Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Повышение огнестойкости металлических конструкций объектов нефтегазовой отрасли применением вспучивающихся красок

Диссертация: Повышение огнестойкости металлических конструкций объектов нефтегазовой отрасли применением вспучивающихся красок
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Развитие и интенсификация нефтегазовой отрасли в современных условиях сопровождаются ростом числа аварийных ситуаций, приводящих к возгоранию или взрыву углеводородных веществ. Повышение. пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих комплексов является важнейшей составной частью обеспечения защищенности населения от угроз техногенного и экологического характера. Предложена композиция… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБУЕМОЙ ОГНЕСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
    • 1. 1. Металлы, сплавы и их поведение в условиях пожара
      • 1. 1. 1. Особенности состава, строения и свойств строительных сталей
      • 1. 1. 2. Характеристика и классификация сталей
      • 1. 1. 3. Стали, применяемые в строительстве. Стальные изделия и конструкции
      • 1. 1. 4. Поведение металлов и сплавов в условиях пожара
    • 1. 2. Огнезащита в системе пожарной безопасности зданий и сооружений
      • 1. 2. 1. Роль огнезащиты в повышении огнестойкости строительных конструкций различных типов
      • 1. 2. 2. Способы огнезащиты
      • 1. 2. 3. Технологии огнезащиты
      • 1. 2. 4. Огнезащитные вспучивающиеся краски
      • 1. 2. 5. Компоненты средств огнезащиты
  • ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 2. 1. Исследование огнезащитной эффективности
      • 2. 1. 1. Образцы для испытаний
      • 2. 1. 2. Условия нанесения огнезащитных покрытий на образцы
      • 2. 1. 2. Оценка результатов испытаний
      • 2. 1. 3. Протокол испытания
    • 2. 2. Оценка остаточного ресурса металлических конструкций после огневого воздействия
      • 2. 2. 1. Методика расчета малоцикловой прочности
      • 2. 2. 2. Установка для испытаний на малоцикловую усталость
      • 2. 2. 3. Устройство для определения момента излома образца и подсчета числа циклов до разрушения
      • 2. 2. 4. Изготовление образцов
      • 2. 2. 5. Методика проведения испытаний
    • 2. 3. Рентгеноструктурный анализ
    • 2. 4. Рентгеноспектральный анализ
    • 2. 5. Методы исследований параметров микроструктуры и механических свойств стали
  • ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ВСПУЧИВАЮЩИХСЯ КРАСОК
    • 3. 1. Определение огнезащитной эффективности вспучивающихся покрытий
    • 3. 2. Исследование динамики вспучивания состава на защищаемой поверхности
    • 3. 3. Исследование технологии нанесения огнезащитного покрытия
    • 3. 4. Испытания на малоцикловую усталость
    • 3. 5. Рентгеноструктурный анализ
    • 3. 6. Рентгеноспектральный анализ
    • 3. 7. Влияние огнезащитных покрытий на микроструктуру и циклические свойства конструкционной стали Ст. 3 в условиях воздействия высокой температуры
      • 3. 7. 2. Результаты исследований
  • ГЛАВА 4. РАСЧЕТ ОГНЕСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ
    • 4. 1. Объект исследования
    • 4. 2. Расчет пределов огнестойкости несущих металлических конструкций
      • 4. 2. 1. Расчет температуры прогрева металлических конструкций при воздействии «стандартного» пожара
      • 4. 2. 2. Расчет несущей способности металлических конструкций при воздействии «стандартного» пожара
    • 4. 3. Расчет фактического предела огнестойкости колонны К
    • 4. 4. Расчет фактического предела огнестойкости шахтной лестницы
  • ВЫВОДЫ

Повышение огнестойкости металлических конструкций объектов нефтегазовой отрасли применением вспучивающихся красок (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темы

.

Развитие и интенсификация нефтегазовой отрасли в современных условиях сопровождаются ростом числа аварийных ситуаций, приводящих к возгоранию или взрыву углеводородных веществ. Повышение. пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих комплексов является важнейшей составной частью обеспечения защищенности населения от угроз техногенного и экологического характера [1].

Сооружения на объектах нефтегазовой отрасли изготавливаются, как правило, из углеродистой стали различных марок, которая отличается высокой теплопроводностью. Это приводит к тому, что в условиях пожара незащищенные металлические конструкции быстро прогреваются до температур, превышающих 400−500°С. Под воздействием этих температур и нормативной нагрузки интенсивно развиваются температурные деформации, что ведет к быстрому разрушению сооружения (в пределах всего 0,12−0,25 часа). Повышение предела огнестойкости конструкций, т. е. времени от начала воздействия пожара до наступления предельного состояния (для металлических сооружений — потери несущей способности) до требуемого уровня достигается применением огнезащиты [2−4].

