Структура курсового проекта (5). Структура курсового проекта по дисциплине Диагностика и экспертиза материалов и конструкций

• Название: Структура курсового проекта по дисциплине Диагностика и экспертиза материалов и конструкций
• Дата: 25.10.2022
• Размер: 32.65 Kb.
• Имя файла: Структура курсового проекта (5).docx
• Тип: Документы; #754044

Структура курсового проекта

по дисциплине «Диагностика и экспертиза материалов и конструкций»

Целью выполнения курсового проекта является закрепление ранее изученных вопросов: промышленная безопасность, опасный производственный объект, государственное регулирование в области промышленной безопасности, экспертиза промышленной безопасности.

В курсовой работе необходимо определить класс опасности объекта экспертизы; требования к экспертной организации; разработать программу и рассчитать затраты на проведение диагностики и экспертизы технического устройства, эксплуатирующегося на объекте нефтяной и газовой промышленности и обосновать возможный срок эксплуатации данного объекта с учетом результатов толщинометрии*.

* Подобная задача возникает при расчете затрат на открытие предприятия по диагностике, расчете стоимости работ при участии в тендере на экспертизу (такие расчеты проводит и участник тендера и его организатор).

Изучение объекта экспертизы и постановка задач

Для всех вариантов принято условие отсутствия недопустимых дефектов по результатам визуального измерительного контроля и дефектоскопии.

Во всех вариантах рассматриваются только технические устройства, эксплуатирующиеся на опасных производственных объектах (ОПО) нефтяной и газовой промышленности (в зависимости от специфики производства ОПО могут относится к нефтяной и газовой промышленности, магистральному трубопроводному транспорту, взрывопожароопасным и химически опасным производствам и др.). В соответствии с вариантом необходимо самостоятельно ознакомиться с технологией изготовления и эксплуатации рассматриваемого объекта.

Для примера, в качестве объекта экспертизы технического устройства, рассмотрим нефтегазосепаратор.

Нефтегазосепараторы (НГС) чаще всего эксплуатируются на установках подготовки нефти (УПН). Содержание нефти, воды и газа можно выбрать самостоятельно, либо выбрать из условий обводненности нефти 0 - 95%, газовый фактор 10 – 100 м³/тонну нефти. Все сосуды, работающие под давлением заполняюся жидкость на 80% объема Далее считаем количество опасных веществ (см. 116-ФЗ О промышленной безопасности…) и определяем класс опасности* *Среди признаков опасности необходимо рассмотреть избыточное давление! площадочного объекта УПН при условии нахождения там одного НГС.

Вышеописанное действие необходимо для проверки обоснованности проведения экспертизы промышленной безопасности (НГС эксплуатируется в составе ОПО, зарегистрированного Ростехнадзором, истек установленный срок службы или наступили другие обстоятельства, предусмотренные 116 – ФЗ).

Климатические условия даны по г. Нижневартовску, данное условие введено для проверки соответствия разрешенных температур эксплуатации (от -60 до 80 град.) и фактических, указанных в СП «Строительная климатология».

Периодичность осмотров и гидроиспытаний (по заданию - 4 и 8 лет соответственно) необходимо учитывать при назначении срока разрешенной эксплуатации по результатам диагностирования. Если продлить срок эксплуатации на 4,5 года, то через 4 года для осмотра НГС будет выведен из эксплуатации, зачищен, осмотрен и снова введен в эксплуатацию, а через полгода истечет разрешенный срок и вновь необходим вывод из эксплуатации и зачистка.
Требования к экспертной организации

Далее определить требования к организации, претендующей на проведение экспертизы*:

- лицензирование деятельности экспертной организации в области промышленной безопасности

- требования к экспертам по промышленной безопасности

- требования к лаборатории неразрушающего контроля

- аттестация специалистов лаборатории НК и экспертов по промышленной безопасности.

