Семен Емельянов

Прочность и надежность нефтегазового оборудования

Recommended Posts

А у нас ребята из лаборатории технической диагностики фактически выполняют, среди прочего, и оценку остаточного ресурса.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Слово "расчет" применяется и при определении количества оставшихся обезьян в сухумском заповеднике. Расчет проводят и при потерях нефти. Причем здесь слово "расчет"? Какое отношение оценка остаточного ресурса имеет к прочностному расчету?

Share this post


Link to post
Share on other sites

А Вы, якобы, не поняли сразу, о чем я написал! Слишком велико было желание укусить?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Слово "расчет" применяется и при определении количества оставшихся обезьян в сухумском заповеднике. Расчет проводят и при потерях нефти. Причем здесь слово "расчет"? Какое отношение оценка остаточного ресурса имеет к прочностному расчету?

Да простое отношение имеет, толщина стенок изменилась..., что пересчитать ничего не нужно?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Конечно на этапе проектирования, но я спросил не это, а КТО занимается в системе Газпрома. В ответ получил чепуху какую-то от доктора технических наук.

В системе Газпрома новое оборудование не проектируют, поэтому расчетами на прочность не занимаются. В советское время этим занимался ВНИИНЕФТЕМАШ, АЗИНМАШ (Баку), СПКТБ НЕФТЕГАЗМАШ (Уфа) и КБ при крупных заводах нефтегазового машиностроения.

Share this post


Link to post
Share on other sites

В системе Газпрома новое оборудование не проектируют, поэтому расчетами на прочность не занимаются. В советское время этим занимался ВНИИНЕФТЕМАШ, АЗИНМАШ (Баку), СПКТБ НЕФТЕГАЗМАШ (Уфа) и КБ при крупных заводах нефтегазового машиностроения.

Там не было школы прочностного анализа. Сильные прочнисты были в ИМАШ РАН, ЦНИИТМАШ, ЦКТИ.

В нашей системе (Минхиммаш СССР) нормально считали в НИИХИММАШ, ЛенНИИХИММАШ, ИркутскНИИХИММАШ и ВНИИАМ (в советское время был, по-моему, все же в Минсредмаше, не помню точно).

Если говорить о ВУЗах, то МИФИ и МИСИС. В губкинском институте кафедра сопромата была самой убогой. Помню, как я ужаснулся, когда попал туда после беседы с расчетчиками корпусов атомных реакторов. Поэтому корпуса превенторов и устьевой арматуры на 70 и 105 МПА отдавали считать нормальным, не нефтегазовым, фирмам.

Раньше мы проводили ежегодные мероприятия по прочности, но интереса особого у отраслевиков не было, поэтому прекратили. У нас и раньше не особо было с прочнистами, а сейчас совсем плохо.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Там не было школы прочностного анализа. Сильные прочнисты были в ИМАШ РАН, ЦНИИТМАШ, ЦКТИ.

В нашей системе (Минхиммаш СССР) нормально считали в НИИХИММАШ, ЛенНИИХИММАШ, ИркутскНИИХИММАШ и ВНИИАМ (в советское время был, по-моему, все же в Минсредмаше, не помню точно).

Если говорить о ВУЗах, то МИФИ и МИСИС. В губкинском институте кафедра сопромата была самой убогой. Помню, как я ужаснулся, когда попал туда после беседы с расчетчиками корпусов атомных реакторов. Поэтому корпуса превенторов и устьевой арматуры на 70 и 105 МПА отдавали считать нормальным, не нефтегазовым, фирмам.

Раньше мы проводили ежегодные мероприятия по прочности, но интереса особого у отраслевиков не было, поэтому прекратили. У нас и раньше не особо было с прочнистами, а сейчас совсем плохо.

А как же Киев?

Share this post


Link to post
Share on other sites

А как же Киев?

Виноват. Упустил. Институт проблем прочности им. Г.С.Писаренко - сильная фирма. Но с ними я не работал, к сожалению.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Там не было школы прочностного анализа. Сильные прочнисты были в ИМАШ РАН, ЦНИИТМАШ, ЦКТИ.

