Повышение надежности вертикальных стальных резервуаров относительно хрупкого разрушения
Хрупкое разрушение вертикальных стальных сварных резер вуаров связано с внутренними растягивающими напряжениями в области сварных швов. Внешние напряжения существенной роли не играют. Анализ аварий показал, что хрупкие трещины возникают в перекрестиях сварных монтажных швов первого и второго поясов. Термическая обработка этих областей во время монтажа резервуара существенно повысит его надеж ность или полностью исключит опасность хрупкого разрушения, практически не повышая его стоимости и не увеличивая сроков монтажа.
Опыт показывает, что вероятность разрушения вертикального сталь ного сварного резервуара, РВС, для хранения нефти и нефтепродуктов, спроектированного, смонтированного и эксплуатируемого (в смысле ремон тов) в соответствии с нормативными документами, статистически мала. Рассуждения в терминах статистики здесь уместны, т.к. расчет РВС выпол няется по предельному состоянию, на ней основанному. Все это так, когда речь идет об опасности вязкого раз рушения. Значения нормативного сопротивления устанавливались на основании выборки из журналов за водских лабораторий металлургиче ских заводов. Далее величину рас четных сопротивлений рассчитывали, применяя различные понижающие коэффициенты, численные значения которых не имеют и не могу иметь ни каких обоснований, кроме «на всякий случай».
Поскольку современные проекты РВС по сути являются «привязкой» типовых проектов, разработанных еще коллективами ведущих специа лизированных проектных и научных коллективов СССР, то надежность РВС относительно вязкого разрушения вполне обеспечена. Следует учесть и то, что РВС явля ется консервативной конструкцией, изменения в которую с тех пор не вно сились. Нужно отметить, что стенки российских (советских) РВС - самые тонкие в мире. Однако не известен ни один случай вязкого разрушения РВС, рассчитанного по предельному состоянию, более научно обосно ванному, чем расчет по допускаемым напряжениям, при котором толщина стенки оказывается толще, а РВС - до роже.
Когда же возникает вопрос об опас ности хрупкого разрушения,™ опре деленность в оценке их надежности исчезает что при расчете по предель ному состоянию, что - по допускаемым напряжениям: никакого соответствую щего расчета в нормативных докумен тах нет.
Интуитивно (и по умолчанию)счита ется, что надежность РВС в отноше нии хрупкого разрушения обеспечена, если сталь удовлетворяет требованию к регламентированным значениям ударной вязкости и температуры tper °. Выполнение этих требований обе спечивает условие, при котором t ° per ниже критической температуры вязко- хрупкого перехода tK ° при испытании соответственно образцов Менаже или Шарпи на ударном копре Шарпи. Предполагается, что t ° per согласуется с расчетной температурой района экс плуатации РВС tp ° таким образом, что хрупкое разрушение РВС ожидать не приходится. Доказательств этой де кларации не существует. Более того, известны случаи хрупкого разрушения РВС, изготовленных из стали, отве чающей требованиям проекта. Величина tK ° не является константой стали, в зависимости от методики ее определения она может принимать самые различные значения. Обшир ное исследование, проведенное под эгидой Международного института сварки в нескольких странах, пока зало: значение tK ° является реакцией на конкретный метод испытания и, следовательно, достоверной связи с tp ° не имеет. Это подтверждается и тем, что наблюдались хрупкие разрушения РВС, изготовленных из стали, отвечаю щей всем требованиям проекта и ГОСТ, т.е. условие tK ° < t ° per выполнялось. Следует иметь в виду, что надежность относительно хрупкого разрушения стали и сварной конструкции, из кото рой она сварена, различные вещи, из- за охрупчивающего влияния сварки. Еще Н.С. Стрелецкий отмечал, что разрушения сварных конструкций случаются и при напряжениях ниже расчетных. Если к этому добавить, что хрупкие разрушения РВС (и других типов конструкций) происходят при постоянном усилии, в т.ч. и равном нулю, и ничто не предвещает его появ ления, то, вероятно, можно заключить, что опасность хрупкого разрушения не зависит или несущественно зависит от внешних усилий. Для реализации процесса разрушения необходима энергия. Единственным или основным источником энергии, расходуемым на возникновение и распространение хрупких трещин, являются внутрен ние сварочные напряжения. Лабо раторные эксперименты показали, что этой упругой энергии достаточно для нестабильного распространения не одной хрупкой трещины, целого пучка. |
