Инженерный анализ ресурса трубчатых элементов печей конверсии углеводородов
Диссертация
Относительно небольшая дисперсия температуры стенки трубчатых элементов печи конверсии влечёт за собой значительную дисперсию ресурса рассматриваемых изделий. Коэффициент вариации ресурса V (z) трубчатых элементов на порядок превышает коэффициент вариации температуры стенки изделий V (T). Таким образом, даже если температуры стенки трубчатых элементов печи конверсии имеет малую дисперсию, этой… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ВЫБОР ОБЪЕКТА И НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
- 1. 1. Объект исследований
- 1. 1. 1. Обоснование выбора объекта исследований
- 1. 1. 2. Физико-химические основы процесса конверсии углеводородных газов в трубчатых печах
- 1. 1. 3. Промышленный метод производства технологических газов и водорода
- 1. 1. 4. Конструкции трубчатых печей конверсии, реакционных труб и режимы работы
- 1. 1. 5. Применяемые материалы, их строение и химический состав
- 1. 1. 6. Особенности условий эксплуатации трубчатых элементов печей конверсии
- 1. 1. 7. Обзор характера и причин аварийного разрушения трубчатых элементов печей конверсии
- 1. 2. Выбор направления исследований
- 1. 2. 1. Современное состояние теории надёжности машин и конструкций
- 1. 2. 2. Прогнозирование ресурса элементов конструкций при ползучести
- 1. 2. 3. Анализ работ по исследованию работоспособности и ресурса трубчатых элементов печей конверсии
- 1. 1. Объект исследований
- 2. 1. Постановка задачи
- 2. 2. Математическая модель скорости установившейся ползучести материалов трубчатых элементов печей конверсии
- 2. 2. 1. Зависимость скорости ползучести от напряжения
- 2. 2. 2. Температурная зависимость скорости ползучести
- 2. 2. 3. Обобщённые модели ползучести материалов трубчатых печей конверсии
- 2. 3. Характеристики установившейся ползучести применяемых жаропрочных материалов
- 2. 3. 1. Механические свойства и скорости установившейся ползучести применяемых материалов
- 2. 3. 2. Методика определения параметров моделей ползучести
- 2. 3. 3. Определение параметров моделей ползучести применяемых материалов
- 2. 4. Закономерности разрушения применяемых материалов в условиях высокотемпературной ползучести
- 3. 1. Постановка задачи
- 3. 2. Математическая модель надёжности и ресурса трубчатых элементов печей конверсии
- 3. 2. 1. Основные уравнения модели кинетики вязкоупругого деформирования элементов конструкций
- 3. 2. 2. Уравнения для расчёта трубчатых элементов печей конверсии
- 3. 2. 3. Доопределение математической модели надёжности и ресурса трубчатых элементов печей конверсии
- 3. 3. Метод решения задачи расчёта ресурса трубчатых элементов печей конверсии
- 3. 4. Алгоритм расчёта
- 3. 5. Программное обеспечение метода и алгоритма расчёта ресурса трубчатых элементов печей конверсии
- 4. 1. Постановка задачи
- 4. 2. Исследование работы трубчатых элементов печей конверсии при различных режимах нагружения
- 4. 3. Расчёт надёжности и ресурса трубчатых элементов печей конверсии при различных режимах нагружения
- 4. 4. Оценка распределений ресурса трубчатых элементов печей конверсии
- 4. 5. Изучение влияния на надёжность и ресурс трубчатых элементов печей конверсии колебаний температурного воздействия
Список литературы
- Акшенцева А.П. Металлография коррозионно стойких сталей и сплавов: Справочник-М.: Металлургия, 1991. 288 с.
- Арчаков Ю.И. Водородная коррозия стали. М.: Металлургия, 1985. — 192 с.
- Базовский И. Надежность, теория и практика / Пер. с англ., под ред. Б. Р. Левина М.: Мир, 1965. — 373 с.
- Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности. Пер. с англ. / Под ред. Б. В. Гнеденко М.: Советское радио, 1969. — 488 с.
- Барышов С.Н. Вероятностная оценка работоспособности и ресурса газохимического оборудования, длительно эксплуатируемого в сероводород-сод ержащих средах // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2008. № 5. с.38−42.
- Бахвалов С.Н., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. Численные методы. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008. — 636 с.
- Биргер И.А. Термопрочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1975.-455 с.
- Богданофф Д., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. — 344 с.
- Болотин В.В. Методы теории вероятностей и теории надёжности в расчётах сооружений. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Стройиздат, 1982. 351 с.
- Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. — 312 с.
- Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990.-448 с.
- Болотин В.В. Стохастические модели разрушения: проверка гипотез и оценка параметров // Разрушение композитных материалов — Рига: Зинатне, 1979.-с. 49−56.
