Є. А. Бакулін icon

Є. А. Бакулін




Скачати 135.46 Kb.
НазваЄ. А. Бакулін
Дата16.08.2012
Розмір135.46 Kb.
ТипДокументи



I SSN 1813–1166. Вісник НАУ. 2005. №1

УДК 624.046.5

Є.А. Бакулін


ВИЗНАЧЕННЯ РІВНЯ БЕЗПЕЧНОСТІ ПРОМИСЛОВИХ БУДИНКІВ,

ЕКСПЛУАТОВАНИХ В УМОВАХ

АГРЕСИВНИХ ВИРОБНИЧИХ СЕРЕДОВИЩ

Інститут ергономіки та дизайну НАУ, е-mail: veruzhsky@mbox.com.ua

Проведено аналіз діючих нормативних документів, які визначають рівень безпечності промислових будинків (споруд), експлуатованих в умовах впливу агресивного виробничого середовища. Запропоновано систему вдосконалювання покажчиків надійності виробничих об’єктів, що перебувають під впливом агресивних середовищ, для визначення їхньої експлуатаційної безпечності.

Вступ


Зниження надійності й довговічності буді-вельних конструкцій унаслідок корозійного руйнування є однією із причин виникнення передаварійних і аварійних станів як самих конструкцій, так і будинків (споруд) в цілому.

У зв’язку з впливом корозійних процесів на будівельні конструкції відмови об’єктів можуть привести до значних економічних втрат та непередбачених екологічних наслідків.

Корозійне руйнування є одним із головних недоліків будівельних конструкцій, для усунення яких потрібні додаткові витрати матеріальних і трудових ресурсів.

Проблема запобігання корозійному руйнуванню стає одним з найважливіших завдань підвищення надійності і безпечності виробничих будинків і споруд.

Головним завданням забезпечення безпеч-ності промислових будинків, експлуатованих в агресивних виробничих середовищах, є забезпе-чення безаварійної експлуатації на основі про-ведення постійного аналізу показників надій-ності протягом встановленого експлуатаційного терміну їх служби.

Аналіз існуючих нормативних вимог, що встановлюють показники надійності конст-рукцій, працюючих в агресивному середовищі, не містять критеріїв оцінки корозійного руйну-вання з урахуванням строку експлуатації.

Сучасний підхід попередження аварійних ситуацій і підвищення рівня безпечної експлуатації промислових будинків дозволяє зробити висновок, що основним напрямом продовження залишкового ресурсу роботи конструкцій, експлуатованих в агресивних середовищах, є розробка програм забезпечення надійності, суть побудови яких викладено у вимогах ДСТУ 2863-94 [1].

Організаційна основа робіт з визначення безпечності експлуатованих промислових будинків, пов’язана з паспортизацією та оцінкою технічного стану виробничих об’єктів (споруд), визначена
Постановою Кабінету Міністрів України
№ 409 від 5.05.1997 р. «Про забезпечення надійної та безпечної експлуатації будинків, споруджень і інженерних мереж» і нормативними документами з питань обстеження, паспортизації, безпечної й надійної експлуатації виробничих будинків і споруджень, затверджених спільним наказом Державного комітету у працях будівництва, архітектури та житлової політики України й Держнаглядохоронпраці України № 32/288 від 27.11.1997 р.

^ Аналіз досліджень і публікацій

Більшість досліджень, пов’язаних з оцінкою корозійної стійкості будівельних конструкцій, формулюють завдання забезпечення безпечності як функцію настання часу відмови у результаті зменшення поперечного перерізу конструкції і відповідно зниження її міцності.

За параметр пошкоджуваності корозією беруть товщину зруйнованого шару на поверхні конструкції [2].

Склад агресивних промислових середовищ звичайно вивчають на стадії проектування стосовно до кожного виробництва та вико-ристовуваних технологічних процесів.

Однак при зміні технологічних режимів ви-робництва у процесі експлуатації склад агре-сивного середовища може значно змінитися.

Урахувати зміни середовища промислових підприємств значною мірою допоможуть:

– галузеві стандарти;

– стандарти підприємств;

– нормативи технологічних процесів;

– технологічні карти виробництва;

– класифікатор агресивних середовищ та умов експлуатації.

