Контроль микроструктуры и механических свойств металла основных элементов (обечайки и днищ) резервуара для сжиженного углеводородного газа (СУГ) после проведения огневых испытаний его конструктивной огнезащиты

Контроль микроструктуры и механических свойств металла основных элементов (обечайки и днищ) резервуара для сжиженного углеводородного газа (СУГ) после проведения огневых испытаний его конструктивной огнезащиты

7 апреля 2016

Едачёв Г.М. Арсентьев Ю.П.
ООО «Тестэнергогаз»,
Безбородов С.М. Чесалкин А.В. ООО
«Теплоэнергетика экспертиза»


При проектировании резервуара для сжиженного углеводородного газа (СУГ), оборудованного конструктивной огнезащитой, которая должна обеспечить защиту и работоспособность элементов резервуара от огневого воздействия, на специализированном полигоне были проведены огневые испытания резервуара. Огневое воздействие на резервуар длилось - 1 час 40 минут (рис.1).

Для регистрации влияния температуры на свойства металла основных элементов резервуара были прикреплены 6 шт. «образцов – свидетелей» из стали 09Г2С, изготовленных из металла, оставшегося после изготовления обечайки. «Образцы – свидетели» крепились на элементы сосуда СУГ (рис.6-8). Места крепления образцов – свидетелей были совмещены с зонами наибольших напряжений возникающих при эксплуатации резервуара. Эти зоны были установлены на обечайке и днищах расчётным путем. Они соответствуют зонам, расположенным на обечайке в средней части горизонтального сечения резервуара и радиусных переходах штампованных днищ. Для контроля воздействия температуры на верхнюю и нижнюю часть обечайки также были размещены образцы – свидетели (рис.7, поз.1). В районе образцов – свидетелей были закреплены регистрирующие термопары (рис.7, поз.2). Для контроля герметичности резервуара во время огневых испытаний в нём было создано избыточное давление воздуха 70 КПа.

При проведении испытаний произошел сбой в системе измерения температуры и давления (произошло разрушение кабельной сборки за пределами огнезащиты). В связи с этим металлографический анализ и контроль механических характеристик проводился на всех образцах – свидетелях. (Ранее планировалось после огневых испытаний контролировать только образцы, на которых было зафиксировано превышение температуры выше 400С).

На рис. 2-4 приведены наиболее характерные участки с микроструктурой металла образцов – свидетелей после огневых испытаний. Микроструктура металла феррито-перлитная с характерной строчечностью проката, мелкозернистая соответствует стали 09Г2С. Деградации и существенных изменений микроструктуры метала в результате огневого воздействия не выявлено. Микроструктура, приведённая на рис. 2-4, соответствует микроструктуре приведённой на рис. 5 лабораторного образца – свидетеля, не подвергавшегося огневому воздействию. На образцах - свидетелях, которые были закреплены на боковой и нижней частях резервуара СУГ, отмечены не значительные изменения в микроструктуре металла, которые не привели к сфероидизации перлитной составляющей металла и не отразились на его механических свойствах.

В Таблице-1 приведены механические характеристики металла образцов - свидетелей после огневых испытаний (п.п. 1, 38) и механические характеристики образца – свидетеля не подвергавшегося огневому воздействию (п.2). Механические характеристики всех образцов - свидетелей идентичны и соответствуют механическим характеристикам сертификату на поставку материала.

После проведения огневых испытаний и снятия огнезащиты элементы резервуара были осмотрены. Изменений формы, разрушений элементов резервуара не обнаружено. Антикоррозионное покрытие поверхности резервуара подверглось наибольшему изменению в нижней части обечайки. Герметичность резервуара в результате огневого воздействия не нарушена. Запорная арматура, предохранительные и скоростные клапаны сохранили свою работоспособность.

g18.JPG










































g24.png



























Рис.1 Огневые испытания резервуара для сжиженного углеводородного газа (СУГ)

(1-резервуар СУГ).



g19.png.







 




                 












Рис.2 Микроструктура металла образца - свидетеля после огневого испытания.
М: 1х1000 (клеймо 1)



g20.png


























Рис. 3
Микроструктура металла образца - свидетеля после огневого испытания.
М: 1х1000 (клеймо 8).



g21.png


























Рис. 4
Микроструктура металла образца - свидетеля после огневого испытания.
М: 1х1000 (клеймо 7).



g22.png


























Рис. 5
Микроструктура металла - образца свидетеля после огневого испытания.
М: 1х1000 (клеймо 2).


g23.png





















Рис. 6 Фрагмент установки образца – свидетеля на боковой образующей обечайки резервуара (1-образец-свидетель; 2-фланец люка резервуара).


g25.png





















Рис. 7 Фрагмент установки образца – свидетеля на верхней образующей обечайки резервуара (1-образец – свидетель; 2-термопара).

g26.png





















Рис. 8 Общий вид крепления образца – свидетеля (огнезащита снята) (1-образец – свидетель; 2-обечайка; 3-огнезащита).



Выводы:
1. По результатам контроля микроструктуры и механических свойств металла, выполненного на образцах – свидетелях, установлено, что элементы резервуара СУГ после огневых испытаний находятся в работоспособном состоянии.
2. Контроль температуры стенки резервуара СУГ, во время огневых испытаний, с помощью термопар не надёжен, т.к. сложно осуществить термозащиту проводников от термопар к регистрирующим приборам.
3. Не значительные изменения в микроструктуре металла образцов, которые не привели к сфероидизации перлитной составляющей металла и не отразились на механических свойствах металла, отмечены на образцах - свидетелях, которые были закреплены на боковой и нижней частях резервуара СУГ.
4. Одним из методов оценки работоспособного состояния резервуара СУГ, в случае аварии с огневым воздействием на резервуар, может служить контроль микроструктуры и механических свойств металла на образцах – свидетелях. Образцы – свидетели следует закреплять на резервуаре СУГ, перед наложением изоляции (огнезащиты), в средней части резервуара, на боковых и нижней образующих обечайки резервуара СУГ.



Литература:

1. ГОСТ 6533-78 «Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры».
2. ГОСТ 14249-89 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность».
3. ГОСТ 19903-74 «Сталь листовая горячекатаная. Сортамент».
4. ПНАЭ Г-7-002-86 «Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М. ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1989г.»
5. СО 153-34-17.439-2003 «Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением».
6. ФНП «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование работающее под избыточным давлением».
7. ОСТ 34-70-690-96 «Металл паросилового оборудования электростанций. Методы металлографического анализа в условиях эксплуатации».



Короткая ссылка на новость: https://a-economics.ru/~QXh7Y