8 812 123 45 67
Оценка возможности применения нового сплава для изготовления оборудования хлоридной технологии

Участок разделения расплавов хлоридов – комплекс конструкций и оборудования, предназначенных для осуществления процедуры разделения смеси хлоридов.

Материал, из которого изготовлены элементы участка разделения хлоридов – трубопроводы, колонны и т.д. – должен обладать необходимым набором механических и физических свойств, позволяющим конструкциям выдерживать нагрузки как при монтаже и пусковых тестах, так и при длительной эксплуатации. Именно поэтому подбор основного материала, в котором будут выполнены конструкции, является важным начальным шагом к долгому и успешному функционированию всей производственной системы. Последующим, но от того не менее важным, шагом является поверочный расчёт конструкций, который позволяет сделать обобщённое заключение о прочности исследуемых объектов, рассмотрев все возможные режимы нагружения и учтя особенности работы каждого из них. Набор расчётов, которые необходимо провести, определяется для каждой конструкции индивидуально, исходя из особенностей её работы, однако можно выделить основные из них:

  • расчёт на статическую прочность;
  • расчёт на циклическую прочность;
  • расчёт на трещиностойкость;
  • расчёт на вибропрочность;
  • расчёт на прогрессирующее формоизменение.

После проведения поверочного расчёта становится возможным сделать заключение о прочности конструкций.

Нормативной базой для проведения расчётов выбран ПНАЭ Г-7-002-86.

Рисунок 1 – Участок разделения расплавов хлоридов (Изображение сгенерировано нейросетью)

Используемый хромоникелевый сплав и его свойства

Подходящим материалом может стать один из линейки хромоникелевых сплавов. Данные материалы обладают подходящими физико-механическими свойствами, а также, что особенно важно в случае контакта с агрессивной средой, являются корозионностойкими.

Рисунок 2 – Хромоникелевый сплав (Изображение сгенерировано нейросетью)

Обзор исследуемых объектов

Объектами дальнейшего исследования являются трубопроводы участка разделения хлоридов.

Трубопроводы предназначены для передачи расплавов между установками участка разделения хлоридов и представляют собой набор регулярных участков труб, компенсаторов, фланцевых соединений, а также встраиваемых в общую трассу трубопровода элементов, таких как шаровые краны и тройники. Трубопроводы по всей длине покрыты электрообогревом для обеспечения необходимого температурного режима работы и снабжены наборами опор и противовесов для компенсации весовых нагрузок.

Результаты расчётов

Широкий спектр расчётов исследуемых объектов позволил комплексно оценить их прочность.

В рамках исследования сделаны расчёты на статическую прочность. Главной расчётной величиной в данном типе расчётов являются приведённые напряжения, рассчитанные согласно третьей теории прочности. Максимальные расчётные значений напряжений в различных зонах конструкций сравниваются с допускаемыми значениями, на основании чего делается вывод о статической прочности конструкций.

Рисунок 3 – Результаты расчёта

 

Для оценки долговечности конструкций проведены расчёты на циклическую прочность с использованием заложенных для сроков эксплуатации программ нагружения. Главной расчётной величиной в данном типе расчётов является значение накопленной повреждённости, показывающее расход ресурса конструкции. Для безопасной эксплуатации конструкций значение данной величины, полученное в результате расчётов, должно быть меньше единицы.

В рамках оценки трещиностойкости конструкций проведены расчёты на определение максимальных допустимых коэффициентов интенсивности напряжений (КИН). Расчёты проведены путём программного внедрения в наиболее нагруженные участки конструкций эллиптической трещины и дальнейшего исследования распределений значений КИН по фронту трещин. Исследование проведено для различных длин внедряемых трещин. Целью проведения расчёта является получение критических значений КИН в зависимости от длины потенциальной трещины – на основании полученных данных сделаны выводы относительно допустимых для эксплуатации конструкций параметров трещин.

Рисунок 4 – Расчёт трещиностойкости

Для исследования вибропрочности трубопроводов проведено CFD (Computational Fluid Dynamics) моделирование течения расплава хлоридов с заданными параметрами расхода жидкости. Целью проведения такого расчёта является исследование частотных характеристик пульсаций давления жидкости, текущей в трубопроводах.

Проведение CFD моделирования течения расплавов хлоридов

Для моделирования течения расплавов хлоридов в исследуемых трубопроводах использован вычислительный пакет ANSYS Fluent.

