Сравнение расчетов на прочность нефтяных и атомных аппаратов

Константин Ефанов

Сравнение расчетов на прочность нефтяных и атомных аппаратов

Введение

Сравнение норм атомных и нефтяных сосудов и аппаратов представляет собой два вида интересов:

– теоретический, состоящий в выполнении сравнения и совместное прочтение норм прочностных расчетов нефтяных и атомных сосудов, так как нормы существуют независимо друг от друга и ранее таких сопоставлений не выполнялось;

– практический, состоящий в ознакомлении разработчиков сосудов и аппаратов с ознакомлением с другими нормами и введением в них путем сравнительного анализа с известными им нормами. Так как ряд компаний разрабатывают и изготовляют одновременно атомные и нефтяные сосуды и конструкторам этих компаний необходимо знать два типа норм. И для конструкторов, переходящих на работу из разработки нефтяных сосудов и аппаратов в атомные и наоборот.

Конструктивно атомные и нефтяные сосуды (корпуса аппаратов) практически одинаковые, материальное исполнение по маркам сталей отличается.

В нефтяных сосудах существует отдельная группа под названием сосудов высокого давления, в основе расчета которых находятся формулы теории упругости на основе решения задачи Ламе.

Сравнение будет выполнено для норм атомных и нефтяных сосудов с теорией оболочек в основании расчетных формул. Для нефтяных сосудов это сосуды на давление до 21МПа.

Формулы их теории оболочек связывают напряжения с действующими силами и моментами (только силами в безмоментном варианте теории оболочек, лежащей в основе норм). Математический аппарат теории подробно рассмотрен в весьма старой работе Новожилова В.В. [1].

Отличия норм, связанные с механикой разрушения металла стенки сосуда (т.е. оценка прочностного состояния по теориям прочности и др. темы) в настоящей кратной работе рассмотрены не будут.

Отметим, что атомные и нефтяные сосуды находятся в различных условиях нагружения, например, атомные подвержены воздействию радиации, и используются стали разных марок. В связи с этим, оценка прочности стенки атомных и нефтяных сосудов будет выполняться с отличиями.

В настоящей работе интерес вызывает рассмотрение формул теорий оболочек без рассмотрения механики разрушения металла стенки.

Нормы на момент 2022г.:

атомные:

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

нефтяные:

– на обычные сосуды и аппараты до 21МПа – семейство ГОСТов 34233.(1-12) -2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

– на сосуды высокого давления ГОСТ Р 54522-2011 Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность.

Посвящение -

Богу Троице Творцу.

Благодарность моей маме инженеру нефтяного машиностроения.

Сравнение расчетов в программных пакетах

В нефтяных нормах в ГОСТ 34233.12 указаны требования к расчету, выполненному в программном пакете, из которых можно выделить наличие аттестации программного пакета и представление результатов в виде заключений о выполнении условий прочности, устойчивости путем сравнений рассчитанных значений с допускаемыми нормами, и сформированных по результатам расчета файл должен быть использован в виде документации по расчету (документ по ЕСКД и шифром РР).

Для программных пакетов на атомное оборудование также должна быть аттестация (допуск на право использования).

В нефтяных нормах в ГОСТ 34233.1 указаны варианты расчетов, которые могут быть применены для расчета нефтяного оборудования: по методике теории оболочек, заложенной в ГОСТах 34233.1-11, расчет методом конечных элементов (в ГОСТе это численное моделирование); экспериментальные исследования; комбинированный метод, включающий сочетание предыдущих трех методов.

Расчет по методике ГОСТ 34233.1-11 проводится в программе автоматизированного расчета, например, ПАССАТ.

В дополнение к ПАССАТУ для мест врезок штуцеров (другое название – укреплений отверстий) применяют расчет методом конечных элементов. Затем в текстовом документе расчета приводят одновременно два вида расчетов – по формулам из ГОСТов и результаты расчета МКЭ. Смысл применения расчетов МКЭ для врезок штуцеров состоит в том, что средствами безмоментной теории такую геометрию нельзя рассчитать. И по сравнению с существующими формулами по методам из норм, результаты МКЭ являются более точными.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.