В нашей системе (Минхиммаш СССР) нормально считали в НИИХИММАШ, ЛенНИИХИММАШ, ИркутскНИИХИММАШ и ВНИИАМ (в советское время был, по-моему, все же в Минсредмаше, не помню точно).

Если говорить о ВУЗах, то МИФИ и МИСИС. В губкинском институте кафедра сопромата была самой убогой. Помню, как я ужаснулся, когда попал туда после беседы с расчетчиками корпусов атомных реакторов. Поэтому корпуса превенторов и устьевой арматуры на 70 и 105 МПА отдавали считать нормальным, не нефтегазовым, фирмам.

Раньше мы проводили ежегодные мероприятия по прочности, но интереса особого у отраслевиков не было, поэтому прекратили. У нас и раньше не особо было с прочнистами, а сейчас совсем плохо.

Почему Вы считаете, что во ВНИИНЕФТЕМАШ не было прочинистов? А Борис Самуилович Вольфсон?

Share this post


Link to post
Share on other sites

В России подготовлены проекты национальных стандартов

- «СОСУДЫ И АППАРАТЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ. НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ. Расчет усилий разъемных соединений», разработчик – ОАО «ИркутскНИИхиммаш»;

- «СОСУДЫ И АППАРАТЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ. НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ. Расчет резьбовых соединений», разработчик – ОАО «ИркутскНИИхиммаш.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Кто проводит в России прочностные расчеты нефтяного оборудования на высокие давления?

Есть ли какой-то специальный институт и какие методы используете?

можем решать задачи прочности решать и решаем:

Предложения по расчёту трубопроводов, резервуаров и сосудов

см. Здесь!

Используются разные МКЭ программы (их десятки - почти все иностранные)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Например по трубопроводной арматуре, я еще нигде не встречал, чтобы главный механик предприятия оценивал остаточный ресурс. Он просто меняет арматуру по регламенту и не заморачивается этими вопросами. А брать на себя отвественность за старый хлам не станет. Что касается труб, соединений и емкостей, то там тоже руководствуются русурсом в паспорте. А в целом, вопрос довольно емкий. Об этом можно говорить много и долго, а я голосую за безопасность. Потому старое оборудовнание нужно менять. Остановка производства или жизнь человека существенно дороже и все эти расчеты остаточного русурса интересуют только с позиции "спортивного интереса".

Share this post


Link to post
Share on other sites

Особых проблем с прочностными расчетами на стадии проектирования я не вижу, особенно, в свете широкого применения метода конечных элементов, который практически вытеснил все ранее применявшиеся аналитические методы. Другое дело - оценка остаточного ресурса. До настоящего времени нет достаточно глубоких методик его оценки. К примеру, те методики, ссылки на которые приведены здесь, несмотря на их объемность и количество проводимых обследований, в итоге предлагают крайне примитивный расчет на основе толщины основных несущих элементов (стенки трубопровода) и предполагаемой скорости коррозии.

Share this post


Link to post
Share on other sites

1. не могу разделить подобного "оптимизма" по поводу МКЭ программ.

даже с учетом быстрого развития вычислительной техники,

даже самые мощные кластеры все же имеют ОГРАНИЧЕНИЯ по размерности решаемых задач

Например при расчете сложных систем трубопроводов - приходится "комбинировать"

различные типы КЭ - балочные , оболочечные, объемные - что бы иметь возможность смоделировать

наиболее опасные участки с помощью объемных КЭ, для получения более достоверной картины НДС.

Даже систему трубопроводов и резервуаров - приходится сначала расчитывать с помощью балочных КЭ,

а уж потом - на основании результатов расчетов полученных на первой итерации - приходится проводить

несколько итераций - на каждом шаге последовательно "усложнять" мат.модель

2. МКЭ как правило работают в области малых пластических деформаций

"декларуемые" возможности в области больших пластических деформаций - требуют "внимательного" отношения к получаемым результатам.

