Оценка работоспособности газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением

Соловей, Валерий Олегович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Оценка работоспособности газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением
ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Оценка работоспособности газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением"

На правах рукописи

004615487

СОЛОВЕЙ ВАЛЕРИЙ ОЛЕГОВИЧ

ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ ГАЗОПРОВОДОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ КОРРОЗИОННОМУ РАСТРЕСКИВАНИЮ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ

Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

- 2 ЛЕН 2010

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2010

004615487

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Газпром трансгаз Ухта»

Научный руководитель: кандидат технических наук

Александров Ю.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Короленок A.M.

кандидат технических наук Есиев Т.С.

Ведущая организация:

ООО «Газпром трансгаз Чайковский»

Защита состоится « 22 » декабря 2010 г. в 13 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 511.001.02, созданного при ООО «Газпром

ВНИИГАЗ» по адресу: 142717, Московская область, Ленинский район, пос. Развилка.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ». Автореферат разослан « ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н.

Курганова И.Н.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Обеспечение надежной и безопасной работы магистральных газопроводов (МГ) и предотвращение их разрушения по причине коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) достигается за счет реализации комплекса мероприятий, важнейшим из которых является своевременное выявление дефектов методами диагностирования и мониторинга стресс-коррозионных процессов.

Наиболее точным методом диагностирования дефектов КРН на протяженных участках МГ без их откапывания является внутритрубная дефектоскопия (ВТД). Однако, в ряде случаев дефекты КРН не выявляются ВТД, что обусловлено структурными особенностями таких дефектов, препятствующими их обнаружению. В частности, трудно выявляются скопления коротких продольных трещин с малым раскрытием кромок, что снижает интенсивность магнитных полей рассеяния над дефектом и, соответственно, возможность их регистрации. Известно, что реальный пороговый уровень обнаружения подобных дефектов методами ВТД составляет 14-20 % от толщины стенки трубы.

Это означает, что в условиях нестабильного роста трещин КРН необходимо в первую очередь выявить очаги их зарождения глубиной до 20 % от толщины стенки трубы и не допустить развития трещин на закритическую глубину более 40-50 %, которая приводит к аварийным ситуациям.

К основным факторам, которые влияют на развитие стресс-коррозионных дефектов в трубах МГ, относятся: нарушения изоляции в виде сдвига, отслаиваний, локально неэффективная катодная защита, коррозионная активность грунтов, вариация внутреннего давления газа, знакопеременные напряжения от сезонных деформаций почв, определенные категории и марки сталей труб. Эти факторы требуют контроля и учета при организации мониторинга процессов КРН на МГ. Существуют различные методики прогнозирования и трассового диагностирования процессов КРН, авторы которых делают акцент на одном - двух влияющих факторах, например, водотоках, переменном уровне грунтовых вод и т.д. Однако методов их количественных оценок не разработано, а другие влияющие факторы не рассматриваются.

Поэтому разработка методов оценки работоспособности газопроводов, подверженных КРН, является актуальной задачей.

Цель работы: Разработка методов оценки работоспособности, комплексного диагностирования, мониторинга и прогнозирования стресс-коррозионного состояния газопроводов, подверженных КРН.

Задачи исследования:

- обобщить и проанализировать факторы, вызывающие развитие стресс-коррозионных процессов на газопроводах и существующие методы диагностирования КРН;

- разработать систему идентификации и классификации влияющих факторов при аварийных разрушениях по причине КРН и их количественные оценки;

- разработать критерии оценки состояния металла труб и ранжирования их поврежденности при КРН с использованием комплекса неразрушающих методов;

- разработать методику и критерии ранжирования грунтов по трассе газопроводов по их влиянию на процессы КРН;

- разработать методику имитационного воспроизведения трещин, подобных КРН, номенклатуру стандартных образцов с заданными размерами имитаторов КРН и методику их контрольных оценок при изготовлении;

- разработать методику комплексного диагностирования и мониторинга стресс-коррозионных факторов, позволяющую ранжировать участки газопроводов по вероятности возникновения КРН.