Проведені наукові дослідження з визначення характеру впливу агресивних середовищ на фізико-механічні властивості матеріалів, розроблені методи оцінки несучої здатності й довговічності на
основі діагностики корозійного стану [3; 4], імовірнісні методи визначення показників надій-
ності конструкцій, пов’язані з використанням показників безпечної роботи, при якій зберігається працездатність конструктивних елементів у корозійних середовищах [5], дозволяють сформувати нормативну базу визначення рівня безпечності експлуатованих об’єктів на будь-якій тимчасовій стадії.
^

Нормативна база

визначення рівня безпечності


Розвиток наукових підходів, пов’язаних із сучасними методами технічної діагностики й показників надійності, потребують перегляду діючих нормативних документів. Такою методичною основою забезпечення безаварійної експлуатації є вимоги стандартів ISО 9001, при розробці програм забезпечення надійності [6].

Системний підхід до вирішення технічних проблем забезпечення показників надійності будинків (споруд), експлуатованих в умовах агресивного впливу виробничого середовища, складається зі створення нормативної бази й нормативних вимог. У його основи мають бути закладені Державні будівельні норми, галузеві стандарти, стандарти підприємств, що враховують умови експлуатації, ступінь зношування, процес корозійного руйнування, конструктивні особливості (рис. 1).

Таким чином, системний підхід до створення нормативної бази й нормативних вимог із
проблем корозії та антикорозійного захисту знач- ною мірою забезпечить безпечність промислових будинків.

Під впливом агресивного середовища в результаті хімічних, електрохімічних, фізико-хімічних, фізичних процесів, а також ерозії (механічний рух повітряних мас, рідини, дрібнодисперсних часток), кавітації (утворення пухирців, заповнених парами, газами і їхніми сумішами), відбуваються необоротні процеси в структурі матеріалів, що викликає передчасне зношування будівельних конструкцій. Властивість агресивних середовищ й умови їхньої дії на будівельні конструкції досить різноманітні й складні, тому для визначення безпечності виробничих будинків недоцільно індивідуально позначати всі корозійні процеси, які можуть протікати під час впливу агресивного середовища. Для оцінки характеру дії корозійних процесів їх необхідно класифікувати за загальними ознаками, подавши весь їхній спектр у вигляді механізму корозійних процесів.

Від інтенсивності впливу механізму корозії з певним терміном часу в будівельних конструкціях виникають різні категорії пошкоджень, які необхідно усувати в процесі експлуатації (рис. 2).



Рис. 1. Структурний склад нормативних документів та вимог, які забезпечать безпечність об’єктів, експлуатованих в агресивному виробничому середовищі




Рис. 2. Класифікація механізму корозійних
процесів і категорії пошкоджень будівельних конструкцій

При експлуатації будинків у агресивному виробничому середовищі відбувається сполучення будівельних конструкцій з технологією виробництва.

Необхідна стійкість конструкцій до впливу корозійних процесів може бути досягнута тільки в тому випадку, якщо буде впроваджений комплекс заходів щодо забезпечення збереження їхніх розрахункових параметрів протягом усього терміну служби об’єкта.

Вирішення цієї проблеми лежить у площині вдосконалення методів моніторингу об’єктів, що експлуатуються певний термін часу в умовах впливу агресивних середовищ.

Моніторинг – це система спостережень за станом об’єкта в цілому і його будівельних конструкцій зокрема, спрямований на своєчасне виявлення всіх змін, їхня оцінка, попередження та усунення виявлених негативних процесів, а також прогнозування подальшої експлуатації (рис. 3).