- Бородин Н.А., Степнов М. Н. О законе распределения предела длительной прочности // Заводская лаборатория. 1970. № 3. с. 338−340.
- Бородин Н.А., Степнов М. Н. О функции распределения долговечности при длительных статических испытаниях // Заводская лаборатория. 1969. № 1. — с. 98−100.
- Бугай Н.В., Березина Т. Г., Трунин И. И. Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования. М.: Энергоатомиздат, 1994.-271 с.
- Вакк Э.Г., Семёнов В. П. Каталитическая конверсия углеводородов в трубчатых печах. — М.: Химия, 1973. 192 с.
- Ван-Эко, Роач, Холл. Свойства стали НК-40 и нержавеющей стали 310 при кратковременном растяжении и ползучести в интервале температур до 1090° С // Теоретические основы инженерных расчётов. Сер. Д. 1967. № 3. -с. 16−31.
- Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 2006. —575 с.
- Вереземский В.Г. Вопросы взаимосвязи предельных состояний по циклической долговечности, надёжности и риску разрушения оборудования объектов повышенной опасности // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2008. № 6. с. 39−43.
- Войнов К.Н. Прогнозирование надёжности механических систем. JL: Машиностроение, Ленингр. отд., 1978. -208 с.
- Вопросы математической теории надежности / Е. Ю. Барзилович, Ю. К. Беляев, В. А. Каштанов и др. Под ред. Б. В. Гнеденко / — М.: Радио и связь, 1983. — 376 с.
- Гарофало Ф. Законы ползучести и длительной прочности металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1968. — 304 с.
- Гнеденко Б.В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965. — 524 с.
- ГОСТ 27.002 89. Надежность в технике. Термины и определения. — М.: Стандарты, 1989. — 30 с.
- Дьяков В.Г., Ческис Х. И., Левтонова Н. М. Жаропрочные материалы для высокотемпературного оборудования нефтехимических и химических процессов. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1978. — 60 с.
- Ентус Н.Р., Шарихин В. В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1987. — 304 с.
- Ерёмин Ю.А., Радченко В. П., Самарин Ю. П. Расчёт индивидуальных деформационных свойств элементов конструкций в условиях ползучести // Машиноведение. 1984. № 1. — с. 67−72.
- Жилинский И.Б. Надежность оборудования химических производств. М.: МИХМ, 1979. — 43 с.
- Журков С.Н., Нарзулаев Б. Н. Временная зависимость длительной прочности твёрдых тел // Журнал технической физики. 1954. № 24. — с. 164 171.
- Журков С.Н., Санфирова Т. П. Изучение временной и температурной зависимости прочности // Физика твёрдого тела. 1960. № 2, вып. 6. — с. 10 441 049.
- Журков С.Н., Санфирова Т. П. Температурно-временная зависимость прочности чистых металлов // Докл. АН СССР. 1955. 101. № 2. с. 237−240.
- Закономерности ползучести и длительной прочности: Справочник / Под общ. ред. С. А. Шестерикова. — М.: Машиностроение, 1983. 101 с.
- Зубова А.Ф. Надежность машин и аппаратов химических производств. Л.: Машиностроение, 1978. -214 с.
- Исследование высокотемпературной повреждаемости, методов контроля и разработка рекомендаций по ревизии и отбраковке печных центробежнолитых труб установок производства водорода и аммиака на предприятиях отрасти. Отчёт о НИР. Волгоград, 1993. — 161 с.
- Кафаров В.В., Мешалкин В. П., Грун Г., Нойманн В. Обеспечение и методы оптимизации надежности химических и нефтеперерабатывающих производств. М.: Химия, 1987. — 272 с.
- Ковпак В.И. Прогнозирование жаропрочности металлических материалов. Киев: Наукова думка, 1981. — 237 с.
- Когаев В.П., Махутов Н. А., Гусенков А. П. Расчёты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник. — М.: Машиностроение, 1985. 224 с.
- Коростылёв А.В., Луганцев Л. Д. Инженерный анализ надёжности и ресурса реакционных труб печей конверсии метана // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2009. № 6. с. 24−25.
- Криштал М. А. Миркин И.Л. Ползучесть и разрушение сплавов. — М.: Металлургия, 1966.— 191 с.
- Кугель Р.В. Надёжность машин массового производства. — М.: Машиностроение, 1981. 244 с.
- Кулагин Д.А., Локощенко A.M. Анализ влияния окружающей среды на длительную прочность с помощью вероятностного подхода // Механика твёрдого тела. 2001. № 1. с. 124−133.
- Куманин В.И., Ковалева Н. А., Алексеев С. В. Долговечность металла в условиях ползучести. М.: Металлургия, 1988. — 244 с.