Научная новизна:

Разработана комплексная методика и критерии ранжирования стресс-коррозионных условий газопроводов и диагностический алгоритм ее реализации, основанный на анализе номенклатуры эксплуатирующихся труб по маркам сталей, диагностировании электрохимических характеристик грунтов по увеличению угловых коэффициентов анодной Ьа от 0,05 до 0,1, катодной Ък от 0,1-0,12 до 0,20,35 поляризационной кривой, потенциала коррозии (н.в.э.) от минус 0,44 В до 0,5-0,6 В, состояния металла труб и дефектов изоляционных покрытий, характерных для КРН.

Экспериментально обоснована методика воспроизведения трещин КРН, основанная на выборе металла из труб преимущественно с термическим упрочнением, имеющих поверхностные коррозионные повреждения, сформированные в гофрах полимерных лент, что дает эффект повышения чувствительности к концентрации напряжений и снижения трещиностойкости не менее чем на 25%.

Экспериментально на образцах установлены параметры режима циклического растяжения-изгиба с асимметрией цикла Я 0,5-0,85 при отах = О,85о0_2, с концентрацией напряжений во внешней поверхности образца, имеющего кривизну трубы, и нестационарного электрохимического воздействия со сменой полярности и амплитудой до 5 В, при которых в образцах из сталей 14Г2САФ, Х-70 с поверхностным изменением свойств, с вероятностью 0,75 происходит образование трещин КРН;

Экспериментально на образцах из аварийно-разрушенных и содержащих дефекты КРН труб получены критерии накопленной поврсжденности металла труб при КРН на основе статистического анализа многократных определений твердости по превышению дисперсии более 50 НВ2, и анизотропии коэрцитивной силы более 1,1, позволяющие установить наличие и уровень ухудшения свойств металла труб, способствующих развитию КРН.

Защищаемые положения:

- методика оценки стресс-коррозионного состояния, ранжирования и комплексного диагностирования участков газопроводов, позволяющая обосновать перечень участков для первоочередного ремонта;

- методика экспериментального воспроизведения трещин КРН на образцах из труб, позволяющая изготовить имитаторы реальных дефектов заданных размеров;

- обоснование критериев диагностирования состояния металла труб комплексом неразрушающих методов, позволяющих провести отбраковку труб и ранжировать их поврежденность при КРН;

- методика и критерии ранжирования грунтов по трассе газопроводов, позволяющие повысить достоверность оценки процессов КРН;

Практическая ценность работы заключается в разработке стандартов (Рекомендаций) ОАО «Газпром»: «Руководство по организации системы мониторинга стресс-коррозионных процессов на трассах действующих и проектируемых магистральных газопроводов», «Методические указания по отработке и аттестации средств и методов характерных дефектов газопроводов», «Инструкция по обследованию и определению стресс-коррозионного (технического) состояния технологических перемычек и участков магистральных газопроводов между охранными кранами».

Разработанные стандарты внедрены при проведении диагностирования МГ Пунга-Ухта-Грязовец, Ухта-Торжок, Пунга-Вуктыл-Ухта общества «Газпром трансгаз Ухта. В результате выявлены участки трубопроводов, требующие проведения комплексного ремонта, включая отбраковку и замену поврежденных КРН труб.

По результатам промышленного внедрения работ по диагностированию газопроводов общества «Севергазпром» в 2003-2007 гг. получен экономический эффект порядка 30 млн. руб., обусловленный снижением материальных затрат на диагностирование поврежденных КРН участков газопроводов за счет применения оптимизированной технологии диагностирования, позволяющей сократить объемы шурфования и выбраковки труб.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- 7-й Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (РГУНиГ им. И.М. Губкина, г. Москва, 2007 г.);

- Всероссийской научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (г. Тюмень, 2007 г.);

- Третьей международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта Западной Сибири», ТюмГНГУ, г. Тюмень, 2009 г.;

- Международной конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее» (GTS-2009), г. Москва, 2009 г.;

- Международной конференции «Еврокорр-2010», г. Москва, 2010 г.;

- Международной конференции EPMI-2010, г. Ухта.

