Оценка степени воздействия взрывной волны на трубопроводные системы

Общие выводы.

1.С использованием ПК ABAQUS смоделировано напряженно-деформированное состояние трубопроводов технологических установок различной конфигурации при рабочих режимах и в случае реализации нештатной ситуации типа взрыва. Определение деформаций трубопровода на экспериментальной установке при ударном воздействии и на модели этой системы в ПК ABAQUS показало, что результаты различаются не более 10%.

2 Сравнительные исследования напряженного состояния в технологических трубопроводах с различной пространственной ориентацией с применением ПК ABAQUS и ПК «Старт», который основан на стандартных методах расчета, показали, что расчеты, выполненные в ПК «Старт» для опорных элементов дают существенно завышенные (до 50%) значения, а для пролетов заниженные по сравнению с номинальными напряжениями, определенными по безмоментной теории расчетов оболочек.

3 Показано, что распределение напряжений в горизонтальных и вертикальных технологических трубопроводах в результате воздействия взрывной волны носит полиэкстремальный характер, причем в местах стеснения деформаций напряжения достигают предельного состояния и могут быть подвержены разрушению.

4 Предлагается осуществить классификацию технологических трубопроводов, в основе которой лежит их категорирование с точки зрения воздействия внешнего взрыва. При этом критерием по степени опасности может служить напряжение, возникающее в трубопроводе при воздействии на него взрывной волны. Предполагается что при значениях напряжений ниже допускаемых трубопровод пригоден для дальнейшей эксплуатации, то есть При реализации условия 0 < о < [а] трубопроводу присваивается категория I, при [а] < а < ат, когда разрушение может произойти из-за наличия дефектов основного металла присваивается категория II, при превышении условными номинальными напряжениями предела прочности материала присваивается категория III.

5 Предложен алгоритм оценки состояния технологических трубопроводов в условиях эксплуатации под влиянием действия ударной волны, и указаны характерные особенности которые должны быть учтены при оценки их технического состояния.

6 Материалы диссертационной работы использованы при разработке при разработке новых систем проектирования и инженерного анализа в инжиниринговой компании ООО «ТЕСИС».

1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 № 116-ФЗ (с изм. 07.08.00 г.).

2. Положение о порядке технического расследования причин аварий на опасных производственных объектах (РД 03−293−99) (утв. постановлением Госгортехнадзора России от 08.06.99 N 40).3. http ://www. gosnadzor.ru.

3. Солодовников А. В. «Моделирование развития аварийных ситуаций на объектах нефтеперерабатывающей промышленности, вызванных образованием облаков топливовоздушных смесей» Дисс. на соиск.уч.степ.канд.техн.наук, Уфа, УГНТУ, 2006 г.

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

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

6. Методические рекомендации по составлению декларации промышленной безопасности опасного производственного объекта (РД 03−357−00)#S / Колл. авт.- М.: ГУЛ «НТЦ «Промышленная безопасность», 2003.-78с.

7. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов (РД 03−418−01)#S #S / Колл. авт.- М.: ГУЛ «НТЦ «Промышленная безопасность», 2003.-111с.

8. Методические рекомендации по осуществлению идентификации' опасных производственных объектов (РД 03−616−03) (введены приказом Госгортехнадзора России № 138 от 19.06.03 г.))./ Колл. авт.- М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2003 .-56с.

9. Методические указания о порядке разработки плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) на химико-технологических объектах РД 09−536−03 (утв. постановлением Госгортехнадзора России от 18.04.03 № 14).

10. Батенчук А. Н. Изготовление и монтаж технологических, трубопроводов. -М.: Стройиздат, 1971. 304с.

11. Греб А. В. Повышение надежности трубопроводных коммуникаций технологических установок: Дис. канд.техн.наук. Уфа: УГНТУ, 1999. -132с.

12. Бесчастнов М. В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. М.: Химия, 1991. — 432с.

13. Общие правила взрываобезопасности для химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих производств. -М.: Металлургия, 1988.-88с.

14. Ромейко В. Концепция проекта федерального закона «О трубопроводном транспорте». Обоснование необходимости разработки проекта закона // Трубопроводы и экология. 1998. — № 4. — С. 4−5.

15. Прогрессивные методы испытания на надежность трубопроводных материалов и конструкций // Строительство магистральных трубопроводов. — 1990.-Вып. № 2.-С. 3−4, 15, 1720. необходимо уточнить.

16. Киченко С. Б. Оценка работоспособности трубопроводов с локальными трубопроводными дефектами.- Безопасность труда в промышленности, 2002, № 4, с.32−34.

17. Закревский М. П. Прочность и безопасность элементов технологических трубопроводов прессового оборудования: Автореферат дис. на соиск. Уч. Степ, канд.техн. наук.- Красноярск: Красноярский гос. ун-т, 2003, 26 с.