Применяемые для огнезащиты обычные (невспучивающиеся) материалы, как правило, занимают дополнительный объем и увеличивают за счет собственной массы нагрузку на защищаемую конструкцию. Кроме того, средства огнезащиты должны не только обеспечивать защиту конструкции от внешнего огневого воздействия, но и обладать адгезией к подложке материала конструкции, долговечностью в нормальных условиях эксплуатации, технологичностью при изготовлении и нанесении на защищаемую конструкцию. Этим требованиям соответствуют вспучивающиеся огнезащитные составы, огнезащитный эффект которых основан на образовании при тепловом воздействии пористой массы с низкой теплопроводностью, которая препятствует притоку тепла к защищаемой поверхности. Вспучивающиеся краски являются одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений в области разработки составов для огнезащиты металлических конструкций. Высокая эффективность, возможность использования индустриальных методов нанесения составов на поверхность конструкций обусловливает повышенный интерес к ним. Таким образом, проблема разработки и исследование вспучивающихся красок с повышенными теплозащитными свойствами является весьма актуальной.

Цель работы.

Целью диссертационной работы является повышение пожарной безопасности металлических конструкций путем разработки и применения огнезащитных вспучивающихся покрытий.

Задачи исследования:

— провести лабораторные исследования предела огнестойкости стальных образцов с различной толщиной огнезащитных покрытий;

— оценить прочностные характеристики стальных образцов с огнезащитным покрытием на малоцикловую устойчивость;

— проанализировать атомную структуру и химический состав поверхности стальных образцов с огнезащитным покрытием рентгенографическими методами;

— изучить структурные составляющие стальных образцов с огнезащитным покрытием после температурного воздействия при помощи металлографического анализа.

Научная новизна.

1 Предложена композиция огнезащитной вспучивающейся краски и разработан алгоритм ее нанесения в зависимости от оптимального соотношения толщины и времени покрытия, позволяющий получить послойное вспучивание при огневом воздействии, что обеспечивает увеличение предела огнестойкости металлических конструкций.

2 Установлено, что покрытие металлических конструкций огнезащитной вспучивающейся краской позволяет изменить поверхностную структуру металла благодаря диффузии компонентов состава (алюминия и кремния) в условиях высоких температур, повысив тем самым усталостную прочность и огнестойкость.

Практическая ценность.

1 Предложенная композиция огнезащитной вспучивающейся краски и технология ее нанесения применяются ООО «Строительная фирма № 2» для проведения огнезащитных работ.

2 Результаты диссертационной работы используются в обучении студентов специальности 280 104 «Пожарная безопасность» ГОУ ВПО УГНТУ по дисциплине «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» (определение огнестойкости строительных материалов и прочностных характеристик металлов с огнезащитными покрытиями).

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (г. Уфа, 2008 г.) — Всероссийском конкурсе инновационных проектов студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Российской Федерации «Обеспечение промышленной безопасности на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (г. Уфа, 2007 г.) — 56-й научно-технической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых УГНТУ «Промышленность. Экология. Безопасность» (г. Уфа, 2005 г.).

Публикации.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, в том числе 1 статья в рецензируемом научном издании из перечня ВАК Минобразования и науки РФ.

выводы.

1 Предложены композиция огнезащитной вспучивающейся краски и алгоритм нанесения покрытия, которые обеспечивают повышение предела огнестойкости защищаемых металлических конструкций до трех часов.

2 Установлено, что при циклических испытаниях наибольшее количество циклов до разрушения показали образцы с нанесенной краской, чем исходные образцы и образцы без защиты после огневого воздействия.

3 Выявлено на основе рентгенографического анализа, что повышение усталостной прочности достигается использованием огнезащитной вспучивающейся краски за счет диффузии алюминия и кремния из состава покрытия в поверхностный слой материала образца при воздействии высоких температур. Кроме того, изменение структуры поверхностного слоя за счет проникновения элементов вспучивающейся краски повышает огнестойкость стальной конструкции.

