Оцінка міцності вертикальних циліндричних резервуарів для зберігання рідини з вм'ятинами у стінці

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252599

Ключові слова:

сталевий резервуар, концентрація напруг, дефекти у вигляді вм'ятин, безрозмірні параметри вм'ятини, чисельний метод, моделювання

Анотація

На основі використання багаторівневої математичної моделі оцінено напружено-деформований стан циліндричного резервуару з дефектом форми стінки у вигляді вм'ятини та вивчено концентрацію напружень у зоні дефекту.

Проведено верифікацію правильності обраної математичної моделі, і показано, що для інженерної оцінки напружено-деформованого стану стінки циліндричного резервуара зі змінною товщиною можна скористатися співвідношеннями для циліндричної оболонки з постійною товщиною стінки. Розкид значень становить 2–10 %. Це свідчить про правильність обраної математичної моделі, а також про те, що для інженерної оцінки напружено-деформованого стану стінки циліндричного резервуара зі змінною товщиною можна скористатися співвідношеннями для циліндричної оболонки з постійною товщиною стінки.

Проведена чисельна оцінка напружено-деформованого стану зони вм'ятини в стінці резервуара довела припущення про значні концентрації напруг у зоні вм'ятини та вказала на визначальний вплив на концентрацію напруг у зоні вм'ятини її геометричних розмірів і особливо, її глибини.

Досліджено концентрацію напруг у зоні вм'ятин стінки резервуара в середовищі ANSYS при різних розмірах вм'ятин на стінці резервуара, де введено два безрозмірні параметри: безрозмірний радіус вм'ятини та безрозмірна глибина вм'ятини.

За результатами чисельного дослідження напружено-деформованого стану зони вм'ятини в стінці резервуару отримані графічні залежності коефіцієнта концентрації напруг від безрозмірної глибини вм'ятини для різних значень безрозмірного радіусу вм'ятин і не перевищує 2 % показника.

На основі апроксимації кривих залежностей концентрації напруг від розмірів вм'ятини та резервуару отримано формулу для розрахунку коефіцієнта концентрацій напруг залежно від безрозмірного радіусу ξ та безрозмірної глибини ς вм'ятини. Отримана формула дозволяє при відомих безрозмірних параметрах глибини та радіусу вм'ятини визначити коефіцієнти концентрації напруги в зоні вм'ятини стінки резервуара.

Біографії авторів

Ulanbator Suleimenov, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

Doctor of Technical Sciences, Professor

Department of Architecture

Nurlan Zhangabay, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD, Associate Professor

Department of Construction and Construction Materials

Akmaral Utelbayeva, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

Doctor of Chemical Sciences, Associate Professor

Department of Chemistry

Masrah Azrifan Azmi Murad, Universiti Putra Malaysia

PhDoctor, Professor, Deputy Dean (Reseach and Graduate Studies)

Aibarsha Dosmakanbetova, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD, Associate Professor

Department of Mechanics and Mechanical Engineering

Khassen Abshenov, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD, Associate Professor

Department of Mechanics and Mechanical Engineering

Svetlana Buganova, International Education Corporation

PhD, Associate Professor

Department of Building Technologies, Infrastructure and Management

Arman Moldagaliyev, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD, Associate Professor

Department of Mechanics and Mechanical Engineering

Kuanysh Imanaliyev, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD, Associate Professor