- Конференциях ВНИИГАЗ и его филиала Севернипигаз, семинарах и деловых встречах ОАО «Газпром» и его дочерних обществ за период 2004-2008 г.г.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 8 работ, из них 5 - в ведущих рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 199 страниц текста, 89 рисунков, 24 таблицы и список литературы из 150 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснованы актуальность и значимость выбранной темы, степень ее разработанности, охарактеризованы научно-методические пути ее решения.

В первой главе показано, что механизм коррозионного растрескивания под напряжением характеризуется совокупностью факторов - растягивающих механических напряжений, коррозионной среды, типа и состояния трубной стали, состояния поверхности труб, длительности эксплуатации или испытаний, электрохимических условий.

Коррозионно-механические трещины зарождаются на поверхности труб при локализации анодного процесса и растягивающих напряжений в отдельных ее участках: неоднородностях структуры металла, дефектах защитной пленки, поверхностных дефектах (царапины, риски от механической обработки). Одной из теорий, объясняющей суть КРН, является теория коррозионной усталости. Помимо усталостного механизма КРН существует другая гипотеза влияния напряженно-деформированного состояния (НДС) МГ на процессы КРН.

Считается, что увеличенные значения напряжений на локальных участках МГ приводят к изменениям в структуре наружного поверхностного слоя металла труб, уменьшению величин пластических свойств и трещиностойкости материала за счет деформационного старения.

По признаку воздействия грунтовой среды механизм КРН может быть сведен к двум его разновидностям: 1) «классическое» или карбонатное КРН, проявилось в начале 60-х в США, характеризуется щелочной реакцией среды (высокий pH), 2) «неклассическое» КРН, проявилось в начале 80-х в Канаде, характеризуется слабокислой и нейтральной реакцией среды (относительно низкий pH).

Комплексными исследованиями КРН в разное время занимались академические институты РАН ИМЕТ им. A.A. Байкова, ИФХиЭ им. А.Н. Фрумкина, ИХР, ИОиНХ им.Н.С.Курнакова, ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», УрО РАН, учебные институты РГУ Нефти и газа им. И.М. Губкина, МГУ им. М.В. Ломоносова, РХТУ им. Д.И. Менделеева, ГТУ МИСиС, отраслевые: ЦНИИЧермет им. И.П. Бардина, ВНИИСТ и Газпром ВНИИГАЗ.

Среди отечественных ученых следует выделить Алексашина A.B., Антонова В.Г., Анучкина М.П., Болотина В.В., Волгину Н.И., Глазова Н.П., Горицкого В.М., Гумерова А.Г., Есиева Т.С., Зорина Е.Е., Иванцова О.М., Кантора М.М., Карпова C.B., Королева М.И., Коростелеву Т.К., Лисина В.Н., Лубенского С.А., Матвиенко А.Ф., Сергееву Т.К., Харионовского В.В.

Считается, что для России наиболее близок «неклассический» тип КРН.

Известные отличия между двумя типами КРН в трубопроводах свидетельствуют, что в разных формах КРН реализуются различные механизмы растрескивания. Очевидно, что это является результатом вариаций параметров коррозион-но-активной среды, которые формируются грунтовыми водами. Следует подчеркнуть, что характерной особенностью КРН является то, что трубные стали подвержены ему только при наличии в среде специфических ионов. Однако количественных критериев ранжирования грунтов не разработано.

Важным для возможности реализации механизма КРН является его электрохимическая природа. Считается, что наложение анодного поляризующего тока (до наступления пассивации) ускоряет КРН, катодная же поляризация его тормозит. Этим коррозионное растрескивание отличается от водородной хрупкости, при которой влияние поляризации носит обратный характер.

Наконец, еще одним существенным фактором развития КРН является структурное состояние металла, что у ряда авторов (М.М. Кантора, М.А. Конако-вой) подтверждено металлографическими исследованиями. Однако, данный метод исследования является трудоемким, требующим вырезки образцов из труб, что ограничивает его применение. Неразрушающих методов, чувствительных к изменениям в структуре металла труб при КРН, на данный момент нет.

