Применение мультифрактальной параметризации для определения свойств металла высокотемпературных установок

УДК 620.18

В. Д. Шалфеев, А. Д. Анваров, В. А. Булкин ПРИМЕНЕНИЕ МУЛЬТИФРАКТАЛЬНОЙ ПАРАМЕТРИЗАЦИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ УСТАНОВОК

Ключевые слова: диагностирования, змеевики печей, высокотемпературные установки.

Провести исследования змеевиков пиролизных печей методом мультифрактальной параметризации.

Keywords: diagnosis, coils furnaces, high temperature setting. Conduct research coils pyrolysis furnaces using multifractalparameterization.

Согласно Федеральному закону от 4 марта 2013 г. N 22-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "О промышленной безопасности опасных производственных объектов", отдельные законодательные акты Российской Федерации. В соответствии с внесенными изменениями в Федеральный закон от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных

производственных объектов" были внесены такие определения как:

- система управления промышленной безопасностью - комплекс взаимосвязанных организационных и технических мероприятий, осуществляемых организацией, эксплуатирующей опасные производственные объекты, в целях предупреждения аварий и инцидентов на опасных производственных объектах, локализации и ликвидации последствий таких аварий;

- инцидент - отказ или повреждение технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, отклонение от установленного режима технологического процесса.

Повреждения технических устройств часто происходят на опасном производственном объекте особенно на установках, работающих в высокотемпературных режимах, таких как пиролизные печи. К техническим устройствам

высокотемпературных установок относятся змеевики, применяемые в пиролизных печах. Зачастую змеевики радиантной части пиролизных печей выходят из строя, не отработав нормативного срока службы установленного его производителем.

В процессе эксплуатации печей техническое освидетельствование проводится, как правило, в период полного останова технологической установки. В программе проведения технического освидельствования, первичная оценка геометрической формы основных несущих элементов печи производиться визуально при проведении ее наружного и внутреннего осмотров. Выявленные при осмотре элементы, имеющие отклонения геометрической формы, должны быть промерены с целью установления границ деформированных участков и величины деформаций, отклонений, проводят визуальный контроль сварных соединений и основного металла змеевика, который не дает полного объема информации и реальной оценки, технического состояния технического устройства опасных

производств. Используется подход, основанный на принципе «безопасной эксплуатации по техническому состоянию», согласно которому оценка технического состояния технического устройства осуществляется по параметрам технического состояния. В качестве определяющих параметров технического состояния принимают параметры, изменение которых может привести объект в неработоспособное или предельное состояние, то есть к его разрушению или созданию аварийной ситуации.

Металлографическая структура может также является параметров технического состояния, но существующие гостированные шкалы металлографической структуры не в полной мере и не для всех случаев позволяют качественно охарактеризовать состояние металла и принять обоснованное решение по возможности дальнейшей эксплуатации объекта.

Нет сомнений в том, что изображение металлографической структуры несет огромную информацию о природе металла, при этом стандартными методами металлографии удается извлекать лишь небольшую ее часть.

Перспективным методом извлечения подобной информации является применение методологии мультифрактальной параметризации к анализу изображений металлографической структуры. Ранее показаны [5, 6] возможности метода мультифрактальной параметризации как метода обладающего высокой чувствительностью к изменениям структуры металла и его механических характеристик. Метод позволяет улавливать практически неразличимые и слабо различимые человеческим глазом изменения на фотографиях структуры. Есть необходимость разработки методики прогнозирования по изменению механических свойств.

На сегодня развита тема по определению свойств металла по его мультифрактальным характеристикам, описанная в работах Г.В.Встовского и А.Г. Колмакова. Установление взаимосвязи механических свойств металла с результатами мультифрактальной параметризации цифровых изображений его микроструктуры. Мультифрактальная параметризация является совершенным видом представления теории фракталов. Под фракталами подразумевается

структура металла. Теория мультифрактальной параметризации и математический анализ дает возможность оценить параметры однородности и упорядоченности, характеризующие меру нарушения самоподобия и отражающие геометрическую неоднородность составляющих изображения.

Данная методика и методические рекомендации обеспечивают возможность при эксплуатации проводить оценку фактических механических свойств металла неразрушающим способом, без вырезки образца, исключая потенциальную вероятность снижения безопасности его эксплуатации. Нормативные документы по диагностированию технического состояния и определению остаточного срока безопасной эксплуатации технических устройств,

эксплуатирующийся в химической и нефтехимической отраслях промышленности, предписывают при экспертизе, в зависимости от условий эксплуатации, выполнять механические испытания для установления фактических механических характеристик.

В соответствие с внесенными изменениями в Федеральный закон "О промышленной безопасности опасных производственных объектов". В целях предупреждения аварий и инцидентов в процессе эксплуатации технических устройств, включить в систему управления промышленной безопасностью комплекс взаимосвязанных организационных и технических мероприятий по определению свойств и состояние металла змеевика пиролизной печи методом мультифрактальной параметризации. По результатам,

которой можно будет определить дальнейшей срок

службы змеевика радиантной части пиролизной

печи.

Литература

1. Федеральный закон от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов"

2. Приказ министерства природных ресурсов и экологии РФ №195 от 30.06.2009 г.

3. «Методика оценки остаточного ресурса трубчатых печей нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств» Минтопэнерго РФ, 1998г., Госгортехнадзор РФ,

4. СТ0-СА-03-004-2009 «Трубчатые печи, резервуары, сосуды и аппараты нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Требования к техническому надзору, ревизии и отбраковки».

5. Сильвестров А. С. Перспективные пути совершенствования современных методов диагностики магистральных трубопроводов / А. С. Сильвестров, А. Д. Анваров, В. А. Булкин // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - №9. - С.404.

6. Анваров А.Д. Возможность идентификации механических свойств металла, оборудования, химических производств, при экспертизе промышленной безопасности на базе метода мультифрактальной параметризации / А.Д. Анваров, А.С. Маминов, В.А. Булкин, Г.В. Встовский / Вестник Казанского государственного технологического университета. - 2006. - №1. - С.77-82.

© В. Д. Шалфеев - асп. каф. МАХП КНИТУ, 14vat@mail.ru; А. Д. Анваров - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, anvarov_a@mail.ru; В. А. Булкин - д-р техн. наук, проф. той же кафедры, bulkin_v_a@mail.ru.

© V. D. Shalfeev - graduate, chair MAHP, KNRTU, 14vat@mail.ru; A. D. Anvarov - candidate of technical sciences, chair MAHP, KNRTU, anvarov_a@mail.ru; V. A. Bulkin - doctor of technical sciences, professor, chair MAHP, KNRTU, bulkin_v_a@mail.ru.