Department of Architecture

Bolat Duissenbekov, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD

Department of Construction and Construction Materials

Посилання

  1. Rahmatulina, G. (2012). Rynok nefteproduktov Kazahstana v ramkah tamozhennogo soyuza: Perspektivy razvitiya. Vestnik Instituta ekonomiki Rossiyskoy akademii nauk, 2/2012, 143–154. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/rynok-nefteproduktov-kazahstana-v-ramkah-tamozhennogo-soyuza-perspektivy-razvitiya
  2. Analiz rynka uslug hraneniya i skladirovaniya nefti i produktov ee pererabotki. Available at: https://gidmark.ru/cat1/analiz-rynka-uslug-hraneniya-i-skladirovaniya-nefti-i-produktov-ee-pererabotki
  3. Analiz rynka nefteproduktov v Kazahstane - 2021. Pokazateli i prognozy. Available at: https://tebiz.ru/mi/analiz-rynka-nefteproduktov-v-kazakhstane
  4. Shvyrkov, S. A., Goryachev, S. A., Sorokoumov, V. P., Batmanov, S. V., Vorob'yov, V. V. (2007). Statistika kvazimgnovennyh razrusheniy rezervuarov dlya hraneniya nefti i nefteproduktov. Pozharovzryvobezopasnost', 16 (6), 48–52. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/statistika-kvazimgnovennyh-razrusheniy-rezervuarov-dlya-hraneniya-nefti-i-nefteproduktov
  5. Prichiny razrusheniy i vzryvov rezervuarov. Available at: https://uralneftemash.com/blog/prichiny-razrushenij-i-vzryvov-rezervuarov/
  6. Kupreishvili, S. M. Razrusheniya v protsesse ekspluatatsii vertikal'nyh tsilindricheskih rezervuarov so statsionarnoy kryshey. Himstal'kon-Inzhiniring. Available at: https://www.himstalcon.ru/articles/razrusheniya-v-protsesse-ekspluatatsii-vertikalnyih-tsilindricheskih-rezervuarov-so-statsionarnoy-kryishey
  7. Lai, E., Zhao, J., Li, X., Hu, K., Chen, G. (2021). Dynamic responses and damage of storage tanks under the coupling effect of blast wave and fragment impact. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 73, 104617. doi: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2021.104617
  8. Zhang, M., Zheng, F., Chen, F., Pan, W., Mo, S. (2019). Propagation probability of domino effect based on analysis of accident chain in storage tank area. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 62, 103962. doi: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2019.103962
  9. Krentowski, J., Ziminski, K. (2019). Consequences of an incorrect assessment of a structure damaged by explosion. Engineering Failure Analysis, 101, 135–144. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.03.009
  10. Niloufari, A., Showkati, H., Maali, M., Mahdi Fatemi, S. (2014). Experimental investigation on the effect of geometric imperfections on the buckling and post-buckling behavior of steel tanks under hydrostatic pressure. Thin-Walled Structures, 74, 59–69. doi: https://doi.org/10.1016/j.tws.2013.09.005
  11. Defekty rezervuarov - klassifikatsiya i prichiny vozniknoveniy. Available at: https://zavod-volna.com/press/articles/defekty-rezervuarov/
  12. Safina, I. S., Kauzova, P. A., Guschin, D. A. (2016). Otsenka tekhnicheskogo sostoyaniya rezervuarov vertikal'nyh stal'nyh. Zhurnal "TekhNadzor", 3 (112). Available at: https://strategnk.ru/about/stati/statya1/statya1/
  13. Gaysina, D. R., Denisova, Ya. V. (2016). Analiz prichin avariynyh situatsiy na magistral'nyh truboprovodah. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta, 19 (14), 129–130. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26555576
  14. Aydın Korucuk, F. M., Maali, M., Kılıç, M., Aydın, A. C. (2019). Experimental analysis of the effect of dent variation on the buckling capacity of thin-walled cylindrical shells. Thin-Walled Structures, 143, 106259. doi: https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.106259
  15. Coramik, M., Ege, Y. (2017). Discontinuity inspection in pipelines: A comparison review. Measurement, 111, 359–373. doi: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2017.07.058
  16. Bannikov, R. Yu., Smetannikov, О. Yu., Trufanov, N. A. (2014). Calculation of the amplitude of local conditional elastic stresses on the wall section tank with defects the form as a dent. Vestn. Samar. Gos. Tekhn. un-ta. Ser. Tekhnicheskie Nauki, 2 (42), 79–86. Available at: http://vestnik-teh.samgtu.ru/sites/vestnik-teh.samgtu.ru/files/auto/42_4_mashinostroenie_2014.pdf