* Выполнение данного раздела поможет определить затраты на оснащение лаборатории, аренду или эксплуатацию собственных помещений, обучение и аттестацию персонала (поддержание действия лицензии). Экономические показатели потребуются при расчете минимальной цены на проведение работ.
Разработка Программы экспертизы технического устройства

Для оценки возможности продолжения эксплуатации проводят периодическое диагностирование и оценку накопленных повреждений в соответствии с РД 03-421-01.

Для разработки Программы необходимо провести анализ документов эксплуатирующей организации на диагностируемый объект (паспорт на сосуд и технологический регламент). При анализе документации эксплуатирующей организации в первую очередь необходимы сведения, от которых зависит возможность проведения всех работ по экспертизе: соответствие заводского номера и товарного знака на корпусе и указанного в регистрационных документах ОПО; соответствие указанных в паспорте на сосуд условий эксплуатации технологическому регламенту и климатическим данным района эксплуатации.

Далее используя перечень типовых дефектов по РД 03-421-01, составьте список дефектов, методов и объемов контроля, выполняемых расчетов. Оцените затраты времени и стоимость работ с учетом времени на анализ результатов диагностирования, оформления и регистрации экспертного заключения.

В первую очередь выявляют и устраняют трещины, концентраторы напряжений и подобные дефекты, способные вызвать катастрофически быстрое разрушение. Деградация свойств материала оценивается косвенным методом путем измерения твердости или магнитных свойств. В некоторых случаях проводится вырезка материала и стандартные испытания на растяжение, ударный изгиб, металлографические и другие исследования. Для заданных условий эксплуатации проводятся расчеты на прочность ГОСТ 34233.1 – 2017 ГОСТ 34233.2 – 2017 ГОСТ 34233.6 – 2017. Надежных инструментальных методов оценки усталостных повреждений в настоящее время нет, поэтому применяются расчетные методы с учетом истории эксплуатации объекта.

Для оценки коррозионных повреждений проводится ультразвуковая толщинометрия с выделением участков равномерной и локальной коррозии. Измерить глубину коррозионных повреждений во всех точках или на всех участках практически невозможно из-за большой величины поверхностей оборудования (десятки и сотни квадратных метров), поэтому измерения осуществляют выборочно, в местах подвергающихся наибольшему коррозионному воздействию. В курсовой работе проводится оценка надежности оборудования по результатам толщинометрии в соответствии с РД 03-421-01.
Оценка надежности оборудования по результатам толщинометрии

Оценка надежности оборудования по результатам толщинометрии проводится в соответствии с РД 03-421-01.

При условии отсутствия недопустимых дефектов по результатам визуального измерительного контроля и дефектоскопии необходимо определить возможность и условия продолжения эксплуатации нефтегазосепаратора. Для этого проанализируем результаты толщинометрии и режимы нагружения.

При выборочной толщинометрии (49 точек на 240 м² площади) минимальная толщина стенки 15,2 мм, что соответствует утонению 2,8 мм. Поскольку толщинометрия выборочная, существует вероятность существования более тонкой стенки, не обнаруженной нами. Путем вычислений можно оценить вероятность существования более тонкой стенки, а также достаточность количества измерений при заданных величинах ошибок.

В методических указаниях к курсовому проекту (МУ) предлагается использовать для этих целей распределение Вейбулла (смотрите пример обработки результатов толщинометрии на стр.18), однако в ряде случаев возможно использование нормального закона, требующего меньшего количества вычислений. Строим гистограммы глубин коррозии и толщин стенок. Проверяем нормальность распределения. На нормальных вероятностных сетках точки группируются возле прямой линии, что свидетельствует о близости распределения к нормальному. Вычисляем среднее, стандартное отклонение и коэффициент вариации. Средняя глубина коррозии = 2,38 мм, Стандартное отклонение σ_h= 0,17 мм. Максимальная величина стандартного отклонения с учетом доверительного интервала равна 1,3×0,17 = 0,22 (1,3- коэффициент для определения верхней границы доверительного интервала стандартного отклонения для вероятности 0,99).Коэффициент вариации υ_h= 0,071, что меньше 0,1 из табл. 3 Методических указаний, поэтому количество измерений достаточно. Далее определяем максимальную глубину коррозии h_maxдля вероятности 0,999 (вероятность существования еще большей глубины равна 0,001),h_max= 2,38 + 3,1×0,22 = 3мм.

