Юрий Борисович Филатов — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительной и теоретической механики
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Yury B. Filatov — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Structural and Theoretical Mechanics, Associate Professor
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Оксана Юрьевна Сапожникова — студент
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Oksana Yu. Sapozhnikova — student
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Введение. Предлагается простой подход к определению опасного ослабления поперечного сечения металлических дымовых труб, неизбежно возникающего из-за агрессивного действия дымовых газов. Учитывая, что по некоторым оценкам, приведенным в интернете, в России эксплуатируется порядка 107 тысяч дымовых труб, указанная задача представляется актуальной.
Материалы и методы. Объект исследования — реальная дымовая труба, эксплуатируемая в г. Москве в течение более 20 лет, состоящая из шести цилиндрических оболочек — царг. В результате коррозионного износа площади поперечного сечения оболочек снизились в разной степени, вследствие чего возникла опасность потери устойчивости хотя бы одной из царг. Устойчивость цилиндрической оболочки, подвергнутой совместному действию изгибающего момента и сжимающей продольной силы, исследовалась на основе подходов, описанных в научно-технической литературе. Поскольку в расчет закладывалась фактическая толщина оболочки, ее коррозионный износ оказывается уже учтенным.
Результаты. В результате проведенных расчетов получена простая формула, определяющая условную критическую толщину поперечного сечения наиболее ослабленной царги. Данное ослабление сечения требует принятия инженерных или управленческих решений для обеспечения дальнейшей безопасной эксплуатации трубы. Полученное решение применимо на относительно ранних этапах эксплуатации дымовых труб. По мере развития деформаций трубы, обусловленных не только действием эксплуатационной нагрузки, но также и другими причинами, растяжки трубы переходят в состояние текучести. Исследование напряженно-деформированного состояния системы «ствол трубы – растяжки» в этих условиях может быть продолжением настоящей работы.
Выводы. Выявление условной критической толщины при плановом обследовании трубы, установленном соответствующими нормативными документами, не означает необходимости вывода трубы из эксплуатации, или ее усиления. В этом случае следует по определенным в ходе обследования толщинам стенок провести расчет по описанной в данной статье методике, вычислить реальные величины изгибающего момента продольной силы в опасных сечениях и вновь проверить устойчивость трубы.
Introduction. A simple approach is proposed to determine the dangerous weakening of the cross-section of metal chimneys, which inevitably occurs due to the aggressive action of flue gases. Considering that, according to some estimates provided on the Internet, about 107,000 chimneys are in operation in Russia, this task seems to be quite relevant.
Materials and methods. The object of the study was a real chimney, operated in Moscow for more than 20 years, consisting of six cylindrical shells. As a result of corrosion wear, the cross-sectional areas of the shells decreased to varying degrees, as a result of which there was a danger of loss of stability of at least one of the shells. The stability of a cylindrical shell subjected to the combined action of a bending moment and a compressive longitudinal force was investigated based on the approaches described in the scientific and technical literature. Since the actual thickness of the shell was included in the calculation, its corrosion wear is already taken into account.
Results. As a result of the calculations, a simple formula was obtained that determines the conditional critical thickness of the cross-section of the most weakened shell. This weakening of the section requires engineering or management decisions to ensure further safe operation of the pipe. It is noted that the solution obtained is applicable at relatively early stages of chimney operation. As pipe deformations develop, due not only to the effect of the operating load, but also for other reasons, the pipe stretches go into a state of fluidity. The study of the stress-strain state of the “pipe trunk – extension” system under these conditions can be a continuation of the present work.
Conclusions. The identification of a conditional critical thickness during a routine inspection of the pipe, established by the relevant regulatory documents, does not mean that the pipe must be decommissioned or reinforced. In this case, according to the wall thicknesses determined during the examination, the calculation should be carried out according to the methodology described in this article, the actual values of the bending moment of the longitudinal force in dangerous sections should be calculated, and the stability of the pipe should be checked again.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.