  17. Dmitrieva, A. S., Lyagova, A. A. (2016). Problemy otsenki tekhnicheskogo sostoyaniya stal'nyh rezervuarov s defektom "vmyatina". Nauka i molodyozh' v XXI veke: materialy 2-y Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Omsk: Omskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet, 138–142. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28085497
  18. Maslak, M., Pazdanowski, M., Siudut, J., Tarsa, K. (2017). Corrosion Durability Estimation for Steel Shell of a Tank Used to Store Liquid Fuels. Procedia Engineering, 172, 723–730. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.02.092
  19. Kolesov, A. I., Ageeva, M. A. (2011). Residual life of steel storage tanks for chemical and petrochemical products, that have exhausted their standard operation time. Vestnik MGSU, 1/2011, 388–391. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/ostatochnyy-resurs-stalnyh-rezervuarov-himii-i-neftehimii-otrabotavshih-normativnye-sroki-ekspluatatsii-1
  20. Suleimenov, U., Zhangabay, N., Utelbayeva, A., Ibrahim, M. N. M., Moldagaliyev, A., Abshenov, K. et. al. (2021). Determining the features of oscillations in prestressed pipelines. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (114)), 85–92. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.246751
  21. Zhang, D., Yang, L., Tan, Z., Xing, S., Bai, S., Wei, E. et. al. (2021). Corrosion behavior of X65 steel at different depths of pitting defects under local flow conditions. Experimental Thermal and Fluid Science, 124, 110333. doi: https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2020.110333
  22. EN 1993-4-2:2007. Eurocode 3. Design of steel structures. Part 4-2. Tanks. Available at: https://www.gostinfo.ru/catalog/Details/?id=6108213
  23. RD-08-95-95. Polozheniya o sisteme tekhnicheskogo diagnostirovaniya svarnyh vertikal'nyh tsilindricheskih rezervuarov dlya nefti i nefteproduktov. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200003534
  24. SN RK 5.03-07-2013. Load-bearing and cladding structures. Available at: https://kbexpert.kz/wp-content/uploads/2021/07/СН-РК-5.03-07-2013-НЕСУЩИЕ-И-ОГРАЖДАЮЩИЕ-КОНСТРУКЦИИ-1.pdf
  25. Issledovanie prochnosti i dolgovechnosti vertikal'nyh tsilindricheskih rezervuarov dlya hraneniya mazuta na TETs s vmyatinami v stenke i razrabotka metodiki normirovaniya ih resursa i geometricheskih razmerov defektov. No. GR 0113RK00643. Available at: https://nauka.kz/page.php?page_id=371&id=30377
  26. Gol'denveyzer, A. L. (1976). Teoriya uprugih tonkih obolochek. Moscow: Nauka, 512. Available at: https://booksee.org/book/438714
  27. Biderman, V. L. (1977). Mekhanika tonkostennyh konstruktsiy. Moscow: Mashinostroenie, 487. Available at: https://obuchalka.org/20210818135423/mehanika-tonkostennih-konstrukcii-biderman-v-l-1977.html
  28. Tipovoy proekt 704-1-167.84. Rezervuar stal'noy vertikal'nyy tsilindricheskiy dlya nefti i nefteproduktov emkost'yu 2000 kub.m. Al'bom I. Konstruktsii metallicheskie rezervuara. Available at: http://gostrf.com/normadata/1/4293833/4293833208.pdf
  29. Yevdokimov, V. V., Trufanov, N. A., Smetannikov, O. Ju. (2006). Differential approach to permissible sizes of the dents on the wall surface of vertical cylindrical tanks. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo, 6, 15–16. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9246645
  30. Aynabekov, A. I., Suleymenov, U. S., Omashova, G. Sh., Kambarov, M. A., Abshenov, H. A. (2014). Experimental estimate of the stress state of the space of the hollow of the wall of the standpipe. Vremya nauchnogo progressa: Sbornik nauchnyh trudov po materialam I Mezhdunarodnoy konferentsii. Volgograd, 9–15. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46452178

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-28

Як цитувати

Suleimenov, U., Zhangabay, N., Utelbayeva, A., Azmi Murad, M. A., Dosmakanbetova, A., Abshenov, K., Buganova, S., Moldagaliyev, A., Imanaliyev, K., & Duissenbekov, B. (2022). Оцінка міцності вертикальних циліндричних резервуарів для зберігання рідини з вм’ятинами у стінці. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7(115), 6–20. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252599

Номер

Том 1 № 7(115) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Ulanbator Suleimenov, Nurlan Zhangabay, Akmaral Utelbayeva, Masrah Azrifan Azmi Murad, Aibarsha Dosmakanbetova, Khassen Abshenov, Svetlana Buganova, Arman Moldagaliyev, Kuanysh Imanaliyev, Bolat Duissenbekov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.