Расчеты на прочность упорного соединения вертикального стального резервуара

Проведение расчетов аналитическим методом и методом конечных элементов. Сравнение результатов расчетов. Объектом исследования является: уторное соединение вертикального
стального резервуара номинальным объемом 30000 м3. Цель работы – проведение расчета уторного сварного соединения РВС аналитическим методом и методом конечных элементов, сравнить полученные
результаты. Область применения: нефтегазовая промышленность.

Введение………………………………………………………………………………………………. 15
Обзор литературы………………………………………………………………………………….. 17
1. Объект исследования……………………………………………………………………… 20
1.1 Производство резервуаров ……………………………………………………………… 20
1.2 Виды резервуаров………………………………………………………………………….. 22
1.3 Монтаж РВС …………………………………………………………………………………. 26
1.4 Эксплуатация РВС…………………………………………………………………………. 28
1.5 Основные параметры и характеристики РВС-30000 м3 ……………………….. 29
2. Уторное сварное соединение РВС ……………………………………………………. 31
2.1 Технология изготовления уторного соединения ………………………………… 31
2.2 Обзор методов расчета НДС уторного сварного соединения……………….. 34
2.3 Определение НДС уторного сварного соединения …………………………….. 35
3 Аналитический расчет НДС уторного сварного соединения РВС ………… 37
3.1 Методика расчета ………………………………………………………………………….. 37
3.2 Результаты аналитического расчета …………………………………………………. 41
4. Расчет НДС уторного сварного соединения методом конечных элементов
4.1 Порядок расчета ……………………………………………………………………………. 45
4.2 Построение геометрической модели ………………………………………………… 47
4.3 Создание конечно-элементной модели …………………………………………….. 48
4.4 Результаты расчета ………………………………………………………………………… 50
5. Социальная ответственность …………………………………………………………… 53
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность, ресурсосбережение .. 69
Заключение…………………………………………………………………………………………… 88
Список литературы ……………………………………………………………………………….. 89
Приложение 1 ……………………………………………………………………………………….. 95

В ходе исследования были рассмотрены технические параметры
резервуара вертикального стального (РВС) 30000м 3 и уторное сварное
соединение. Проведен обзор литературы по тематике исследования,
разработана геометрическая модель резервуара и уторного сварного шва.
Модель стала основой для расчета в программном комплексе ANSYS.
Так же рассмотрены 2 метода расчета сварного уторного соединения и
представлены расчеты. По результатам расчетов можно сделать вывод, что
расчет методом МКЭ достоверен, так как разница с результатом
аналитического расчета мала.

1. Арзунян А.С. Резервуары с безмоментной кровлей для хранения нефти и
нефтепродуктов / Арзунян А.С. – М.: ЦНИИТЭнефть, 1956. – с. 72.
2. Ашкинази М.И. К расчету местных напряжений в стальных резервуарах /
Ашкинази М.И., Ланда М.Ш. // Транспорт и хранение нефти и
нефтепродуктов. – 1975. – №4. – С. 21-23.
3. Ашкинази М.И. К расчету вертикальных цилиндрических резервуаров
большой емкости / Ашкинази М.И., Егоров Е.А. // Транспорт и хранение
нефти и нефтепродуктов. – 1976. – №4. – С. 17-18.
4. Березин В.Л. Устойчивость верхних поясов вертикальных цилиндрических
резервуаров / Березин В.Л., Гумеров А.Г., Ясин Э.М. // Проектирование,
строительство и эксплуатация магистральных газонефтепроводов и баз:
Труды НТС Уфимского нефтяного института. – 1969, вып. 3 – С. 316-325.
5. Березин В.Л. Устойчивость верхних поясов стальных вертикальных
цилиндрических резервуаров / Березин В.Л., Гумеров А.Г., Ясин Э.М. //
Нефть и газ. – 1969. –№4. – С. 81-85.
6. Березин В.Л. Вопросы эксплуатационной надежности резервуаров на
нефтеперерабатывающих заводах / Березин В.Л., Мацкин А.А., Гумеров
А.Г., Ясин Э.М. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1971. – 67 с.
7. Березин В.Л. Прочность и устойчивость резервуаров и трубопроводов /
Березин В.Л., Шутов В.Е. – М.: Недра, 1973. – 223 с.
8. Бородавкин П.П. Характер осадки резервуаров и ее влияние на
эксплуатационную надежность при хранении нефтепродуктов / Бородавкин
П.П., Маслов Л.С., Шадрин О.Б. // РНТС ВНИИОНГ. – 1965. – №6. – С. 26-
29.
9. БуренинВ.А.Исследованиевлияниянераномерныхосадокна
напряженнодеформированноесостояниестальноговертикального
цилиндрического резервуара: дисс. … канд. техн. наук: 05.15.13 / Буренин
Владимир Алексеевич – Уфа, 1981. – 157 с.