Таким образом, по совокупности воздействующих факторов проблема КРН МГ носит комплексный характер.

Поэтому для своевременного выявления и устранения дефектов КРН их диагностирование должно основываться на системе комплексного мониторинга. Следует подчеркнуть особенности комплексного диагностирования процессов КРН на протяженных участках МГ, характеризующиеся сложными и многообразными взаимосвязями и формами проявления.

Изучение воздействующих факторов этих процессов отдельно друг от друга делает невозможным выявление зависимостей взаимодействия этих факторов, достоверную оценку и прогноз их развития. Это требует организации наблюдения и измерений качественно разнородных по физической природе признаков и параметров, характеризующих стресс-коррозионное состояние МГ, что предопределяет необходимость комплексного применения, как в методическом, так и в техническом аспекте широкого круга диагностических методов.

Также, в этой связи важным является вопрос отработки средств и методы диагностирования дефектов КРН на типовых образцах. Однако применительно к трещинам КРН методы адаптированы недостаточно. Не выделены и не обоснованы наиболее эффективные и точные методы измерения глубины трещин, отсутствует система отработки и стандартизации методов на стандартных образцах, не разработаны простые способы получения трещин заданных размеров в образцах.

Во второй главе представлены результаты исследования факторов, влияющих на развитие КРН при аварийных разрушениях газопроводов (рис. 1).

В лабораторных условиях определялся химический состав сталей и грунтов, проводился приборный дефектоскопический контроль образцов металла, металлографические исследования, определение физических характеристик металла (акустических, магнитных), определение твердости, микротвердости, механические испытания на растяжение и ударный изгиб.

На рис. 2 приведено распределение аварий по срокам эксплуатации МГ и для ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Ухта». Наибольшее количество разрушений МГ зафиксировано после 17-27 лет эксплуатации. Наибольшее число аварий (13) приходится на период эксплуатации 23-25 лет.

Анализ распределения аварийных разрушений по ЛПУ МГ показал, что их распределение по трассе неравномерно (рис. 2, б).

Рис. 1. Схема исследований причин аварийного разрушения МГ

Число аварийных разрушений, шт.

Менее 15 17-19 15-17

21-23 25-27 19-21 23-25 Более 27 Срок эксплуатации, лет

а)

Мь

Грязовец

/Щексна / /Сосногорск Приводимо

Пй / СИНЛОП

индор Юбилейное Урдома Вуктыл

ЛПУМГ

б)

Рис. 2. Распределение числа аварийных разрушений в ООО «Газпром транс-газ Ухта» по причине КРН по срокам эксплуатации МГ (а) и по ЛПУ МГ (б)

Наибольшее число аварийных разрушений по причине КРН произошло на южном участке трассы: в Мышкинском (19 аварий), в Грязовецком (8 аварий) и в Шекснинском (6 аварий) ЛПУ МГ.

Однако заметное число аварий (5 аварий) также зафиксировано в Сосногор-ском ЛПУ МГ, которое расположено в районе Крайнего Севера. В Нюксенском и Микуньском ЛПУ МГ аналогичных аварий не зафиксировано. Такая неоднородность распределения аварийных разрушений по трассе ООО «Газпром трансгаз Ухта» может быть объяснена различным уровнем технологических эксплуатационных нагрузок от внутреннего давления с учетом их циклического воздействия. Пульсации нагрузок могут возникать за счет неравномерности отбора газа в промышленных районах, частоты переключений и полной остановки газопроводов и т.д. Кроме того, неравномерность распределения аварий по причине КРН объясняется различными коррозионными параметрами грунтов в различных климатических зонах. Распределение аварий по причине КРН по газопроводам показано на рис. 3.

Наибольшее число аварий по причине КРН (27 аварий, 61%) произошло на газопроводе «Ухта-Торжок-2» (2 нитка). Это позволило сделать вывод, что данное распределение характеризует избирательную поврежденность дефектами КРН определенной категории труб, из которых построен данный газопровод.

