Оцінка напружено-деформованого стану вертикального монтажного стику стінки циліндричного резервуару з урахуванням недосконалості

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258118

Ключові слова:

сталевий резервуар, концентрація напруги, монтажний стик, параметри стику, чисельний метод

Анотація

На основі використання багаторівневої математичної моделі оцінено напружено-деформований стан циліндричного резервуару в монтажному стику та вивчено концентрацію напружень у зоні стику.

Проведено верифікацію правильності обраної математичної моделі, і показано, що для інженерної оцінки напружено-деформованого стану стінки циліндричного резервуару зі змінною товщиною можна скористатися співвідношеннями для циліндричної оболонки з постійною товщиною стінки. Розкид значень становить трохи більше 1 %, що свідчить про правильність обраної математичної моделі.

Проведена чисельна оцінка напружено-деформованого стану в зоні монтажного стику довела припущення про значні концентрації напруги в зоні та вказала на визначальний вплив на концентрацію напружень її геометричних розмірів.

Досліджено концентрацію напруг у зоні стику стінки резервуара в середовищі ANSYS при різних розмірах. В результаті розрахунків напружено-деформованого стану резервуару для різних значень параметрів вм’ятин f/t і  побудовані поліноми, що апроксимують коефіцієнт концентрації напруг Kσ.

В результаті розрахунків отримано інтерполяційний поліном та апроксимуючий коефіцієнт концентрації напруг, які можуть використовуватися для оцінки міцності, довговічності, залишкового ресурсу резервуару та для нормування граничних розмірів недосконалості стику.

Наведено порівняльні результати розрахунків коефіцієнта концентрації напруг від геометричних розмірів недосконалості монтажного стику в програмному комплексі ANSYS, а також із застосуванням інтерполяційного полінома.

Отримані результати можуть бути використані для оцінки міцності та залишкового ресурсу подібних конструкцій.

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

Khassen Abshenov, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD, Associate Professor

Department of Mechanics and Mechanical Engineering

Akmaral Utelbayeva, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

Doctor of Chemical Sciences, Associate Professor

Department of Chemistry

Kuanysh Imanaliyev, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD, Associate Professor

Department of Architecture

Saule Mussayeva, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD, Associate Professor

Department of Chemistry

Arman Moldagaliyev, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD, Associate Professor