10.Сафарян М.К. Основные положения расчета цилиндрических и
сферическихоболочекнаустойчивость(применительнок
резервуаростроению) /Сафарян М.К.//«Монтажные работы в
строительстве». – 1967. – М., вып. 2. – С. 20-33.
11.Сафарян М.К.Расчет стальных вертикальныхцилиндрических
резервуаров большой емкости на действие ветровой нагрузки / Сафарян
М.К., Шутов В.Е. // Экспресс-информация ВНИИГазпрома. –1968. – №1. –
С. 15-22.
12.Сафарян М.К. Металлические резервуары и газгольдеры / Сафарян М.К.
– М.: Недра, 1987. – 200 с.
13.Лебедев В.Д. Напряженно-деформированное состояние вертикальных
резервуаров с учетом консолидации грунтов основания: дисс. … канд. техн.
наук: 25.00.19 / Лебедев Владимир Дмитриевич. – Тюмень, 2006. – 125 с.
14.Лебедев В.Д. Напряженно-деформированное состояние конструктивных
частей резервуара при нестабилизированном состоянии его грунтового
основания / Лебедев В.Д. // Проблемы эксплуатации систем транспорта:
материалы региональной научно-практической конференции. – 2006. –
Тюмень: ТюмГНГУ. – С. 162-164.
15.ХоперскийГ.Г.Исследованиенапряженно-деформированного
состояния стенки резервуара при неравномерных осадках основания:
дисс. … канд. техн. наук: 05.15.13 / Хоперский Геннадий Григорьевич. –
Тюмень, 1998. – 197 с.
16.Галеев В.Б. Экспериментальное исследование механических свойств
материала днища вертикальных цилиндрических резервуаров после
длительной эксплуатации / Галеев В.Б., Гафаров Р.Х., Любушкин В.В.,
Юсупов Ф.Ш. // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. РНТС
ВНИИОЭНГ. – 1977. – №5. – С. 40-45.
17.Галеев В.Б. Напряженно-деформированное состояние резервуаров,
построенных на слабых переувлажненных грунтах: дисс. д-ра техн. наук:
05.15.13 / Галеев Виль Бареевич. – Тюмень, 1987. – 668 с.
18.СлепневИ.В. Напряженно-деформированное упруго-пластическое
состояние стальных вертикальных цилиндрических резервуаров при
неравномерных осадках оснований: дисс. … канд. техн. наук: 05.23.01 /
Слепнев Игорь Владимирович. – Москва, 1988. – 225 с.
19.Тарасенко А.А. Использование программных комплексов при оценке
технического состояния и проектировании ремонтов вертикальных
стальных резервуаров / Тарасенко А.А., Семин Е.Е., Тарасенко Т.В. //
Трубопроводный транспорт. Теория и практика. – 2006. – №4. – С. 85-87.
20.ТарасенкоА.А.Исследованиеизменениянапряженно-
деформированного состояния вертикального стального резервуара при
развитии неравномерной осадки наружного контура днища / Тарасенко
А.А., Чепур П.В., Чирков С.В. // Фундаментальные исследования. – 2013. –
№ 10-15. – C. 3409-3413.
21.Тарасенко А.А. Модель резервуара в среде ANSYS Workbench 14.5 /
ТарасенкоА.А.,ЧепурП.В.,ЧирковС.В.,ТарасенкоД.А.//
Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10-15. – C. 3404-3408.
22.Тарасенко А.А. Деформирование верхнего края оболочки при развитии
неравномерных осадок резервуара / Тарасенко А.А., Чепур П.В., Тарасенко
Д.А. // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 6-3. – C. 485-489.
23.ЧепурП.В.Влияниепараметровнеравномернойосадкина
возникновение предельных состояний в резервуаре / Чепур П.В., Тарасенко
А.А. // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 8 (7). – С. 1560-1564.
24.Головачев А.А. Расчет напряженно-деформированного состояния
стенки нефтеналивного резервуара с дефектом формы в виде вмятины /
Головачев А.А., Марков П.В., Сметанников О.Ю. // Прикладная математика
и механика: сб. науч. тр. –2007 – № 8(10).
25.ГоловачевА.А.Исследованияконцентрациинапряженийв
тонкостенных конструкциях со сверхнормативными дефектами формы и
материала и создание технологии оценки условий их эксплуатации /
Головачев А.А., Сметанников О.Ю. // Вестник ПГТУ. Механика. –2009. –
№1. – С. 93-102.
26.Евдокимов В.В.Дифференцированный подход копределению
допустимых размеров вмятин на поверхности стенки вертикальных
цилиндрических резервуаров /ЕвдокимовВ.В.,ТруфановН.А.,
Сметанников О.Ю. // Промышленное и гражданское строительство. – 2006.
– №6. – С. 15-16.
27.Катанов А.А. Расчет напряжений и перемещений в уторном узле и
окрайке днища резервуара / Востров В.К., Катанов А.А. // Монтажные и
специальные работы. – 2005. – №8. – С. 22-26.