- Лейбуш А.Г., Семёнов В. П., Казарновский Я. С. и др. Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов. М.: Химия, 1971. — 288 с.
- Ллойд Д., Липов М. Надежность. Организация, исследования, методы, математический аппарат: Пер. с англ. И. Н. Коваленко и Г. А. Русакова / Под ред. Н. П. Бусленко. М.: Сов. радио, 1964. — 686 с.
- Локощенко A.M. Влияние масштабного фактора на длительную прочность // Проблемы прочности. 1995. № 3. с. 13−17.
- Локощенко A.M. Моделирование процесса ползучести и длительной прочности металлов. М.: Изд-во МГИУ. 2007. — 263 с.
- Локощенко A.M. Ползучесть и длительная прочность металлов в агрессивных средах. М.: Изд-во МГУ, 2000. — 178 с.
- Малинин Н.Н. Расчёты на ползучесть элементов машиностроительных конструкций. — М.: Машиностроение, 1981. 221 с.
- Маннапов Р.Г. Оценка надёжности оборудования, подвергающегося сплошной коррозии // Надёжность и контроль качества. 1989. № 9. с.55−59.
- Материалы и коррозия. Труды ВНИИнефтемаша. — М.: ВНИИнеф-темаш, 1980.- 156 с.
- Материалы и коррозия. Сб. науч. тр. М.: ВНИИнефтемаш, 1988.140 с.
- Махутов Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. В 2-х частях. Новосибирск: Наука, 2005. 4.1: Критерии прочности и ресурса. — 494 е.- 4.2: Обоснование ресурса и безопасности, — 610 с.
- Махутов Н. А. Митрофанов А.В., Барышов С. Н. Научное обоснование методов повышения безопасности и ресурса оборудования для добычи и переработки сероводородсодержащих сред // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2008. № 9. с. 36−42.
- Мороз В.Г., Старцева И. Е. Анализ причин аварийного выхода из строя трубопроводов высокого давления // Тез. конф. Надёжность аппаратов и деталей трубопроводов высокого давления химической и нефтехимической промышленности. Иркутск. 1970. — с. 44−45.
- Муштаев В. И, Несвижский Ф. А., Шубин B.C. Повторная оценка остаточного ресурса оборудования // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2004. № 6.-с. 37−38.
- Надежность технических систем: Справочник. Ю. К. Беляев, В. А. Богатырев, В. В. Болотин и др.- Под ред. И. А. Ушакова. — М.: Радио и связь, 1985. 608 с.
- Несвижский Ф.А. Исследование условий надёжности и безопасного функционирования и разработка методов количественной оценки безопасности машин и агрегатов химического производства. Дис.. к-та техн. наук. -М.:МИХМ, 1980.-312 с.
- Овчинников И.Г., Пшеничников М. С., Раткин В. В. Моделирование ползучести железобетонных элементов конструкций транспортных сооружений в агрессивных средах. — Саратов: Изд-во СГТУ, 2001. — 154 с.
- Письмен М.К. Производство водорода в нефтеперерабатывающей промышленности. — М. Химия, 1976. 208 с.
- Полонский Я.А. Разработка методов повышения надёжности цен-тробежнолитых труб из стали 45Х25Н20С на основе исследования их высокотемпературной повреждаемости. Дис.. к-та техн. наук. Волгоград, 2000. -234 с.
- Проников А.С. Надёжность машин. — М.: Машиностроение, 1978. —592 с.
- Проников А.С. Научные проблемы и разработка методов повышения надёжности машин // Проблемы надёжности и ресурса в машиностроении/ К. В. Фролов, А. П. Гусенков. М.: Наука, 1986. — с. 87−101.
- Проников А.С. Общий методологический подход к оценке надёжности машин // Научные основы прогрессивной техники и технологии/ Г. И. Марчук, И. Ф. Образцов. -М.: Машиностроение, 1986. с. 87 -96.
- Прочность, ресурс, живучесть и безопасность машин / Отв. ред. Н. А. Махутов. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2008. — 576 с.
- Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твёрдого тела. М.: Наука, 1979. — 744 с.
- Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. — М.: Наука, 1966.-752 с.
- Реакционные трубчатые печи. Исследование и конструирование // Сб. науч. тр. -М.: ВНИИнефтемаш, 1990. 140 с.
- Ржаницын А.Р. Применение статистических методов в расчётах сооружений на прочность и безопасность // Строительная промышленность. 1952. № 6.
- Рубцов А.В. Разработка метода оценки технического состояния труб змеевиков реакционных печей. Дис.. к-та техн. наук. — Уфа, 2007. 160 с.
- Самарин Ю.П. Основные феноменологические уравнения ползучести реальных материалов. Дис.. д-ра техн. наук. Куйбышев, 1973. — 290 с.