18. Безделев В. В., Погодин В. К. Методы определения НДС по результатам виброизмерений.- 3-я Международная конференция «Диагностика трубопроводов», Москва, 21−26 мая 2001: Тезисы докладов.-М., 2001, с. 236.

19. Сущев С. П., Кузнецов Д. Б. Оценка статической и циклической прочности труб со сквозными повреждениями.- Мониторинг и безоп. трубопроводных систем, 2004, № 1, с.10−11.

20. Шлянников В. Н., Чадаев А. В., Калачев В. А. Прогнозирование остаточного ресурса элементов трубопровода.- Вестник КФ МЭИ, № 1, с. 104 109.

21. Zhuang Zhuo, Guo Jongjin. Analysis of dynamic fracture mechanisms in gas pipelines Eng. Fract. Mech., 1999, 64,№ 3, c.271−289.

22. Yazdchi M., Crisfield M.A. Non-linear dynamic behavior of flexible marine pipes and risers.- Int. J. numer. Meth. Eng., 2002, 54, № 9, c. 1265−1308.

23. Jiang Jin-hui, Wang Zi-Li. Huadong chuanbo gongye xuebao. Ziran kexue ban/- J.E.China Shipbuild. Inst. Natur.Sci. Ed., 2002, 16, № 4, p.5−9.

24. Thomas G.O. The response of pipes and supports to internal pressure loads generated by gaseous detonations.- Trans. ASME J. Pressure Vessel Technol., 2002,124, №l, c.66−73.

25. Pan Wen-Fung, Lee Kuo-Long. The effect of mean curvature on the response and collapse of Thin-walled tubes under cyclic bending/- JSME Int. J. A., 2002, 45, № 2, c.309−318.

26. De Luna S., Fernandez-Saes J., Perez-Castellanos J.L., Navarro C. An analysis of the static and dynamic fracture behaviour of a pipeline steel. Int. J. Pressure Vessels and pip., 2000, 77, № 11, c.691−696/.

27. Зуров M.M., Капустин C.A., Кузнецов A.M. Численное моделирование процессов малоциклового разрушения фрагментов подземных трубопроводов в условиях сейсмического воздействия.- Прикл. пробл. прочн. и пластичности, 2001, № 63, с.30−35, 192, 199−200.

28. Сидоренко А. С., Станкевич А. И. Вибрации трубопроводов с нелинейным закреплением.- Материалы * Международного симпозиума «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред», Ярполец, 11−15 февр., 2002. М., 2002, с.84−85.

29. Бурмистров И. В., Городов Г. Ф., Митенков Ф. М. Панов В.А., Демин Д. А., Овчинников В. Ф., Смирнов JI.B. Исследование динамики трубопроводных систем ЯЭУ на нелинейных опорах.- :научная конференция.

30. Нелинейные колебания механических систем", Нижний Новгород, 16−19 сент., 2002: Тезисы докладов.- Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2002, с.32−33.

31. Иляева М. А. «Устойчивость аппарата колонного типа при динамическом воздействии внешнего взрыва».- Дисс. на соиск.уч.степ.канд.техн.наук, Уфа, УГНТУ, 2002 г.

32. Ягафаров P.P. «Совершенствование методов анализа причин разрушения' аппаратов при техногенных авариях».- Дисс. на соиск.уч.степ.канд.техн.наук, Уфа, УГНТУ, 2005.

33. Ильин К. А. «Деформирование аппаратов колонного типа при динамическом воздействии взрывной волны с учетом свойств грунта». Дисс. на соиск.уч.степ.канд.техн.наук, Уфа, УГНТУ, 2007 г.

34. Корепанов Ю. М. Особенности деформации металлических трубок под действием ударной волны подводного взрыва.- Препринт РФЯЦ-ВНИИТФ, 2004, № 209, с.1−36.

35. Тишков А. Я., Гендлина Л. И., Левенсон С. Я., Сердцева Ж. В. О взаимодействии ударного элемента с твердыми средами.- Изв. ВУЗов. Строительство, 2004, № 1, с.122−125.

36. Бесчастнов М. В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение М.: Химия, 1991. — 396 с.

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

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

39. 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.

40. 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.

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

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

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

44. Харрис С. М., Крид Ч. И. Справочник по ударным нагрузкам. Л.: Судостроение, 1980. 346 с.

45. Маршалл В. Основные опасности химических производств: Пер. с англ.// Под ред. Б. Б. Чайванова, А. Н. Черноплекова. М.: Мир, 1989. 672 е.

