Расчеты на прочность являются обязательной часть пакета документов для некоторых видов сложных устройств и оборудования, металлоконструкций, аппаратов, работающих под давлением на специфических производствах. Изделия и оборудование такого рода успешно используются в различных отраслях, включая отрасли добычи и переработки нефти и газа, химическую промышленность, производство и промышленность разных направлений, строительство, прокладку и эксплуатацию трубопроводов и систем для транспортировки нефти и газа.
К каждому из указанных объектов прилагается пакет документов, включающий технический паспорт производителя, заводскую инструкцию по монтажу и отладке, руководство по эксплуатации объекта и расчеты на прочность.
Обоснование необходимости наличия расчета конструктивной прочности
Каждый узел конструкции рассматривается при этом как элемент, испытывающий воздействие постоянных нагрузок в разных аспектах, включая кручение, сжатие, трение, изгиб, растяжение или сжатие в определенных комбинациях или в виде направленного действия.
В результате воздействий:
- элементы сечений конструкции могут деформироваться, разрушаться, менять первоначальные заявленные свойства, в результате чего нормальная эксплуатация объекта становится невозможной;
- в некоторых случаях деформации приводят к поломкам и необходимости сложного дорогостоящего ремонта конструкции;
- возникают риски безопасности сотрудников и персонала, осуществляющих непосредственную работу с оборудованием или устройствами в условиях производства или постоянную эксплуатацию объекта, если его функционирование связано с повседневными операциями;
- снижается срок полезного использования оборудования или конструкции, возрастают затраты на содержание, организацию ремонта, сервисное обслуживание, помощь специализированных мастеров;
- нарушается нормальная работа предприятий и производств, выходят из строя сопутствующие устройства и техника, обеспечивающие системы и сети, электрика и другие коммуникации.
Для того, чтобы избежать возможного возникновения перечисленных последствий, необходимо сделать расчет на прочность, жесткость и устойчивость, и руководствоваться полученными данным в процессе работы и подготовке к работе.
Особенности составления расчетов
Расчетов может быть несколько в зависимости от того, насколько сложным является устройство объекта. В различных случаях отдельные расчетные операции производятся в разрезе:
- отдельных материалов, используемых при изготовлении;
- конкретных узлов и элементов изделия;
- оборудования, аппарата или конструкции в целом.
Расчеты составляются в соответствии с нормативными актами и отраслевыми утвержденными ГОСТами, включая ГОСТ 34233.1-2017.
При этом, согласно установленным нормам, в готовом документе необходимо указать следующие данные в определенном порядке и виде оформления для удобства использования:
- название объекта, индивидуальные номера производителя для идентификации, наименование изготовителя, место эксплуатации, основные характеристики;
- исходные данные для производства расчетов в виде таблиц, перечисление уже установленных норм, определенных ГОСТами, для наглядности сравнения и представления информации для проведения изучения и анализа;
- описание лабораторных исследований и теоретических изысканий с поэтапными перечислениями и описаниями с расшифровкой формул и терминов, сложных отраслевых определений и схем;
- описание расчетов в разрезе объектов исследования (для каждого вида материала, для каждого из узлов и агрегатов, составных частей, для конструкции или оборудования в целом);
- документально зафиксированные в определенном разделе результаты и итоги, подлежащие перепроверке в дальнейшем и утверждению руководителем предприятия в случае подтверждения соответствия точности и актуальности.
Устойчивость конструкции и изделий к внешним и внутренним воздействиям, к нагрузкам и влиянию агрессивных сред напрямую зависит от свойств материалов. Объективные и своевременные расчеты на прочность позволяют получать необходимые данные для правильной эксплуатации работы объекта, обеспечивать безопасность сотрудников, работающих со сложным оборудованием, рационально использовать финансовые доступные ресурсы на содержание объекта. В расчетах учитывается влияние силовых, инерционных, реактивных нагрузок, температуры, давления, чрезвычайных нагрузок, трения, изгиба, сжатия и растяжения в комбинированном виде или по отдельности.