Рис. 3. Схема організації системи моніторингу об’єкта

Вплив агресивного середовища на будівельні конструкції залежить не тільки від механізму корозії, але й від умов контакту, температури середовища, ефективності захисту, силових навантажень (напруженого стану матеріалу, конструкцій), від конструктивного рішення окремих елементів і вузлів (здатності втримувати вологу, пил, бруд, що прискорює розвиток корозійних процесів), сорбційного ефекту (зниження міцності), а також сполучення всіх цих факторів. Усі ці фактори повинні бути враховані в діагностиці системи моніторингу кожного конкретного об’єкта. Основою для цього можуть бути такі наукові розробки:

– вплив конструктивної форми на величину корозійного зношування [5];

– діагностика та оцінка залишкового ресурсу металоконструкцій у корозійних середовищах [7];

– розрахунок елементів конструкцій, взаємодіючих з агресивним середовищем [2].
^

Визначення коефіцієнта безпечності


При визначенні строків планових обстежень і паспортизації технічного стану будинків (споруд) як один з основних факторів, ураховується рівень безпечності об’єкта, що оцінюється коефіцієнтом безпечності Кб:

Кб = Кек Каг;

де коефіцієнт надійності за призначенням;
^ Кек – коефіцієнт екологічної безпечності; Кагкоефіцієнт впливу агресивності виробничого середовища на рівень безпечності об’єкта.

Таким чином, ураховується фактор впливу агресивного середовища на рівень безпечності експлуатованих об’єктів.

Залежно від агресивності виробничого середовища, в якому експлуатуються будівельні конструкції, промислові будинки поділяють на чотири групи, згідно з вимогами СНіП 2.03. 11-85. Вплив агресивного середовища чисельно характеризується коефіцієнтом Каг, що перебуває в межах 0,7–1,0 .

Ступінь агресивного впливу середовища на матеріали будівельних конструкцій характеризується середньорічною втратою міцності і швидкістю руйнування поверхневої верстви.

Зіставимо значення показників впливу агресивного виробничого середовища на об’єкти й деякі відповідні середні показники ступеня агресивного впливу середовища на матеріали буді-вельних конструкцій (табл. 1).

Коефіцієнт впливу агресивності виробничого середовища на об’єкт Кar протягом усього експлуатаційного терміну служби об’єкта не змінюється, тобто не враховуються зміни, які відбуваються в будівельних конструкціях з урахуванням фактора часу. Однак щорічно від дії механізму корозії відбувається руйнування поверхневої верстви конструкцій, зниження їхньої міцності в корозійній зоні, нагромадження пошкоджень і дефектів.

Таблиця 1

^
Класифікація ступеня групи агресивності середовища


Група агресивності виробничого середовища


Середовище

Середня швидкість руйнування поверхневої верстви,

Зниження міцності в зоні корозії, %

Коефіцієнт

впливу

агресивності
виробничого
середовища Кar


Зовнішні ознаки корозії

Метал

Неметалеві

матеріали

Метал

Неметалеві

матеріали

I

Сильноагресивне

Більше

0,5

Більше

1,2

Більше

15

Більше

20


0,7

Дефекти, руйну-вання

II

Середньо-

агресивне


0,1-0,5


0,4-1,2


3-15


5-20


0,8

Пошкод-ження


III


Слабоагресивне


До 1,0


0,2-0,4


До 5


До 5


0,9

Незначні пошкод- ження


IV



Неагресивне


0


0,2


0


0


1,0

Пош-коджень немає




Умови руйнування конструкцій від впливу агресивного середовища зображені у вигляді перетинання кривої збільшення напруження у часі (рис. 4, крива 2) і кривої зміни міцності (рис. 4, крива 1) [5].

G; N



T

Рис. 4. Нагромадження пошкоджень під впливом напружень:

1 – міцність; 2 – напруження

Протидію процесам руйнування чинять антикорозійний захист, належне технічне обслуговування, проведення організаційно-технічних заходів, які спрямовані на зниження впливу ступеня агресивності виробничого середовища.

Отже, коефіцієнт впливу агресивності виробничого середовища Кar реально не відображає рівень безпечності об’єкта, експлуатованого в агресивному виробничому середовищі з ураху-ванням фактора часу.

Багаторічними випробуваннями та натурними обстеженнями [6] доведено, що кінематика корозійного зношування більшості промислових підприємств в агресивному середовищі, може бути подана показовою функцією вигляду:

Ф = АТn,

де Ф – функція кінематики корозії; Т – термін служби об’єкта; n – коефіцієнт, що характеризує захисні властивості, який знаходиться в межах 0,5–0,65.

Постійна А, чисельно дорівнює швидкості корозії за перший рік експлуатації в середовищaх:

– сильноагресивному 0,15–0,4;

– середньоагресивному 0,05–0,15;

– слабоагресивному 0,02–0,05;

– неагресивному до 0,01.

