве определяющих ПТС принимают параметры, изменение которых может привести объект в неработоспособное или предельное состояние, то есть к его разрушению или созданию аварийной ситуации.

Одним из важных ПТС является состояние металла ТУ – его механические характеристики, которые под действием технологических (изготовление, транспортировка, монтаж) и эксплуатационных (условия эксплуатации – температура, давление, среда, цикличность) факторов могли измениться относительно своего исходного состояния.

Нормативные документы по экспертному диагностированию технического состояния и определению остаточного срока безопасной эксплуатации оборудования, эксплуатируемого в химической и нефтехимической отраслях промышленности, предписывают при экспертизе, в зависимости от условий эксплуатации, выполнять механические испытания для установления фактических механических характеристик, так как при поверочных расчетах и расчетах остаточного ресурса ТУ, отработавших 20…30 и более лет в «жестких» условиях использовать нормативные значения механических свойств некорректно.

Однако на практике выполнение указанных испытаний на объектах химических и нефтехимических производств невозможны (процессы в основном непрерывны и остановы кратковременны) и не целесообразны, так как вырезки образцов для испытаний и последующий ремонт наносят вред обследуемому оборудованию (возникают дополнительные напряжения). Поэтому задача поиска информативного способа оценки механических свойств металла без разрушения элемента ТУ весьма актуальна.

Учитывая актуальность вопроса очевидна необходимость разработки методики прогнозирования остаточного ресурса ТУ по изменению механических свойств без его разрушения.

Для реализации данной проблемы видится перспективным установление взаимосвязи механических свойств металла с результатами мультифрактальной параметризации (МФП) цифровых изображений его микроструктуры. Созданная в ИМЕТ им. А.А. Байкова РАН в начале 90х годов методология МФП, подробно описанная в трудах А.Г. Колмакова, Г.В. Встовского, нашла широкое применение. МФП является более совершенным видом представления теории фракталов. Под фракталами принято подразумевать структуру, состоящую из частей, которые, в каком то определенном смысле, подобны целому. Однако понятия самоподобия и масштабной инвариантности, заложенные в основе теории фракталов не могут полностью описать реальные природные структуры. Поэтому возникла так называемая теория МФП, которая благодаря дополнительному математическому анализу позволяет оценивать параметры однородности и упорядоченности, характеризующие меру нарушения самоподобия и отражающие геометрическую неоднородность составляющих изображения.

Однако адаптация метода для установления взаимосвязи мультифрактальных (МФ) параметров с механическими свойствами сталей перлитного класса, требует разработки четкого алгоритма подготовки металлографических изображений к МФ анализу.

Целью работы является разработка методики оценки ресурса безопасной эксплуатации оборудования химических производств на основе методологии мультифрактальной параметризации.

Для достижения поставленной цели в процессе работы решались следующие задачи:

адаптация методологии МФП для анализа изображений структур сталей перлитного класса при экспертизе промышленной безопасности оборудования химических производств;

исследование взаимосвязи МФ параметров с изображениями металлографической структуры поверхности элементов ТУ химических производств;

разработка метода оценки уровня механических свойств сталей перлитного класса по МФ параметрам изображений металлографических структур для установления их соответствия требованиям промышленной безопасности;

апробация разработанного метода и результатов исследований на примере конкретного ТУ при оценке его остаточного ресурса безопасной эксплуатации.

Научная новизна полученных результатов заключается в том, что в диссертации впервые:

- разработана методика оценки ресурса безопасной эксплуатации оборудования химических производств по МФ параметрам металлографической структуры его поверхности. На примере адсорбера производства ДССК (дивинил - стирольного синтетического каучука), выполнен расчет остаточного ресурса по изменению МФ параметров.

создан метод оценки уровня механических свойств сталей перлитного класса по МФ параметрам изображений металлографической структуры поверхности металла оборудования химических производств, с целью установления соответствия значений механических свойств требованиям промышленной безопасности;

разработаны методические рекомендации предварительной подготовки изображений структур к МФ анализу, развиты методические подходы по обработке полученных результатов и их адаптации к особенностям структуры и механических свойств перлитных сталей, широко используемых для изготовления оборудования химических производств;

для сталей рассматриваемого класса показана возможность оценки критической температуры хрупкости по МФ параметрам однородности изображений структуры, являющейся одним из определяющих показателей свойств материала оборудования опасных производств, определяющих его безопасную эксплуатацию;

разработана методика определения величины зерна металла с использованием МФП при металлографических исследованиях в ходе выполнения экспертизы промышленной безопасности оборудования химических производств;

Практическая ценность состоит в том, что разработанные методика и методические рекомендации обеспечивают возможность при проведении экспертизы промышленной безопасности проводить оценку фактических механических свойств металла оборудования химических и нефтехимических производств (СКИ – синтетического каучука изопренового, изопрена, этилена, олигомеров, стирола и полиэфирных смол и других) неразрушающим способом, без вырезки образца, исключая потенциальную вероятность снижения безопасности его эксплуатации.