4 Показано, что применение огнезащиты позволяет сохранить исходную внутреннюю структуру металла.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.А. Экология переработки углеводородных систем: Учебник/ Под ред. М. Ю. Долматова, Э. Г. Теляшева. М.: Химия, 2002. -608 с.
  2. B.C., А.П. Петров Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. — М.: Стойиздат, 1987. -477 с.
  3. А.Н. Пожарная безопасность.- М.: 1997. 160 с.
  4. А. Ф., Молчанов В. П., Воевода С. С., Шароварников С. А. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов. -М.: Калан, 2002. 437 с.
  5. Г. Л., Круглов С. А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов. Учебник для студентов вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. 328 с.
  6. Строение и свойства конструкционных материалов/ Под ред.
  7. B.М.Качалова. — М.: Изд-во МЭИ, 1992. 96 с.
  8. Конструкционные материалы в энергетике / Под ред. В. М. Качалова. -М.: Изд-во МЭИ, 1992. 102 с.
  9. П.И. Арматурные стали. М., 1996.
  10. Конструкционные материалы в энергетике / Под ред. В. М. Качалова. — М.: Изд-во МЭИ, 1992. 102 с.
  11. А.А. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1979.1. C. 25−37, 156−160.
  12. И.Д., Плюснина Г. Ф., Фролов А. Ю. Огнестойкость строительных конструкций. — М.: ЗАО «Спецтехника», 2001. 496 с.
  13. Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре: Учебник/ В. Н. Демехин и др. -М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. 656 с.
  14. Строительные нормы и правила. Пожарная безопасность зданий и сооружений. СНиП 21−01−97*. М.: Госстрой России, 1997. 15 с.
  15. В.JI., Крутое A.M., Давыдкин Н. Ф. Огнезащита строительных конструкций / Под ред. Ю. А. Кошмарова. М.: ТИМР, 2000. — 433 с.
  16. В.И., Пехотиков А. В., Павлов В. В. Обеспечение огнестойкости несущих строительных конструкций — М.: Пожарная безопасность. -2002.- № 3. С. 48.
  17. И.Г., Левитес Ф. А. Огнезащита строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1991. 320 с.
  18. В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. — М.: Ассоциация «Пожарная безопасность и наука», 2001. 382 с.
  19. В.Л., Кругов A.M., Давыдкин Н. Ф. Огнезащита строительных конструкций/ Под ред. Ю. А. Кошмарова. — М.: Информационно-издательский центр «ТИМР», 2000. 433 с.
  20. С.В. Огнезащита строительных материалов и конструкций: Справочник. -М.: Спецтехника, 2001.-112 с.
  21. В.П. Тенденция развития рынка материалов для пассивной огнезащиты // Пожаровзрывобезопасность. — 2003. — № 4. — С.49−55.
  22. Современные способы и средства огнезащиты строительных конструкций // Пожаровзрывобезопасность. 2002. — № 4. — С.93−95.
  23. Н.П. О целесообразности применения отечественных огнезащитных материалов // Пожаровзрывобезопасность. — 2004. № 2. — С.15−17.
  24. А.Я., Корольченко О. Н. Средства огнезащиты. Справочник. М.: Пожнаука, 2006. — 258 с.
  25. ГОСТ Р 12.3.047−98 ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля
  26. Пат. 2 174 527 Россия, МПК 7c09d5/18,131/04,133/00 Огнезащитная вспучивающаяся краска/ Потапова Е.В.- ЗАО «Экземпляр"-№ 2 001 106 493/04- Заявлено 13.03.2001- Опубл. 10.10.2001.
  27. Пат. 2 160 296 Россия, МПК 1С 09D 1/02, 5/18 Огнезащитная композиция для покрытия металлоизделий / Гречман А. О., Гречман Т.А.- ООО «ТЦПБ" — № 99 113 180/04- Заявлено 29.06.1999- Опубл. 10.12.2000.
  28. Пат. 2 140 400 Россия, МПК 6 С 04 В 28/261/С04 В 111:28, С 09 D 5/18,С 09 К 21/02 Огнезащитный состав для бетона, металла и дерева «Файрекс» / Кривцов Ю. В., Ладыгина И.Р.- № 98 122 889/03- Заявлено 23.12.1998- Опубл. 27.10.1999.
  29. В.И. Классификация и методы оценки огнестойкости подвесных потолков / Голованов В. И., Павлов В. В., Пехотиков А. В. // Пожарная безопасность 95: Материалы XIII научно-практической конференции. М.: ВНИИПО, 1995. — С. 344−345.
  30. А.В. Новые виды огнезащиты и методы определения огнестойкости стальных несущих конструкций / Пехотиков А. В., Голованов