Department of Mechanics and Mechanical Engineering

Myrzabek Yermakhanov, Central Asian Innovation University

PhD, Associate Professor

Department of Chemistry, Biology and Ecology

Gulnura Raikhanova, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

Department of Construction and Construction Materials

Посилання

  1. 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
  2. Tursunkululy, T., Zhangabay, N., Avramov, K., Chernobryvko, M., Suleimenov, U., Utelbayeva, A. et. al. (2022). Strength analysis of prestressed vertical cylindrical steel oil tanks under operational and dynamic loads. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (7 (116)), 14–21. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254218
  3. Oil tankers: Danger on the rails. Available at: https://edition.cnn.com/2015/05/14/us/oil-tank-investigation/
  4. Oil Tank Leaks or Oil Tank & Tank Piping Failure & Oil Leak Odor Causes. Available at: https://inspectapedia.com/oiltanks/Oil_Tank_Leak_Causes.php
  5. Analiz rynka nefteproduktov v Kazakhstane - 2022. Pokazateli i prognozy. Available at: https://tebiz.ru/mi/analiz-rynka-nefteproduktov-v-kazakhstane
  6. Hud, M. (2022). Simulation of the stress-strain state of a cylindrical tank under the action of forced oscillations. Procedia Structural Integrity, 36, 79–86. doi: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.006
  7. Farhan, M. M., Al-Jumialy, M. M., Al-Muhammadi, A. D., Ismail, A. S. (2017). Development of a New Method for Reducing the Loss of Light Hydrocarbons at Breather Valve of Oil Tanks. Energy Procedia, 141, 471–478. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.11.061
  8. Hong, F., Jiang, L., Zhuo, Q., Zhang, F., Lu, X., Ma, X., Hao, J. (2018). Types of abnormal high-pressure gas reservoir in foreland basins of China. Journal of Natural Gas Geoscience, 3 (4), 191–201. doi: https://doi.org/10.1016/j.jnggs.2018.10.001
  9. Duissenbekov, B., Tokmuratov, A., Zhangabay, N., Orazbayev, Z., Yerimbetov, B., Aldiyarov, Z. (2020). Finite-difference equations of quasistatic motion of the shallow concrete shells in nonlinear setting. Curved and Layered Structures, 7 (1), 48–55. doi: https://doi.org/10.1515/cls-2020-0005
  10. Borodin, K., Zhangabayuly Zhangabay, N. (2019). Mechanical characteristics, as well as physical-and-chemical properties of the slag-filled concretes, and investigation of the predictive power of the metaheuristic approach. Curved and Layered Structures, 6 (1), 236–244. doi: https://doi.org/10.1515/cls-2019-0020
  11. Utelbaeva, A. B., Ermakhanov, M. N., Zhanabai, N. Z., Utelbaev, B. T., Mel’deshov, A. A. (2013). Hydrogenation of benzene in the presence of ruthenium on a modified montmorillonite support. Russian Journal of Physical Chemistry A, 87 (9), 1478–1481. doi: https://doi.org/10.1134/s0036024413090276
  12. Filippov, V. V., Prokhorov, V. A., Argunov, S. V., Buslaeva, I. I. (1993). Tekhnicheskoe sostoyanie rezervuarov dlya khraneniya nefteproduktov obedineniya «Yakutnefteprodukt». Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo, 7-8, 13–16.
  13. Biletskiy, S. M., Golin'ko, V. M. (1983). Industrial'noe izgotovlenie negabaritnykh svarnykh listovykh konstruktsiy. Kyiv: Nauk. dumka, 272. Available at: https://search.rsl.ru/ru/record/01001165555
  14. Ivantsova, S. G., Rakhmanin, A. I., Tarasenko, M. A., Sil'nitskiy, P. F. (2011). Kontseptsiya analiza riska rezervuarnykh konstruktsiy. Upravlenie kachestvom v neftegazovom komplekse, 3, 31–35.
  15. Mansurovа, S. M., Tlyashevа, R. R., Ivakin, A. V., Shayzakov, G. A., Bayramgulov, A. S. (2014). Cylindrical steel tank stress-strain state evaluation with operational loads taken into account. Oil and Gas Business, 1, 329–344. doi: https://doi.org/10.17122/ogbus-2014-1-329-344
  16. Fan, Y., Hunt, J., Wang, Q., Yin, S., Li, Y. (2019). Water tank modelling of variations in inversion breakup over a circular city. Building and Environment, 164, 106342. doi: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.106342
  17. Martynenko, G., Avramov, K., Martynenko, V., Chernobryvko, M., Tonkonozhenko, A., Kozharin, V. (2021). Numerical simulation of warhead transportation. Defence Technology, 17 (2), 478–494. doi: https://doi.org/10.1016/j.dt.2020.03.005
  18. Wang, Z., Hu, K., Zhao, Y. (2022). Doom-roof steel tanks under external explosion: Dynamic responses and anti-explosion measures. Journal of Constructional Steel Research, 190, 107118. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2021.107118
  19. Rastgar, M., Showkati, H. (2018). Buckling behavior of cylindrical steel tanks with concavity of vertical weld line imperfection. Journal of Constructional Steel Research, 145, 289–299. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2018.02.028
  20. 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
  21. 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
  22. 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
  23. Dmitrieva, A. S., Lyagova, A. A. (2016). Problemy otsenki tekhnicheskogo sostoyaniya stal'nykh rezervuarov s defektom «Vmyatina». Nauka i molodezh' v XXI veke, materialy 2-y Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Omskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitete, 138–142.
  24. 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
  25. Kolesov, A. I., Ageeva, M. A. (2011). Ostatochniy resurs stal'nykh rezervuarov khimii i neftekhimii, otrabotavshikh normativnye sroki ekspluatatsii. Vestnik MGSU, 1, 388–391.
  26. TP-704-1-167-84. Rezervuar stal'noy vertikal'nyy tsilindricheskiy dlya nefti i nefteproduktov emkost'yu 2000m3. Al'bom I. Konstruktsii metallicheskie rezervuara. Available at: https://meganorm.ru/Data2/1/4293833/4293833208.pdf
  27. Likhman, V. V., Kopysitskaya, L. N., Muratov, V. M. (1992). Kontsentratsiya napryazheniy v rezervuarakh s lokal'nymi nesovershenstvami formy. Khimicheskoe i neftyanoe mashinostroenie, 6, 22–24.
  28. Kopysitskaya, L. N., Likhman, V. V., Muratov, V. M. (1989). Inzhenerniy metod rascheta napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya svarnykh tsilindricheskikh rezervuarov s uvodom kromok. Khimicheskoe i neftyanoe mashinostroenie, 10, 15–18.
  29. Suleimenov, U., Zhangabay, N., Utelbayeva, A., Azmi Murad, M. A., Dosmakanbetova, A., Abshenov, K. et. al. (2022). Estimation of the strength of vertical cylindrical liquid storage tanks with dents in the wall. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (115)), 6–20. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252599

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Suleimenov, U., Zhangabay, N., Abshenov, K., Utelbayeva, A., Imanaliyev, K., Mussayeva, S., Moldagaliyev, A., Yermakhanov, M., & Raikhanova, G. (2022). Оцінка напружено-деформованого стану вертикального монтажного стику стінки циліндричного резервуару з урахуванням недосконалості. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7(117), 14–21. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258118

Номер

Том 3 № 7(117) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Ulanbator Suleimenov, Nurlan Zhangabay, Khassen Abshenov, Akmaral Utelbayeva, Kuanysh Imanaliyev, Saule Mussayeva, Arman Moldagaliyev, Myrzabek Yermakhanov, Gulnura Raikhanova

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.