3.Есть класс задач - для решения которых МКЭ малоприемлемы - например грунтовые основания - полубесконечные среды

для таких задач более подходят интегральные уравнения

4. Что касается задач о накоплении усталостных разрушений, то не смотря на то - что в последнее время появилось несколько - относительно разработанных теорий - все же их применение "неоднозначно"

В качестве исходных данных кривые (напряжение - кол-во циклов) или (деформации - кол-во циклов) - получают для ПРОСТЫХ условий нагружения - чистый изгиб или чистое кручение

Сами же образцы - имеют "стандартную" форму - круглый стержень, балочка квадратного сечения

КАК пересчитать эти исходные данные на РЕАЛЬНУЮ конструкцию?!

Вводятся "шаманские" коэффициенты - формы, размеров, масштабов, качества поверхности, обработки и пр....

Все это в лучшем случае "опирается" на обработку многочисленных экспериментов и их сравнение с натурными экспериментами - КАКИХ-ТО реальных изделий.

Поэтому воспринимать такие расчеты имеет смысл как КАЧЕСТВЕННЫЕ, но не количественные

Share this post


Link to post
Share on other sites

Действительно, метод конечных элементов, как и вообще любой метод имеет свои ограничения. Однако, следует признать, для подавляющего большинства задач в части нефтегазового оборудования он вполне эффективно применим. Очень многое в этом методе зависит от правильности модели и правильного моделирования приложения нагрузок. И здесь очень важны опыт и квалификация расчетчика и конструктора. Наконец, никакой расчет не может заменить испытаний, в ходе которых окончательно тестируется правильность результатов, полученных расчетным путем.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если речь идет о задачах прочности, то МКЭ работает относительно не плохо в области ТЕОРИИ УПРУГОСТИ!

при условии корректности построения сетки, постановки задачи и достоверности исходных данных,

- все - совершенно согласен - нужно умножить на опыт и квалификации инженера.

мысль о том, что для БОЛЬШИНСТВА задач нефтегазового оборудования МКЭ пригоден - я бы назвал "категоричной"....

например взаимодействие грунтов с металлическими сооружениями или железобетонными - нужно решать "очень" осторожно...!

Есть много задач - где МКЭ малопригоден - либо по причине огромной размерности задач,

либо по причине невозможности достоверно описать поведение материалов при ПРОИЗВОЛЬНОМ напряженном состоянии

Что касается испытаний - то прежде чем их проводить - желательно провести "численный" эксперимент - "обсчитать" его - что бы понимать что , где и в каких диапазонах будет измеряться....

Share this post


Link to post
Share on other sites

<div>

<br />Особых проблем с прочностными расчетами на стадии проектирования я не вижу, особенно, в свете широкого применения метода конечных элементов, который практически вытеснил все ранее применявшиеся аналитические методы. Другое дело - оценка остаточного ресурса. До настоящего времени нет достаточно глубоких методик его оценки. К примеру, те методики, ссылки на которые приведены здесь, несмотря на их объемность и количество проводимых обследований, в итоге предлагают крайне примитивный расчет на основе толщины основных несущих элементов (стенки трубопровода) и предполагаемой скорости коррозии.<br />
<br /><br />Не надо так пессимистично. Очень хорошо можно работать с комплексом программ : Compress / Codeware,и PVElite /former COADE/ (последняя содержит блок , позволяющий различные дефектные участки в соответствии с требованиями ASME/API std 579 'Fitness-for-Service). В необходимых случаях можно и надо подключать пакет Paulin Research Group (FE Pipe или входящие в ее состав NozzlePro, AxiPro для расчета штуцеров, врезок и фланцев или опор). Для Расчета труб очень хорошо работают AutoPipe, Ceasar II (которые тоже можно использовать совместно с PRG software) </div>

Share this post


Link to post
Share on other sites

различного рода "требования, нормативы и пр" - никакого отношения к (строительной) механики не имеют.