Для исследования частотных характеристик пульсаций давления жидкости использован следующий алгоритм:

  • проведение гидродинамического CFD расчёта течения жидкости внутри трубопровода;
  • анализ поля полного давления;
  • анализ относительной величины пульсационной составляющей скорости течения жидкости с помощью исследования величины интенсивности турбулентности.
  • локализация мест (точек) для анализа в них истории изменения давления за расчётное время задачи гидродинамики;
  • проведение быстрого преобразования Фурье историй изменения давления в локализованных точках с целью расчёта в них частот пульсации давления;
  • анализ полученных результатов и заключение о присутствии, характере и величине пульсаций давления, вызванных течением жидкости по трубопроводу.

Рисунок 5 – Результат CFD моделирования

 

Рисунок 6 – Частотные характеристики давления пульсации

Данный подход позволил исследовать частотные характеристики пульсаций давления жидкости и сделать заключение о безопасности для вибропрочности конструкций возникающих пульсаций.

Заключение

Комплекс проведённых расчётов позволил исследовать прочностные свойства трубопроводов и дать заключение о возможности применения новейшего хромоникелевого сплава при изготовлении новых экземпляров конструкций участка разделения хлоридов.

В результате анализа напряжённо-деформированного состояния исследуемых объектов выданы рекомендации по доработке конструкций с целью уменьшения напряжений в наиболее нагруженных зонах.

В результате проведения расчётов на определение максимально допустимых КИН исследованы критические параметры трещин в исследуемых объектах.

Проведённое CFD моделирование течения расплавов хлоридов в трубопроводах позволило сделать комплексную оценку вибропрочности исследуемых объектов.

Рассмотренный при расчётах хромоникелевый сплав рекомендуем к использованию в конструкциях участка разделения хлоридов при выполнении рекомендаций по их доработке.

 

вернуться к списку новостей
Рассчитать стоимость онлайн
Сообщите основную информацию о вашей задаче, ответьте на несколько вопросов и мгновенно получите оценку трудоемкости актуальной для вас инженерной задачи.
Узнать цену
Связанные новости
29 мая 2024

Инженеры АО «ЦИФРА» провели виртуальные испытания цифровой модели трамвайного вагона 71-639 «Кастор»

Специалисты Центра инженерно-физических расчетов и анализа (АО «ЦИФРА») провели виртуальные испытания каркаса кузова трамвайного вагона модели 71-639 «Кастор» производства Усть-Катавского вагоностроительного завода (УКВЗ, входит в Госкорпорацию «Роскосмос»). 

Новости
14 декабря 2023

Инженер АО «ЦИФРА» стала призёром Всероссийской олимпиады по математическому моделированию

Завершена II Всероссийская олимпиада по математическому моделированию среди студентов 3-6 курсов высших учебных заведений, ВОММ-2023, награды нашли своих победителей. Серебряным призером в треке «Прочность» стала Алина Шпади, инженер АО «ЦИФРА», представлявшая на олимпиаде СПбПУ Петра Великого.

Новости
Связанные публикации в блоге
10 июня 2024

Расчёт прочности и несущей способности металлических конструкций зданий и сооружений

Расчёт металлических конструкций на прочность и несущую способность является одной из ключевых задач в строительстве для обеспечения безопасности и долговечности объектов. 

Блог
27 мая 2024

Расчёт прочности сосудов и аппаратов по ГОСТ 34233-2017: численные методы и аналитические расчёты

Современная промышленность требует от оборудования, работающего под избыточным давлением, соблюдения баланса между безопасностью и его технической и экономической эффективностью. В данном контексте прочностные расчёты играют важную роль, являясь основой для оптимизации конструкции без ущерба для безопасности. 

Блог
Связанные вебинары
23 декабря 2020

Повышение эффективности процессов промышленной газоочистки с использованием численного моделирования

На вебинаре рассмотрим численное моделирование современных газоочистных установок.
Вебинары
23 июля 2020

Применение компьютерного моделирования при ремонте и модернизации судов

В рамках Договора о научно-техническом сотрудничестве между АО «ЦНИИМФ» и АО «ЦИФРА» на данном вебинаре заведующий отделом конструктивной надежности и защиты судов от коррозии АО «ЦНИИМФ» Алексей Петров расскажет об имеющемся опыте и перспективах использования компьютерного моделирования для решения различных задач, связанных с ремонтом или модернизацией судов в эксплуатации.
Вебинары
Сделайте заказ
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.
Успешно отправлено! Наш специалист свяжется с Вами в ближайшее время!