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

47. Козлитин A.M. Развитие теории и методов оценки рисков для обеспечения промышленной безопасности объектов нефтегазовогокомплекса Диссертация на соискание ученной степени доктора технических наук. М.: ВНИИГаз, 2001. 378 с.

48. РД 03−409−01 Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей. Утверждена постановлением Госгортехнадзора России от 26.06.01 N25.

49. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. Справ. Изд./А.Н. Баратов, Е. И. Иванов, А. Я. Корольченко и др. М.: Химия, 1987. — 272 с.

50. ПБ 09−540−03 Общие правила взрывобезопасности для взрывопожарных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. Зарегистрирована в Минюсте РФ 15 мая 2003 г. N 4537.

51. Методика оценки последствий аварийных выбросов опасных веществ «Токси». М.: ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2005 — 67 с.

52. Моделирование пожаров и взрывов / Под ред. Н. Н. Брушлинского А.Я. Корольченко. М.: Изд-во «Пожнаука», 2000. — 492 с. Горение — реакция окисления с выделением тепла и свечения.

53. Пожарная безопасность. Общие требования: ГОСТ 12.1.004−91. — М.: Госстандарт СССР, 1992. -79 с.

54. Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов предприятий ОАО «ГАЗПРОМ»: СТО РД Газпром 39−1.10−084−2003. М.: «ИРЦ Газпром», 2003. — т.1, 2. -314 с.

55. Тляшева P.P., Идрисов В. Р., Решетников А. А. Методы оценки зон опасностей оборудования установок предприятий нефтегазопереработки с учетом технологических трубопроводов. Нефтегазовое дело, 2008, Том 6, № 1.-С. 159−162.

56. Котляревский В. А., Шаталов А. А., Ханухов Х. М. Безопасность резервуаров и трубопроводов. М.: Экономика и информатика, 2000. 276с.

57. РД 10−249−98. Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды.

58. РД 10−400−01. Нормы расчета на прочность трубопроводов теплотехнических сетей.

59. РТМ 38.001−94. «Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов» .

60. СНиП 2.05.06−85. Магистральные трубопроводы.

61. ПБ 03−108−96. «Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов» .

62. ПНАЭ Г-7−002−86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок.

63. РД 10−249—98. Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды.

64. РТМ 38.001—94. Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов.

65. РД 10−400−01. Нормы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей.

66. СНиП 2.05.06−85. Магистральные трубопроводы (с необходимой авторской доработкой в части расчетной оценки прочности).79. СНиП 2.09.03−85.

67. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ.- М.: Мир, 1986. 318 с.,.

68. Карнеев С. В., Карпухин В. П. Расчет оболочек с неканонической поверхностью методом конечных элементов и суперэлементов.— Тула: Тулполиграф, 2001.— 128 с.

69. Колокольцев В. А. Основы применения метода конечных элементов в расчетах деталей машин: учебное пособие. СГТУ, 2003. 84 с.

70. Образцов И. Ф., Савельев JI.M., Хазанов Х. С. Метод конечных элементов в задачах строительной механики летательных аппаратов. М.: Высшая школа, 1985. 392 с.

71. Вальтер А. И., Дорохин Н. Б. Метод конечных элементов в технологических задачах пластичности: Учеб. пособие/ Тула, ТГУ.- 1999.134 с.

72. Сызранцев В. Н., Сызранцева К. В. Расчет напряженно-деформированного состояния деталей методами конечных и граничных элементов: Монография, — Издательство Курганского гос. ун-та, 2000.— 111 с.

73. Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979.-352 с.

74. Секулович М. Метод конечных элементов: Пер с сербского. М.: Стройиздат, 1993. — 664 с.

75. Голованов А. И. Сравнительный анализ различных схем расчета оболочек произвольной геометрии методом конечных элементов// Исследования по теории оболочек: Труды семинара. Вып. 21 Часть I. Казань: Казанский физ.-техн. ин-т КФАН СССР, 1988. с.104−111.

76. Сахаров А. С., Киричевский В. В., Кислоокий В. Н. и др. Метод конечных элементов в механике твердых тел. К.: Виша школа, 1982. 480 с.

77. Стренг Г., Стринг Д. Теория метода конечных элементов. М.: Мир, 1977.-350 с.

78. Корнишин М. С., Якупов Н. М. Сплайновый вариант метода конечных элементов для расчета оболочек сложной геометрии// Прикладная механика, 1987. Т.23 № 3 с. 38−44.

79. ABAQUS User’s Manual, 2006.

80. Чигарев А. В., Кравчук А. С., Смалюк А. Ф. ANSYS для инженеров: справочное пособие. М.: Машиностроение, 2004.-512 с.

81. Tang, Н. Т., «ABAQUS Applications in Light Water Reactor Safety Analysis,» ABAQUS Users' Conference Proceedings, 1988.