практически все перечисленные Вами программы - работают с балочными КЭ схемами.

что делает невозможным получить реальную информацию о напряжениях для следующих случаев:

1. РЕАЛЬНЫЙ контакт (взаимодействие) с трубопровода с различными видами опорам

2. невозможность учета РЕАЛЬНОЙ работы "сложных" опор

3. невозможность РЕАЛЬНОГО моделирования взаимодействия трубопровода с грунтовыми основаниями

4. невозможность РЕАЛЬНОГО моделирования мест сопряжения трубопроводов , резеруаров и пр...

*** советую почитать научно-популярную литературу по теории МКЭ и теории упругости

Share this post


Link to post
Share on other sites

<div>

<br />1. Я себе никаких классов не присуждал!<br />2. Я речь вел об опредкелении остаточного ресурса, и ничего не говорил о стадии проектирования. Если Вы господа, машиностроители считаете, что для опредеоения остаточного ресурса оборудования не нужны расчеты... то мне очень жаль.<br />
</div><div>С колокольни эксперта - инспектора: Во всех нормальных стандартах для проектирования оборудования под давлением подчеркивается, что они предназначены для оценки прочности нового оборудования. Единственным рассматриваемям случаем последствий эксплуатации является равномерная коррозия. У американцев усиленно разрабатывает группа т.н. post-construction codes, рассматривающих влияние на прочность неравноменной коррозии, язвенной коррозии, питтинка, трещиноподобных дефектов и т.д. Основной API/ASME Std 579, Fitness-For-Service, который предназначен для оценки пригодности оборудования к дальнейшей эксплуатации и определения остаточного ресурсаю Действие таких нормативов не распространяется на предохранительные клапана и объекты атомной энергетики. Сходный подход применяется в стандартах компаний пиа Шелл, Бритиш Петролейм и т.д <br /><br /><br /></div>

Share this post


Link to post
Share on other sites

<div>

<br />различного рода "требования, нормативы и пр" - никакого отношения к (строительной) механики не имеют.<br /> <br />практически все перечисленные Вами программы - работают с балочными КЭ схемами.<br /> <br />что делает невозможным получить реальную информацию о напряжениях для следующих случаев:<br /> <br />1. РЕАЛЬНЫЙ контакт (взаимодействие) с трубопровода с различными видами опорам<br />2. невозможность учета РЕАЛЬНОЙ работы "сложных" опор<br />3. невозможность РЕАЛЬНОГО моделирования взаимодействия трубопровода с грунтовыми основаниями<br />4. невозможность РЕАЛЬНОГО моделирования мест сопряжения трубопроводов , резеруаров и пр...<br /> <br />*** советую почитать научно-популярную литературу по теории МКЭ и теории упругости<br />
<br />Полного соответствия с РЕАЛОМ не ставит перед собой не одна расчетная программа, все работатают с расчетными схемами с каким-то "огрублением". Но методика оценки "Nozzle-to-Shell connections" прошла уже длинный путь от WRC 107 , 297. Уже на приличном уровне можно оценить коэффициенты концентрации напряжений и гибкость соединения. В конце -концов есть целая серия экпериментов, в которых расчитанную полномерную конструкцию нагружали давлением до ее разрыва в сопровождении тензометрирования. Результат - расчет оказался более консервативным чем РЕАЛЬНЫЕ напряжения, что собственно и является целью проведения расчета. Статьи по этой тематике можно найти в журнале ASME 'Pressure vessel technogy' <br /><br /></div>Кстати, нормативных коэффициентов запасов прочности по пределу текучести и прочности для для оборудования под давлением еще никто и нигде не отменнял. Можно конечно провести расчет для упруго-пластической области напряжений, но тут уже надо учитовать историю циклики, которой в реальной жизни я никде не видел

Share this post


Link to post
Share on other sites

Уважаемый Морозов Ю.Ф.,

Вы как-то все в одну кучу смешали!?

