Виды коррозионно-механических разрушений конструкционных материалов

Перед началом осуществления работ  по текущему или капитальному ремонту работники отдела главного механика должны составить смету или дефектурную ведомость с расшифровкой видов работ.

Отчет по форме № 1-кор. подразделяется на три основных раздела:

1. Потери от коррозии металла  и затрат на защиту основных  фондов и готовой продукции.

2. Затраты на противокоррозионную защиту основных фондов и готовой 
   продукции.
3. Расход материалов на противокоррозионную защиту.

Потери  подразделяются на прямые и косвенные. К прямым относятся затраты на осуществление текущего и капитального ремонта в связи с коррозией, недоамартизированная стоимость основных фондов, списанных из-за коррозии металла, и потери от коррозии материалов, полуфабрикатов, запасных частей, изделий и др. деталей, не учитываемых при текущем и капитальном ремонте.

Служба  отдела главного механика определяет долю коррозии по содержанию осуществляемых работ при ремонте на основании дефектной ведомости или сметы. Потери от коррозии материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий, готовой продукции в результате наблюдения требований условий хранения, транспортировки, устанавливают на основании актов о списании материалов, где указывают причины списания.

Потери  от брака и снижения сорта продукции  по причине коррозии основных фондов, устанавливают на основании актов и распоряжений лабораторий предприятий, где указана причина снижения сорта или брака.

В затраты на противокоррозионную  защиту основных фондов и готовой продукции входят затраты на приобретение и монтаж оборудования для защиты основных фондов и готовой продукции. В отчете также приводятся сведения об использовании противокоррозионных материалов как во время текущего и капитального ремонта, так и в процессе эксплуатации основных фондов.

После составления отчета противокоррозионная  служба предприятия должна проанализировать основные показатели отчета, установить основные источники потерь от коррозии, эффективность средств и методов противокоррозионной защиты. На основании данных анализа за отчетный год антикоррозионная служба предприятий должна разработать план мероприятий на планируемый год по снижению потерь от коррозии и применению прогрессивных методов защиты [43].

7.9. Разработка вариантов рационального конструирования оборудования

Экономический подход к конструированию  оборудования

Проектирование - важнейший этап "жизненного цикла" оборудования, на котором  закладываются его основные параметры, обеспечивающие надежную и стабильную работу. Достижение этих параметров связано  с определенными затратами, влияющими  на срок окупаемости и другие экономические  показатели, отражающиеся на эффективности  функционирования оборудования. Поэтому  необходимо создавать такие конструкции  оборудования, при которых обеспечивается максимальная эффективность его  функционирования в течении всего "жизненного цикла" с учетом оптимального соотношения затрат на проектирование и изготовление, с одной стороны, техническое обслуживание, ремонт (ТОиР) и эксплуатацию - с другой. Определяющим условием достижения высокой эффективности функционирования является необходимый уровень базовой и эксплуатационной надежности оборудования. Обеспечение надежности в процессе проектирования, изготовления и эксплуатации связано с тремя основными видами затрат на всех этапах его "жизненного цикла": затраты на проектирование и изготовление; модернизацию; техническое обслуживание и ремонт. Теоретически можно достигнуть неограниченно большой надежности оборудования. Однако в этом случае общие затраты на ее достижение могут оказаться настолько большими, что в итоге снизят эффективность функционирования до неприемлемого уровня.

Показано изменение составляющих общих затрат в зависимости от заданной величены надежности. Кривая 1, характеризующая затраты на проектирование и изготовление оборудования, показывает, что с увеличением надежности эти затраты возрастают, причем наиболее резкий рост наблюдается, начиная с величины надежности, равной 0,75 - 0,80. Затраты на ТОиР (кривая 2) с увеличением надежности сокращаются и стремятся к нулю при достижении надежности, равной 1,0. Затраты на модернизацию оборудования (кривая 3) уменьшаются с увеличением надежности. Общие затраты (кривая 4) на достижение заданной надежности равны сумме указанных составляющих затрат. Кривая 5, характеризует общие затраты без учета затрат на модернизацию. Кривые 4 и 5 имеют характерный минимум, который соответствует оптимальной надежности, обеспечивающей эффективное функционирование оборудования. Однако в случае, когда базовая надежность недостаточна и для достижения требуемой эксплуатационной надежности необходима модернизация оборудования, общие затраты и оптимальный уровень эксплуатационной надежности, требуемые для поддержания эффективного функционирования, оказываются выше. В этом случае оптимальный уровень эксплуатационной надежности составляет 90% против 70%, когда потребность в модернизации отсутствует. Так как базовая надежность конструкции выбирается с учетом суммарной экономичности, то из приведенного сравнения можно сделать вывод, что целесообразно увеличить расходы на проектирование и изготовление оборудования с целью сокращения затрат на последующую модернизацию. В этом случае, во-первых, общие затраты уменьшаются на 20 - 40%, во-вторых, требуемый уровень надежности, при котором обеспечивается необходимый уровень эффективности функционирования оборудования, может быть на 15 - 20% меньше уровня при низкой стоимости проектирования и изготовления и необходимости модернизации.