При анализе распределения толщин стенок получим минимальную толщину стенки с вероятностью существования 0,001 равную 15мм, что совпадает с максимальной глубиной коррозии.

Также оценить вероятность существования более тонкой стенки, и достаточность количества измерений при заданных величинах ошибок можно выполнить воспользовавшись распределением Вейбулла, приведенным в МУ. Из таблицы 4 МУ определим K_b = 0,969 и b=16,0. Далее по формуле (6) найдем максимальную глубину коррозии для g= 0,999 при показателе масштаба М = S/S₀ равном 240/0,01 = 2,4×10⁴ (задали условие, что на 10 см² одно коррозионное поражение*. *В исходных данных информация отсутствует, поэтому нужно выдвигать правдоподобные условия).

Параметр масштаба а= /K_b= 2,38/0,969 = 2,46. Отсюда h_max= 2,94 мм. Примем для расчетов также глубину коррозии 3 мм. Можно сделать вывод, что коррозия очень равномерная: коэффициент вариации глубин коррозионных повреждений менее 0,1, разница между эмпирической величиной максимальной коррозии 2,8 мм на гистограмме при вероятности существования 0,02 незначительно отличается от расчетной глубины 3 мм при вероятности существования 0,001.

Глубина коррозии h_b на поверхности разрушения, составляющей 7% общей поверхности НГС, вычисляем по формуле (7) МУ. h_b= 2,62 мм.

Через 20 лет эксплуатации средняя глубина коррозии равна 2,38 мм, а средняя скорость коррозии 0,119 мм/год.* По формуле (8) МУ определим коэффициент вариации глубин коррозии через 8 лет эксплуатации (в дальнейшем будет произведена оценка возможности продления эксплуатации на 8 лет). υ_{ht =} 0,23 мм., а средняя глубина коррозии 2,38 + 0,119×8 =3,33 мм. При помощи табл. 4 еще раз определяем необходимые коэффициенты и рассчитываем минимальную толщину стенки.

* Обратите внимание, что с увеличением продолжительности эксплуатации ожидается увеличение неравномерности скорости коррозии.

K_b = 0,918 и b=5,0. Параметр масштабаа= /K_b= 3,33/0,918 = 3,63 мм (через 8 лет расчетная средняя глубина коррозии равна 3,33 мм).

Далее по формуле (6) найдем максимальную глубину коррозии для g= 0,999 при показателе масштаба М = S/S₀равном 240/0,01 = 2,4×10⁴ (задали условие, что на 10 см² одно коррозионное поражение). Отсюда h_max= 4,46 мм. Примем для расчетов 5 мм, т. е. толщина стенки 13 мм.

Определим также максимальную глубину коррозии через 8 лет эксплуатации для нормального распределения при υ_{ht =} 0,23 мм и = 3,33 мм. для вероятности существования 0,001.

h_max= + 3,1υ_ht= 3,33 + 0,71 = 4 мм., что близко к приведенному выше h_max= 4,46 мм. рассчитанному с использованием распределения Вейбулла.

По формуле (11) МУ определим время Т_р достижения предельной толщины стенки 3 мм (указано в задании) при условии средней скорости коррозии 0,119 мм/год.

Т_р= 19 лет.

По формуле (12) МУ определим срок службы до вероятности 0,001 предельного утонения стенки. Предварительно по формуле (14) определяем υ_m=0,23/7 = 0,033.

Т_ру = Т_р(1- 3υ_m) = 17 лет. Можно сделать вывод, что при продлении срока службы на 8 лет коррозия не является критическим фактором.