Припустимо, що коефіцієнт безпечності від впливу агресивного виробничого середовища об’єкта, введеного до експлуатації, дорівнює одиниці (Кб=1). Зі збільшенням експлуатаційного терміну служби об’єкта залежно від ступеня агресивності виробничого середовища він буде зменшуватися на величину корозійного зношування, що може бути подано у такій формі:

Кб = 1 – АТn .

Визначимо коефіцієнт безпечності об’єкта від ступеня агресивності виробничого середовища (СНіП 2.03.11-85) з урахуванням терміну експлуатації, швидкості корозії та коефіцієнта, що характеризує захисні властивості (в межах
0,5–0,65). За математичними розрахунками отримаємо числові показники коефіцієнта без-печності (табл. 2).

Висновки


Чисельне значення коефіцієнта безпечності Кб об’єкта експлуатованого в умовах впливу агресивних виробничих середовищ, буде характеризувати його безпечність у будь-який часовий термін експлуатації, відображати фізичне зношення та залишковий термін ресурсу працездатності.
Таблиця 2

^ Числові показники коефіцієнта безпечності об’єкта

Група

агресивності

виробничого

середовища

Експлуатаційний термін служби Т, рік


1


25


50

І

0,85

0,25

0,78

–0,06

0,76

0,6

–1,0

0,4

–1,83

0,35

ІІ

0,95

0,15

0,93

0,65

0,92

0,85

0,25

0,78

–0,06

0,76

ІІІ

0,98

0,9

0,97

0,86

0,96

0,95

0,75

0,93

0,65

0,92

ІV

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,99

0,95

0,99

0,93

0,98


Список літератури

1. ДСТУ 2863-94. Надійність техніки. Програма забезпечення надійності. Загальні вимоги. – К.: Держстандарт України, 1995. – 38 с.

2. Петров В.В., Овчинников И.Г., Шихов Ю.М. Розрахунок елементів конструкцій, взаємодіючих з агресивним середовищем. – Саратов: Саратов. ун-т, 1987. – 288 с.

3. Проценко К.І. Попередження аварійного стану промислових об’єктів і споруд / Пр. першої Всеукр. наук.-техн. конф. «Аварії будинків і споруджень й їхнє попередження». – К.:, 1997, листоп. – 266 с.

4. Шимановський В.М. Чи перетвориться Україна на новий Армагеддон? // Київ. відом. 10. січ. 1999. –
С. 8–9.

5. Коряков А.С., Филиков В.В. Забезпечення надійності й довговічності будинків і споруджень в агресивних середовищах // Пром. та цивільне буд-во. – 1990. – № 4. – С. 6–8.

6. ISO 9001. Система якості. Модель забезпечення якості при проектуванні, розробці, виробництві, монтажі та обслуговуванні. – К.: Держстандарт України, 1994.

7. Горохов Е.В., Корольов В.П. Системний аналіз корозійних впливів при оцінці довговічності сталевих конструкцій // Пром. буд-во. – 1986. – № 5. –
С. 5–7.

Стаття надійшла до редакції 25.10.04.


Е.А. Бакулин

Определение уровня безопасности промышленных зданий, эксплуатируемых в условиях агрессивных производственных сред

Проведен анализ действующих нормативных документов, определяющих уровень безопасности промышленных зданий (сооружений), эксплуатируемых в условиях влияния агрессивной производ-ственной среды. Предложена система совершенствования показателей надежности производственных
объектов, находящихся под влиянием агрессивных воздействий, для повышения их эксплуатационной безопасности.

E. А. Bakulin

Determination of industrial buildings safety level under influence of aggressive industrial environment

The analyses of normative documents currently in force, which determine the safety level of industrial buildings (constructions), that work under influence of aggressive industrial environment, was made. There was proposed a system of reliability indexes improvement for industrial object, which are under influence of aggressive forces, to raise their exploitation safety.



Схожі:

Є. А. Бакулін iconНомінація «Фентезі» Олег Бакулін
Вальтігард витягнув меч І витер його. Тіло Артеніана втратило рівновагу І впало на кам’яну підлогу. Конвульсії продовжувались, І...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи