Определение предельных размеров трещиноподобных дефектов в стенке стальных вертикальных резервуаров, C. 104-107

UDK: 621.64:539.4

DOI: 10.24887/0028-2448-2017-3-104-107

Ключевые слова: вертикальный стальной резервуар, поверхностные трещины, метод конечных элементов, коэффициент интенсивности напряжений

Авт.: Г.Х. Самигуллин, А.А. Лягова (Санкт-Петербургский горный университет)

Существующие нормативные документы относят поверхностные трещины к дефектам, при наличии которых эксплуатация резервуаров не допускается. Однако последние научные исследования показывают, что резервуары с трещиноподобными дефектами можно безопасно эксплуатировать в течение многих лет при соответствующем мониторинге. Таким образом, обоснование возможности безопасной эксплуатации стальных вертикальных резервуаров с трещиноподобными дефектами имеет важное практическое значение для оптимизации затрат по выводу резервуаров из эксплуатации с целью выполнения ремонта. В статье с помощью метода конечных элементов выполнен расчет напряженного деформированного состояния стенки резервуара с поверхностными трещинами различной геометрической формы и с разными углами ориентации по отношению к вертикальной образующей резервуара. Полученные с помощью вычислительного эксперимента данные обработаны в программном продукте Curve Fitting Toolbox Matlab. Установленные аналитические выражения К-тарировочных функций для продольно ориентированной трещины как самого опасного по ориентации дефекта позволяют учесть изменение геометрических размеров дефектов в процессе эксплуатации резервуаров. На основе механики разрушения предложены зависимости для определения предельных размеров трещиноподобных дефектов в стенке стальных вертикальных резервуаров номинальным объемом 5000, 10000, 20000 и 30000 м³. Показано, что для определения глубины не распространяющейся и критической трещин необходимо использовать экспериментально определяемые пороговый и критический коэффициенты интенсивности напряжений (индивидуальные для каждой стали) и полученные аналитические выражения для К-тарировочной функции. Предложен программный продукт для автоматического расчета предельных размеров трещиноподобных дефектов, расположенных в стенке стальных вертикальных резервуаров номинальным объемом 5000, 10000, 20000 и 30000 м³.