ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Определение технического состояния дымовой трубы котельной, отработавшей нормативный ресурс эксплуатации, было проведено в соответствии с требованиями Федерального закона № 116-ФЗ от 21.06.97 г. «О промышленной безопасности опасных объектов» и «Правил проведения экспертизы промышленной безопасности» ПБ 03-246-98 с целью установления возможности ее дальнейшей безопасной эксплуатации.

При техническом диагностировании дымовой трубы использовался комплексный инструментально-аналитический метод исследования. В ходе ее исследования были изучены и проанализированы технический проект, технологическая привязка и условия эксплуатации, сведения о ремонтах и реконструкции за период ее эксплуатации.

Дымовая труба высотой 21,69 м выполнена из электросварной трубы диаметром 426 мм и толщиной стенки 6 мм со спиральным продольным швом и установлена на бетонном основании с кирпичной кладкой на высоте 2,5 м от поверхности земли. На высоте 18,49 м к трубе закреплены три растяжки, расположенные под углом 120 градусов друг к другу. Дымовая труба работает в сложных эксплуатационных условиях. Она может подвергаться значительной ветровой нагрузке, которая при экстремальных ситуациях может достигать 0,74 кПа. Диапазон воздействия температур изменяется от - 40 до 150°С. Агрессивное воздействие газовой среды вызывает коррозионное разрушение металла трубы. Для установления величины этого разрушения были выполнены измерения толщины стенки прибором УТ-93П на частоте 10 МГц в соответствии с требованиями ГОСТ 25863-83. Измерения проводились с автоподъемника в трех местах на каждом из 20 уровней, с размерами места измерений 50ґ50 мм.

Результаты измерений показали, что наибольшее коррозионное разрушение имеет место у основания трубы, где отмечено еще и локальное сквозное прогорание металла трубы, а толщина стенки не превышает 2,0 мм. В диапазоне отметок от 3 до
5 м труба имеет максимальную толщину, которая составляет 3,5 мм. Далее до отметки 12 м отмечено постепенное уменьшение толщины стенки до 1,85 мм. Затем, выше отметки 12 м закономерности изменения толщины стенки нет, она колеблется от 1,85 до 2,5 мм.

Визуальный осмотр дымовой трубы показал, что ее наружная поверхность и опорная пята подвержены сплошной кислородной коррозии глубиной до 1 мм.

Контроль качества сварных соединений проводился ультразвуковым методом прибором УД2-12 на частоте 5 МГц. Контроль и оценка качества выполнялись в соответствии с ГОСТ 14782-86, а также Руководящими документами РД 34.13.027-93 и Отраслевыми положениями ОП 501-ЦД-97. Результаты контроля показали низкое качество сварных соединений, не удовлетворяющие требованиям названных документов.

Определение максимальных рабочих напряжений, возникающих в металле трубы от действия ветровых нагрузок было выполнено аналитически методами сопротивления материалов. Ветровая нагрузка на дымовую трубу определена в соответствии со СНиП 2.01.07 - 85 «Нагрузки и воздействия» и с учетом дополнений и изменений по состоянию на 01.01.95 г. Расчетной схемой объекта «труба - растяжки» был принят консольно защемленный у основания стержень кольцевого поперечного сечения с тремя растяжками, закрепленными с зазором к крепежным кольцам дымовой трубы, и нагруженный равномерно распределенной на длине ветровой нагрузкой, лежащей в плоскости одной из растяжек.

Расчетная схема трубы является один раз статически неопределимой изгибаемой системой. Статическая неопределимость таких задач раскрывается методом сравнения деформаций. В данной задаче сравнивались деформация удлинения растяжки и прогиб трубы в месте крепления растяжки.

Выполненные расчеты показывают, что максимальный изгибающий момент и максимальные напряжения возникают в сечении трубы, где к ней крепятся растяжки. Для новой трубы, толщина стенки которой равна 6 мм, условия прочности выполняются, т.к. рабочие напряжения составляют 46,58 МПа, что в 3,4 раза меньше предела прочности стали 3 равного 160 МПа. Для определения критической толщины стенки дымовой трубы были выполнены расчеты напряжений, возникающие в стенке при уменьшении ее толщины, результаты которых представлены на графике.

Как видно из графика, предельному напряжению 160 МПа соответствует толщина стенки, равная 1,74 мм. Эта толщина стенки соизмерима с фактической толщиной стенки (1,85 мм) и при критических ветровых нагрузках дымовая труба потеряет устойчивость и разрушится.

Комплекс выполненных исследований позволяет утверждать, что дымовая труба котельной Северного базисного склада ВМ концерна Кузбассразрезуголь является опасным производственным объектом, создающим аварийную ситуацию и требует ее замены на новую.