Рисунок 2.15. - Изменение составляющих общих затрат в зависимости от заданной величены надежности.

Анализ эффективности капиталовложений позволяет принять такие решения, при которых ограниченные ресурсы  используются наилучшим образом. Необходимость  такого анализа обусловлена усложнением  оборудования, повышением стоимости  его изготовления и требований к  его качеству; ускорением темпов замены действующего оборудования новым, более  производительным, то есть сокращением  срока наступления морального износа; высокой стоимостью исследований и  разработок; возрастанием стоимости  энергии и сырья и некоторыми другими факторами. Кроме анализа  общих затрат на изготовление и эксплуатацию отдельных видов оборудования, анализ эффективности капиталовложений учитывает  также общие затраты на эксплуатацию агрегатом, в который оно входит. Это позволяет обеспечить такую  надежность отдельных видов проектируемого оборудования, при которой достигается  требуемый уровень надежности агрегата.

Пректирование промышленных агрегатов

Качество проектирования, определяемое главным образом соответствием  оборудования требованиям выполняемого технологического процесса и необходимым  уровнем базовой надежности, во многом зависит от правильного понимания  структуры агрегатов, знания особенностей и условий их эксплуатации, а также  устройств и элементов, из которых  они состоят.

Агрегат представляет собой систему (комплекс) взаимосвязанных технологическим  процессом устройств, обеспечивающих выпуск продукции. Эта взаимосвязь  может выражаться в электрических  или механических связях, в транспортных потоках жидких материалов или сырья.

Процесс проектирования можно разделить  на три основных этапа:

1.Разработка общей схемы и  структуры агрегата;                

2.Разработка конструкций механического  оборудования, технологических аппаратов  и установок;

3. Проектирование передаточных  устройств. 

На первом этапе разработку общей схемы  агрегата необходимо начинать с выбора технологического процесса и определения  последовательности технологических  операций. На основании выбранной  последовательности операций следует  разрабатывать схематический план расположения установок и оборудования (эскизный проект), выбирать их тип и  определять основные параметры - размеры, мощность, производительность и т.д. Затем следует преступить непосредственно  к разработке конструкций оборудования, технологических аппаратов, установок  и передаточных устройств. После  завершения проектирования отдельных  устройств необходимо создать окончательные  рабочие чертежи плана расположения установок и оборудования.

При разработке общей схемы агрегата, как правило, возможно несколько вариантов ее осуществления, обеспечивающих эквивалентные технологические решения. Поэтому для обеспечения максимальной надежности агрегата необходимо на этом этапе выбрать такой вариант, при котором условия работы оборудования будут наилучшими. Следует отметить, что этот этап не требует больших затрат; при принятии правильного технологического решения создается возможность обеспечить надежность без больших затрат на изготовление, техническое обслуживание и ремонт.Вопрос о выборе технологической схемы агрегата следует рассматривать обязательно с учетом особенностей эксплуатации, т.е. проанализировать условия эксплуатации оборудования при заданном технологическом процессе, и влияние предшествующих процессов на его работу.

На втором этапе проектирования необходимо прежде всего выбрать такие конструкции оборудования, аппаратов и установок, чтобы основные требования, предъявляемые к ним, достигались наиболее экономичным, надежным и простым способом. Большое внимание должно быть уделено выбору оптимальных конструкций отдельных деталей и узлов и тщательной разработке детальных чертежей, так как именно на этой завершающей стадии проектирования и происходит обычно наибольшее число ошибок.

При проектировании механического  оборудования необходимо учитывать  характер разрушений, которые в основном можно разделить на два вида:

1. Аварийное, связанное с опасностью для персонала, простоями и последующими потерями производства, вызываемое большими перегрузками вследствие нарушения технологической дисциплины, избыточными вибрациями или несоответствием конструкции назначению. Этому разрушению подвергаются, как правило, незначительно изношенные детали, момент разрушения которых почти невозможно предсказать заранее. В таком случае обычно не удается быстро ликвидировать неисправность и необходим дорогостоящий восстановительный ремонт;
2. Постепенное, возникающее вследствие износа, коррозии, ползучести, пластической деформации, усталости и т.д.