получение данных о напряжениях и деформациях в конструкции - с помощью программ (численного моделироваиня) или с помощью натурных экспериментов - это одно

получение данных о свойствах материалов - получение констант для уравнений состояния - для чего продят натурные эксперименты над "стандартными" образцами для определенных условий нагружения - это иное!

МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ НДС конструкции - это третье!

как говорится богу богово, а кесарю кесарево....

При чем тут МЕТОДИКИ "Nozzle-to-Shell connections"?

Таких методик в мире МНОГО!!!

Это всего лишь одна из многих попыток придумать "волшебную\универсальную астролябию" для любого сочетания геометрических размеров и ЛЮБЫХ видов НДС.

*** в каких-то отдельных случаях - это возможно...., но лишь в отдельных....

Что касается различного рода "нормативных коэффициентов запасов прочности - это вообще к вопросу о получении достоверных внутренних усилий , деформаций и напряжений отношения не имеет!

Сначала нужно получить ДОСТОВЕРНЫЕ данные о НДС конструкции.

а уже ПОТОМ используя различные теории прочности, с учетом коэффициентов запаса и пр.. - дать оценку работоспособности конструкции

по поводу усталостной прочности (циклических нагрузок) = увы, вынужден согласиться - что в настоящее время эти "расчеты" являются более качественными, нежели колличественными оценками ресурса оборудования, по причине "туманного" описания поведения материалов в условиях "сложного" НДС в процессе эксплуатации и учета предистории деформирования "среды" в процессе технологических операций в процессе изготовления

Share this post


Link to post
Share on other sites

Это не "одна куча" а всего лишь перечнь подходов проблем , которые приходилось решать работая руковителем службы технического надзора НПЗ. ВНИИКТИ НХО еще в 70 - х предусмотрел ОТН-77 дурную идею одной отбраковочной толщины для всего корпуса аппарата. Пришлось поработать и с родным заводом (Волгограднефтемаш) и с С.И. Зусмановской (сначала ВНИИНефтемаш, потом Петрохим Инжинееринг) с коллегами по комитету ASME, с которыми сотрудничаю уже шестой год. Когда я пишу о краш тесте с тензометрирование, то имею в вижу, что расчетные методики ASME/API провенялись на опыте и показали необходимый консерватизм расчетов. После проведения расчетов по определению предельно допустимых толщин, подымается коррозионная история и определяется остаточный ресурс или remaining life. Я понимаю, конечно, что "Россия - родина слонов" :), но надо учесть, что такая схема работы уже давно узаконена американскими стандартами (можно сказать и международными) API/ASME 579 std, ANSI NB 23 (NBIC) , API 510, API 570 , API 653. А что надо рассматривать напряженное состояние (с достаточной степенью консерватизма, т.к. точно Вы его не определите, не обольщайтесь) в оцениваемой области объекта - кто ж спорит :)

По поводу "Что касается различного рода "нормативных коэффициентов запасов прочности - это вообще к вопросу о получении достоверных внутренних усилий , деформаций и напряжений отношения не имеет!" - к определению внетренних усилий - да. Но к их оценке - непосредственное. Или в России для експертных организаций уже закон не писан? В ЕС уже давно действует Директива по оборудованию под давлением, куда это входит как ESR (обязательное требование безопасности); сильно подозреваю, что в новом российсом Регламенте прописано тоже самое

Share this post


Link to post
Share on other sites

мда,....

Если Зусмановская С.И. - для Вас авторитет - то тогда совсем печально....

"Крэш-тест" с тензометрированием..." - это как выглядит?

Вы как-то все про методики.... - т.е. воспримаете лишь "готовые к употреблению инструкции"

верить на слово "добрым людям" - т.е. авторам методик - пусть даже грамотным нужно осторожно...

я предпочитаю сам думать, чем воспринимать что-либо на веру....

Комитетов (в том числе и ASME) в мире много... разных... каждый "изобретает нечто уникальное"....

в России такие тоже есть - например методики Котлонадзора?!

ЦКТИ Ползунова опять же много их написал....

Узаконить можно многое, особенно в России....

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.