28.Сафарян М.К. Проектирование и сооружение стальных резервуаров /
Сафарян М.К., Иванцов О.М. – М.: Гостопттехихдат, 1961. – 328 с.
29.Стулов Т.Т. Расчет наземных резервуаров с учетом устойчивости
основания / Стулов Т.Т. // Труды МИНХ и ГП. – 1697. – №5. – С. 95-105.
30.Ямамото С. Напряжения и деформации, образующиеся в резервуарах
вследствие неравномерного оседания основания / Ямамото С., Ковано К. //
ВДП. №А-49231, с. 18 «Нихон Кикай Гакайси». – 1977. – т. 80, №703. – С.
534-539.
31.Reinhard Gottwald. Field Procedures for Testing Terrestrial Laser Scanners
(TLS). A Contribution to a Future ISO Standard / Reinhard Gottwald // FIG
Working Week 2008. Integration Generations and FIG/UN-HABITAT Seminar
(Stockholm). – 2008. – P. 1-14.
32.Reshetyuk Y. Calibration of terrestrial laser scanners for the purposes of
geodetic engineering / Y. Reshetyuk // 3rd IAG – 12th FIG Symposium, Baden,
May 2224. – 2006. – 10 p.
33.Галеев В.Б. Эксплуатация стальных вертикальных резервуаров в
сложных условиях / Галеев В.Б. – М.: Недра, 1981. – 149 с.
34.ТарасенкоА.А.Напряженно-деформированноесостояние
крупногабаритных резервуаров при ремонтных работах: дисс. … канд. техн.
наук: 05.15.13 / Тарасенко Александр Алексеевич. – Тюмень, 1991. – 253 с.
35.ТарасенкоА.А.Разработка научныхосновметодовремонта
вертикальных стальных резервуаров: дисс. … д-ра техн. наук: 05.15.13 /
Тарасенко Александр Алексеевич. – Тюмень, 1999. – 299 с.
36.СлепневИ.В. Напряженно-деформированное упруго-пластическое
состояние стальных вертикальных цилиндрических резервуаров при
неравномерных осадках оснований: дисс. … канд. техн. наук: 05.23.01 /
Слепнев Игорь Владимирович. – Москва, 1988. – 225 с.
37.Чепур П.В. Напряженно-деформированное состояние резервуара при
развитии неравномерных осадок его основания: дисс. … канд. техн. наук:
25.00.19 / Чепур Петр Владимирович. – Москва, 2015. – 181 с
38.Галеев В.Б. Эксплуатация стальных вертикальных резервуаров в
сложных условиях / Галеев В.Б. – М.: Недра, 1981. – 149 с.
39.ТарасенкоА.А.Разработка научныхосновметодовремонта
вертикальных стальных резервуаров: дисс. … д-ра техн. наук: 05.15.13 /
Тарасенко Александр Алексеевич. – Тюмень, 1999. – 299 с.
40.ПБ08-624-03″Правила безопасности внефтяной и газовой
промышленности”
41.ППБ 01-03 “Правила пожарной безопасности в Российской Федерации”
42.Константинов Н.Н. Борьба с потерями от испарения нефти и
нефтепродуктов. М., Гостоптехиздат, 1961.
43.Пектемиров Г.А. Справочник инженера нефтебаз / Г.А.Пектемиров. –
М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и
горнотопливной литературы, 1962. – 325с.
44.РД 153 – 39.4 – 078 – 01. Правила технической эксплуатации резервуаров
магистральных нефтепроводов и нефтебаз.
45.Трубопроводный транспорт нефти: учебник для вузов: в 2 т. /
С.М.Вайншток [и др.]; под общ. ред. С.М. Вайнштока. – М.: ООО «Недра –
Бизнесцентр», 2004. – Т. 2. – 621 с.
46.Хранение нефти и нефтепродуктов: учеб. пособие / под общ. ред.Ю.Д.
Земенкова. – 2-е изд., перераб. и доп. – Тюмень: Издательство «Век-тор
Бук», 2003. – 536 с.
47.Земенков Ю.Д. Транспорт и хранение нефти и газа в примерах и задачах:
– СПб.: Недра, 2004, 544 с.
48.СНиП 2.11.03-93 Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные
нормы. – Москва, 1993
49.ГОСТ 12.1.003–2014 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности;
[Электронныйресурс].–Режимдоступа:
http://www.http://docs.cntd.ru/document/
50.ГОСТ12.1.012-2004.Вибрационнаябезопасность;[Электронный
ресурс]. – Режим доступа: http://www.http://docs.cntd.ru/document/
51.Андреев А.Ф. и др. Организация и Управление предприятиями нефтяной
и газовой промышленности: Учебное пособие /Под ред. Е.С.
Сыромятникова. – М.: Нефть и газ, 1997 – Ч. 1. – 144 с., М.: Нефть и газ,
1999 – Ч. 2. – 139 с.