Выполним расчет на статическое давление при стенке 13 мм через 8 лет эксплуатации.

Используя табл. А1 ГОСТ 34233.1 – 2017 выбираем допустимые напряжения 177 МПа при расчетной температуре 100град. для стали 09Г2С толщиной менее 32 мм.

Далее по формуле (3) раздела 5.3 ГОСТ 34233.2 – 2017 рассчитываем разрешенное давление [p] = 1,25 МПа, что значительно превосходит указанное в задании рабочее давление 0,4 МПа.

Оценим повреждающее действие колебаний давления. За период 28 лет эксплуатации расчетное количество циклов нагружения составит 30×365×28 = 306600.

Расчет на усталость ведем по ГОСТ 34233.6 – 2017. С учетом концентрации напряжений амплитуда циклической нагрузки равна 30 МПа, что соответствует области неограниченной долговечности на рис.3 ГОСТ 34233.6 - 2017. Можно сделать вывод, что при продлении срока службы на 8 лет колебания рабочего давления не являются критическими.

Заключение. Результаты диагностирования и расчеты на прочность позволяют продлить эксплуатацию нефтегазосепаратора до 2028 года при рабочем давлении 0,4 МПа и колебаниях давления ± 0,05 МПа без ограничения количества циклов нагружения.

Примерное содержание курсового проекта

Аннотация

1 Изучение объекта экспертизы и постановка задач

1.1 Краткая характеристика и назначение объекта экспертизы

1.2 Условия эксплуатации объекта экспертизы

1.3 Объекты экспертизы промышленной безопасности и основания для ее проведения экспертизы

1.4 Класс опасности объекта экспертизы

2 Требования к экспертной организации

2.1 Лицензирование деятельности экспертной организации в области промышленной безопасности

2.2 Требования к экспертам по промышленной безопасности

2.3 Требования к лаборатории неразрушающего контроля

2.4 Аттестация специалистов лаборатории НК и экспертов по промышленной безопасности.

3 Программа экспертизы технического устройства

3.1 Сведения об экспертной организации (наличие лицензии, экспертов и областей их аттестации, лаборатории НК и ее оснащенности (разрешенные виды НК и объекты контроля) и специалистов, аттестации специалистов лаборатории НК и экспертов в области промышленной безопасности).

3.2 Техническое диагностирование объекта экспертизы

3.2.1 Основные этапы и организация работ по диагностике …сосуда

3.2.2 Объем и стоимость работ

3.3 Проведение экспертизы промышленной безопасности

3.3.1 Основные этапы и организация работ по проведению экспертизы….сосуда

3.3.2 Объем и стоимость работ

3.4 Дополнительные затраты (при необходимости: например, на оснащение лаборатории НК, проведение аттестации специалистов и т.п.)

3.5 Смета затрат по Программе экспертизы технического устройства

4 Оценка надежности оборудования по результатам толщинометрии

4.1 Статистическая оценка результатов измерения

4.2 Оценка надежности оборудования

Заключение

Список литературы

Основные законы для подготовки курсового проекта:

1. Федеральный закон от 21 июля 1997г № 116- ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Положение о лицензировании деятельности по проведению экспертизы промышленной безопасности. Утверждено постановлением Правительства РФ от 04.07.2012 №682 .

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 г. № 538.

4. ПБ 03-372-00 Правила аттестации и основные требования к лабораториям неразрушающего контроля. Утверждены постановлением Госгортехнадзора РФ от 02. 06. 2000 г. № 29.

5. Положение об аттестации экспертов в области промышленной безопасности. Утверждено постановлением Правительства Российской Федерации от 28 мая 2015 г. № 509.

6. ГОСТ Р 9712-2019 «Контроль неразрушающий. Квалификация и сертификация персонала. Основные требования».
7. РД 03-421-01. Методические указания по проведению технического диагностирования и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов. Утверждены постановлением Федерального горного и промышленного надзора России от 6 сентября 2001 г. № 39.