- Самарин Ю.ГТ. Прогнозирование индивидуального остаточного ресурса элементов конструкций при ползучести // Надёжность и долговечность машин и сооружений. 1986. № 9. — с.27−31.
- Северцев Н.А. Надежность сложных систем в эксплуатации и отработке. М.: Высшая школа, 1989. — 431 с.
- Семёнов В.П. Производство аммиака. М.: Химия, 1985. — 368 с.
- Серенсен С.В., Бородин Н. А. О статистической обработке результатов длительных статических испытаний // Заводская лаборатория. 1959. № 6. — с. 722−726.
- Серенсен С.В., Степнов М. Н., Бородин Н. А. Планирование и статистическая обработка результатов усталостных и длительных испытаний материалов и элементов конструкций. — М.: Машиностроение, 1970. — 182 с.
- Симарчук А.С. Совершенствование метода расчёта змеевика печи пиролиза с учётом локальных концентраторов напряжений. Дис.. к-та техн. наук.-Уфа, 2004.- 116 с.
- Современные жаростойкие материалы: Справ, изд. Мровец С., Вер-бер Т. / Пер. с польск. Под ред. Масленкова С. Б. — М.: Металлургия, 1986. -360 с.
- Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. — М.: Машиностроение, 1985. 232 с.
- Стрелецкий Н.С. Основы статистического учёта коэффициента запаса прочности. М.: Стройиздат, 1947.
- Стрельников В.П. Вероятностно-физические методы исследования надёжности // Надёжность и контроль качества. 1989. № 9. с.3−7.
- Стрельцов В.В. Надёжность и долговечность химического оборудования. Иваново: ИХТИ, 1977. — 120 с.
- Таршис Ю.Д., Таршис М. Ю. Основы оптимального и вероятностного проектирования элементов конструкций. — Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2001. -387 с.
- Тимашёв С.А. Надёжность больших механических систем. — М.: Наука, 1982.- 184 с.
- Трунин И.И., Логинов Э. А. Метод прогнозирования длительной прочности металлов и сплавов // Машиноведение. 1971. № 2. с. 66−74.
- Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». № 116-ФЗ от 21.07.1997.
- Федеральный закон «О техническом регулировании». № 184-ФЗ от 27.12.2002.
- Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1974.559 с.
- Фролов К.В. Методы совершенствования машин и современные проблемы машиностроения. М.: Машиностроение, 1984. — 224 с.
- Хажинский Г. М. Расчётная модель высокотемпературной усталости металлов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2008. № 10. с. 4144.
- Харламов В.В., Семёнов В. П., Киселёв Г. Ф. Безопасность крупных агрегатов аммиака // Журнал Всесоюзного хим. общ. им. Д. И. Менделеева. 1979. № 4.-с. 353−359.
- Ческис Х.И., Маслова Г. И., Шашкова А. В. Центробежнолитые трубы из стали Х20Н35 с различным содержанием углерода // Металловедение и термическая обработка металлов. 1975. № 10. с. 23−25.
- Ческис Х.И., Маслова Г. И. Эксплуатация жаропрочных материалов в печах расщепления углеводородных газов. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1980. -47 с.
- ЮО.Шарихин В. В., Коновалов А. А., Скороход А. А. Трубчатые печи: Учебное пособие. Изд. 3-е. — Самара: Офорт, СамГТУ, 2005. — 444 с.
- Шубин B.C., Рюмин Ю. А. Надёжность оборудования химических и нефтеперерабатывающих производств. М.: Химия, КолосС, 2006. — 359 с.
- Эберле Ф. Некоторые результаты длительных испытаний трубных сталей // Исследование жаропрочных сталей и сплавов. М.: Металлургиздат. 1960.-с. 307−316.
- ASTM, А 608, Standart specification for centrifiigally cast iron-chromium-nickel high-alloy tubing for pressure application at high temperatures.
- Bailey R.W. Creep of steel under simple and compound stress and the use of high initial temperature in steam power plant // Transactions Tokyo Sectional Meeting of the World Power Conference. Tokyo, 1929.
- Calculation of Heater-Tube Thickness in Petroleum Refineries, API 530 STD, American Petroleum Institute, Washington D.C., 2003.
- Cinfreda R., Grecna B. // Hydrocarbon Processing. 1972. v. 51, p. 113.
- Colombier L., Hochmann J. Stale odporne na korozje i stale zarood-porne. — Katowice, 1964. 345 p.
- Heat-resistant alloys for hydrocarbon processing. Manoir Industries: Production catalogue — 2001.
- Salot W.J. // Ammonia plant safety. 1972. v. 14, p. 119
- Weibull W., A statistical theory of the strength of materials // Pros. Roy. Swedish Inst. Eng. Res. 1939. № 151.
- Zeis L.A., Heiz E. // Ammonia plant safety. 1970. v. 12, p. 55.