  31. B.И., Павлов В. В. // Проблемы горения и тушения пожаров на рубеже веков: материалы XV научно-практической конференции. М.: ВНИИПО, 1999.1. C. 132−135.
  32. В.И. Огнестойкость многопустотных железобетонных панелей перекрытий с различными видами огнезащиты / Голованов В. И.,
  33. В .В., Пехотиков А. В. // Пожарная безопасность. 1999.- № 2. — С. 5765.
  34. В.И. Огнезащита многопустотных железобетонных перекрытий / Голованов В. И., Пехотиков А. В., Ерохов K.JI. // Пожарное дело. -2000.-№ 4.-С. 41−43.
  35. А.В. Расчет необратимых деформаций несущих стальных конструкций с огнезащитой // Пожары и окружающая среда: материалы XVII научно-практической конференции. М.: ВНИИПО, 2002. — С. 164−166.
  36. В.И. Экспериментальное исследование огнестойкости фальшполов / Голованов В. И., Павлов В. В., Пехотиков А. В. // Пожары и окружающая среда: материалы XVII научно-практической конференции. М.: ВНИИПО, 200. С. 166−167.
  37. А.В. Расчет огнестойкости конструкций из стали с повышенными показателями огнестойкости для объектов нефтегазовой промышленности / Пехотиков А. В., Голованов В. И., Павлов В. В. // Территория «Нефтегаз». 2007. — № 4. — С. 72−77.
  38. А.И., Ройтман В. М. Огнестойкость строительных конструкций: Учебн. Пособие. М.: МИСИ, 1979. — 114 с.
  39. М.Я. Противопожарное нормирование в строительстве. — М.: Стройиздат, 1985.-390 с.
  40. Roitman V.M. Fire testing of Bilding Materials in View of the Moisture Factor. — First European Symposium of Fire Safety Sicience (Abstracts). Zurich? ETH. 1995.-p.p. 135−136.
  41. В.П., Пчелинцев B.A., Федоренко B.C., Яковлев А. И. Огнестойкость зданий. М.: Стройиздат, 1986. — 224 с.
  42. Cullis C.F., Hirshchler М.М. The combustion of organic polymers, Oxford, 1981, P. 417.
  43. Hi Lb 236−97. Огнезащитные составы для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности.
  44. СНиП 2.03.11−85 Защита строительных конструкций от коррозии. Поверхность образцов с антикоррозионным грунтом должна быть сухой, обеспыленной и обезжиренной
  45. Испытания при малоцикловом нагружении. II Научно-техническое сотрудничество стран СЭВ: Методические указания. М.: МЦНТИ, 1986.-88с.trb
  46. И.В., Наумченков Н. Е. Усталость сварных конструкций. М.: Машиностроение, 1976. — С. 26−51.
  47. ГОСТ 23.207−78. Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения. — М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1978.— 51 с.
  48. А.Н. Разрушение при малоцикловом нагружении. М.: Наукова думка, 1988.-324 с.
  49. ГОСТ 2860–65. Металлы. Методы испытания на усталость. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1978. — 42 с.
  50. В.Ф. Циклическая прочность механических материалов: Учебное пособие. Уфа: УГНТУ, 2001.- 105 с.
  51. Н.А. и другие. Прочность конструкций при малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1983.- 270 с.
  52. ГОСТ 25.502−79 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. Введ. Пост. Государственного комитета СССР по стандартам от 30 октября 1979 г. № 4146.
  53. ГОСТ 8.207−76, Прямые измерения с многократными наблюдениями, Методы обработки результатов наблюдений. М.: Изд-во стандартов, — 1978. -31 с.
  54. Г. С. Физика твёрдого тела. М.: Изд-во «Наука», 1962. — С. 156−186.
  55. М.А., Физика рентгеновских лучей, 2 изд. М.: Изд-во «Полиграф», 1957. — С. 29−31.
  56. Н.А., Основные понятия структурного анализа. М.: Химия, 1961.-366 с.
  57. Г. Б., Порай-Кошиц М.А., Рентгеноструктурный анализ. М.: Промышленность, 1964. — 215 с.
  58. М.А., Методы рентгеноспектральных исследований. М.: Химия, 1959.-С. 289−311.1. А?
  59. Э.Е., Рентгеновские спектры атомов в молекулах химических соединений и в сплавах. M.-JI: Физика, 1950. — 322 с.
  60. К.П., Баранов А. А. Металлография. М.: Металлургия, 1970. — 380 с.
  61. А.А. Металловедение. М.: Металлургия, 1956. — 235 с.