Такое разрушение может быть обнаружено до аварийной поломки. Для его  ликвидации принимают соответствующие  меры по ремонту или замене узла в процессе работы агрегата или во время запланированной остановки  на ремонт.

На третьем этапе, разрабатывая передаточные устройства, прежде всего необходимо устанавливать принципиальную схему и выбирать соответствующее гидравлическое, транспортное и другое оборудование и аппаратуру. Это следует выполнять одновременно с проектированием механического оборудования, связанного с устройствами, поддерживая тесную связь между соответствующими конструкторскими подразделениями. Как и на втором этапе, следует анализировать условия работы передаточных устройств и предусматривать меры по обеспечению их надежности. При этом, как и при проектировании механического оборудования, необходимо учитывать особенности разрушения передаточных устройств, которое можно разделить на два основных типа:

• механическое, вызываемое избыточным давлением, утечками и загрязнением энергоносителя, приводящими к быстрому выходу из строя элементов устройств; такие отказы часто вызывают аварийную остановку связанного механического оборудования или даже всего агрегата;
• постепенное, происходящее вследствие износа и обычно сопровождаемое утечками энергоноситель через образовавшиеся неплотности и снижением скорости и мощности гидро- или пневмоприводов; это разрушение довольно часто остается незамеченным при режимах, не достигающих критических.

Основным средством борьбы с  разрушением первого типа является применение быстродействующих приборов обнаружения мест разрушения. Для  этого предусматривают контрольные  точки для замера давлений, расходов, температуры и соответствующую  контрольную и регулирующую аппаратуру. Определением контрольных точек и аппаратуры значительно упрощается, если в соответствии с технологическим назначением предварительно правильно выбрано оборудование передаточных устройств. Разрушение второго типа (прогрессирующее) можно легко обнаружить контролем параметров основных элементов передаточных устройств, например, скорости перемещения и усилия на плунжере гидропривода. Для этого в проекте предусматривают соответствующую аппаратуру.

Обеспечение техногенной  безопасности оборудования при конструировании  и изготовлении

Достижение высокой техногенной  безопасности оборудования обеспечивается контролем базовой надежности и  применением различных методов  конструирования, а также учетом факторов инженерной психологии, обеспечивающих в конечном итоге максимальную надежность системы человек-машина.

Контроль надежности включает три основные стадии:

1. Предварительный сравнительный  анализ надежности различных  вариантов конструкции, в результате которого выбирают окончательный вариант.

2. Анализ надежности окончательного  варианта конструкции оборудования.

3. Испытание опытного образца оборудования и сравнение данных испытаний с результатами контроля надежности на второй стадии для установления соответствия расчетной и базовой надежности, определенной на основании испытаний.

Одним из методов повышения надежности при отсутствии ограничений в  массе, объеме и стоимости конструкции  является создание больших запасов  прочности. Для оборудования запасы прочности могут достигать десятикратных. К методам достижения высокой надежности относятся упрощение и стандартизация элементов оборудования. Уменьшение числа деталей или различных типов используемых деталей всегда способствует повышению надежности. Стандартные детали и узлы, отработанные в процессе эксплуатации на других видах оборудования, обычно характеризуются высокой вероятностью безотказной работы. Конструкция оборудования должна быть такой, чтобы неправильная сборка или неверное его использование были невозможными или, по крайней мере, затруднительными, что, в свою очередь, делает невозможными аварии по этой причине. Если предусмотрена замена узла, то следует предусмотреть также необходимые для этого средства и использование персонала по возможности более низкой квалификации. Для повышения надежности важно, чтобы в проекте учитывалось проведение различных испытаний конструкции на заводе изготовителе и в производственных условиях. Конструктор должен так выбирать принцип действия, схему оборудования и его узлов, чтобы они могли быть подвергнуты полным неразрушающим функциональным испытаниям.

Нужно также предусмотреть возможность  контроля основных размеров конструкции, точности обработки поверхностей и  других параметров, ухудшающихся в  процессе эксплуатации, а для узлов  одноразового пользования (подшипники качения, уплотнения и т.д.), проверка которых затруднена, заведомо более  высокую надежность . Если конструкция требует применения специальных технологических процессов или методов изготовления, это четко отражается в чертежах и технических условиях, содержащих, кроме того, сведения относительно организации системы контроля процессов и качества изготовления. Опыт показывает, что во многих случаях пренебрежительное отношение к свойствам оборудования, достижение которых в процессе изготовления сопряжено с большими сложностями, является источником его отказа в процессе эксплуатации . Важным методом, используемым для достижения высокой надежности, является резервирование.