Использование фактических значений механических характеристик повышает объективность результатов поверочных расчетов и расчетов остаточного ресурса безопасной эксплуатации ТУ.

Предлагаемый метод определения величины зерна при металлографических исследованиях металла ТУ в ходе проведения ЭПБ исключает ошибки человеческого фактора, имеющие место при традиционных методах, заключающихся в визуальной идентификации изображений структур, приведенных в ГОСТ.

Разработанные метод и рекомендации, наряду со стандартными используются в ПИ «Союзхимпромпроект» КГТУ при экспертном диагностировании оборудования на ОАО «Нижнекамскнефтехим».

На защиту выносятся:

- методика оценки ресурса безопасной эксплуатации оборудования химических производств из сталей перлитного класса на основе методологии МФП;

- методика оценки механических характеристик сталей перлитного класса по результатам МФП при определении остаточного ресурса оборудования химических производств;

- методические рекомендации по подготовке образцов к МФ анализу с целью обеспечения объективности результатов МФП при экспертизе промышленной безопасности оборудования опасных производств;

- рекомендации по использованию МФП для определения величины зерна металла при экспертизе промышленной безопасности объектов химических производств (взамен визуальной оценки по ГОСТ 5639);

- рекомендации по возможности применения МФП для оценки параметра критической температуры хрупкости – важной характеристики при экспертизе промышленной безопасности аппаратов, эксплуатируемых в условиях высоких температур и давлений или побывавших в области влияния огня.

Личный вклад соискателя в представленных к защите материалах состоит в идее использования методологии МФП в области промышленной безопасности, в проведении исследований, обработки данных, обобщении результатов, подготовке статей, докладов, отчетов. Совместно с к.т.н. доцентом Маминовым А.С., докторами Булкиным В.А., Колмаковым А.Г. и Встовским Г.В. проводилось обсуждение и обобщение результатов.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации представлены и обсуждены на всероссийских и международных конференциях:

18-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (Казань, КВАКУ, 2006), Всероссийской студенческой научно-технической конференции «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (Казань, КГТУ, 2005), Всероссийской с международным участием научно-технической конференции «Сварка и контроль-2004» (Пермь, 2004), Международной научно-технической конференции «Сварка – XXI век. Славяновкие чтения» (Липецк, 2004), XIV Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Внутрикамерные процессы в энергетических установках, акустика, диагностика, экология» (Казань, КВАКУ, 2002), Международной научно-технической конференции «Композиционные материалы в авиастроении и народном хозяйстве» (Казань, 2001).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 13 публикациях, из них – 4 статьи, опубликованные в научных журналах, 9 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 153 страницах, содержит 52 рисунка и 15 таблиц. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы (157 наименований).

Подобные работы
Кондрашова Оксана Геннадьевна
Определение ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования путем оценки адаптивных свойств металла по изменению его магнитных характеристик
Шайхулов Салават Фазирович
Оценка остаточного ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопровода с твердыми прослойками
Суслонов Александр Аркадьевич
Разработка методов оценки и прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации дымовых металлических труб с учетом температурно-силовых и коррозионных воздействий рабочих сред
Гумеров Ильдар Кабирович
Методология экспертизы безопасности длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов на основе математического моделирования
Зиновьева Ольга Михайловна
Методология построения страховой защиты от аварий на опасных производственных объектах на основе посценарного анализа рисков
Бикмухаметов Марат Габдульфатович
Усовершенствование методики оценки риска возникновения аварийных ситуаций предприятий черной металлургии (На примере ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат")
Ботвенко Денис Вячеславович
Разработка методики оценки и классификации фрикционной опасности горных пород
Тимиргалеева Лилия Шамилевна
Разработка методики оценки и прогнозирования риска аварийных ситуаций с целью повышения устойчивости коксохимического предприятия : на примере коксохимического производства ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат"
Чибинёв Николай Николаевич
Совершенствование методики экспресс-оценки риска возникновения пожаров от применения электроэнергии
Мустафин Ульфат Мансурович
Комплексная система оценки остаточного ресурса трубопроводов системы газоснабжения, бывших в консервации

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net