  62. М.А. Металлография. М.: Металлургия, 1994. — 375 с.
  63. И.Ф. Развитие полевого моделирования пожара в помещении и теории огнестойкости в России / Астахова И. Ф., Молчадский И. С. // Пожаровзрывобезопасность. 1999. — № 1. — С. 47−56.
  64. Г. Н. Моделирование тепло- и массопереноса в многослойных тепло- и огнезащитных' покрытиях при взаимодействии с потоком высокотемпературного газа / Исаков Г. Н., Кузин А. Я. // Физика горения и взрыва. 1998. — 34, № 2. — С. 82−89.
  65. В.Л. Математическое моделирование работы и определение комплекса характеристик вспучивающейся огнезащиты / Страхов В. Л., Гаращенко А. Н., Рудзинский В. П. // Пожаровзрывобезопасность. 1997. — № 3.-С. 21−30.
  66. В.Л. Математическое моделирование работы огнезащиты, содержащей в своем составе воду / Страхов В. Л., Гаращенко А. Н., Рудзинский В. П. // Пожаровзрывобезопасность. 1998.- № 2. — С. 12−19.У
  67. Т.Ю. К вопросу оценки коэффициента эффективной теплопроводности вспученных составов / Еремина Т. Ю., Бессонов Н. М., Дьяченко П. В. //Пожаровзрывобезопасность. 2002. — № 5. — С. 13−18.
  68. Т.Ю. Модель оценки огнезащитной эффективности вспучивающихся водосодержащих составов / Еремина Т. Ю., Бессонов Н. М. // Пожаровзрывобезопасность. 2000. — № 3. — С. 17−20.
  69. И.И. Теория термической обработки металлов. — М.: Металлургия, 1986. 533 с.
  70. Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. — М.: Металлургия, 1993. 403 с.
  71. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник. Т. 1−3. / Под ред. М. Л. Берштейна, А. Г. Рахштадта. -М.: Металлургия, 1983. 352 с.
  72. Д.К. Чернов и наука о металлах, под ред. Н. Т. Гудцова. Л.-М.: Наука 1950. -233 с.
  73. Е. История развития диаграммы железо-углерод/ пер. с польск. -М.: Наука, 1968. -267 с.
  74. И.И. Теория термической обработки металлов. — М.: Металлургия, 1986. 322 с.
  75. Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. — М.: Металлургия, 1993. 423 с.
  76. И.П., Сопротивление разрушению стали и чугуна. — М.: Металлургия, 1993. 192 с.
  77. Р. И. Превращения аустенита в стали. — М.: Металлургия, 1960. -278 с.
  78. К.С., Стереология в металловедении. М.: Металлургия, 1977.-279 с.
  79. ГОСТ 5639–82, Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. — М.: Изд-во стандартов, 1994. —23 с.
  80. С.А. Стереометрическая металлография, 3-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1970. — 375 с.
  81. А.А., Узлов И. Г., Калмыков В. В., Мадатян С. А., Ивченко А. В., Высокопрочная арматурная сталь. М.: Металллургия, 1986, — 272 с.
  82. А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1988. — 143 с.
  83. D. Е.Jnlumescent coating modeling./ Cagliostro D. E. Riccitielio S. K., Clare K. J. // J. Fire and Flammable. 1975, № 2. — p. 205−291.
  84. ., Крюппа Ж. Огнестойкость строительных конструкций / Пер. с франц.- Под ред. В. В. Жукова. М.: Стройиздат, 1990. — 112 с.
  85. И. Г., Зигерн-Корн В.Н. Огнестойкость строительных конструкций из эффективных материалов. — М.: Изд-во Стройиздат, 1984.-С. 28−56.
  86. ., Крюппа Ж. Огнестойкость строительных конструкций. -М.: Стройиздат, 1985. С. 112−125.
  87. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов. — М.: Стройиздат, 1985. 56 с.
  88. В.И., Пехотиков А. В., Павлов В. В. Инженерный метод расчета огнестойкости стальных конструкций с огнезащитой из минераловатных плит «Rockwool Conlit» М.: Пожарная безопасность, -2006,-№ 4, С. 78−85.
  89. В.И., Пехотиков А. В., Яйлиян Р. А., Павлов В. В. Расчет деформации стальных балок из сталей с повышенными показателями огнестойкости в условиях огневого воздействия — М.: Пожарная безопасность. 2006, — № 5, С. 28−35.
  90. В.И. Кинетика разрушения нагруженных материалов при переменной температуре / Бетехтин В. И., Ройтман В. М., Слуцкер А. И. Кадомцев А.Г. // Журнал технической физики. 1998. — № 11. — С. 76−81.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?