Распределение аварий по причине КРН в зависимости от типов грунта приведено на рис. 4. Большинство аварий (61,5 %) произошло на участках с тяжелым тугопластичным глинистым грунтом, значительно меньшее их количество (30,8 %) в более легких суглинистых грунтах и только единичные аварии случаются в песках и болотистых почвах.

Исследование состояния покрытия в месте аварийного разрушения выполняется, как правило, на примыкающих участках, так как на разрушенных фрагментах из-за термического воздействия сгораемого газа покрытие отсутствует. Поэтому состояние покрытия в месте трещин КРН исследовалось на основе данных ВТД.

Грязовец-Торжок (1 авария) Пунга-Вуктыл-Ухта-1 (2 аварии)

Грязовец-Ленинград-1 (6 аварий) Ухта-Торжок - 2 (27 аварий)

Рис. 3. Распределение числа аварийных разрушений по причине КРН по газопроводам ООО «Газпром трансгаз Ухта»

Рис. 4. Распределение аварий по причине КРН за 1995-2004 гг. по типам

грунта

Было установлено, что наиболее характерным типом дефектов изоляционного покрытия (полимерные ленты трассового нанесения) в месте наиболее глубоких и протяженных трещин КРН являются складки покрытия, образованные в результате его сдвига по окружности трубы. Деформация покрытия происходит за счет оседания и уплотнения грунта после укладки газопровода в траншею и ее засыпки в процессе строительства газопровода. При этом увлажненный глинистый грунт, прилипая к покрытию, инициирует сдвиг покрытия в вертикальном направлении.

В ходе трассового диагностирования состояния покрытия при контрольном шурфовании порядка 500 дефектов КРН была введена классификация повреждений покрытия, характерных для КРН: отслаивания и складки покрытия в нижней части трубы. Наиболее показательна связь трещин КРН и отдельных протяженных прямолинейных продольных складок покрытия, которые формируются преимущественно на расстоянии 0-200 мм от продольного сварного шва трубы в часовой ориентации 3-5; 7-9 ч и характеризуются значительной длиной до 10-11 м (длина трубы).

По результатам трассового диагностирования установлены две закономерности. Во-первых, местоположение складки на окружности трубы зависит от местоположения продольного сварного шва. Усиление сварного шва выступает в роли механического препятствия или, напротив, инициатора деформации покрытия. Во-вторых, трещины КРН развиваются строго по направлению, заданному складкой покрытия. Это приводит к тому, что наибольшее число продольных дефектов (трещин КРН и ручейковой коррозии) расположено в ближней зоне (до 100 мм) продольного сварного шва труб (рис. 5):

- 83 % трещин и порядка 82 % продольных канавок при их расположении на 6-8 ч;

- 70 % трещин и 68 % продольных канавок на 3-5 ч.

Таким образом, доказана первопричина образования трещин КРН в отслаиваниях и складках изоляционных покрытий. Однако, в ряде случаев в складках образуется ручейковая коррозия, не приводящая к разрушениям, в других - трещины КРН. Отсюда вытекает необходимость решения задач диагностирования состояния металла труб и электрохимических условий, приводящих к КРН.

Расстояние до шва, мм 250

Расстояние до шва, мм

200

150

100

50-

I 350

Трещины ^Продольные канавки

18%

Продольные канавки

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 Номер дефекта

а)

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 Номер дефекта

б)

Рис. 5. Распределение трещин и продольных канавок по расстоянию до продольного сварного шва труб на МГ Пунга-Ухта-Грязовец, 0-25 км: а) в угловой ориентации 6-8 ч, б) в угловой ориентации 3-5 ч

В третьей главе разработаны и усовершенствованы неразрушающие методы, позволяющие проводить диагностирование состояния металла труб и электрохимические методы ранжирования грунтов по вероятности развития процессов КРН. Для определения критериев оценки состояния металла труб и ранжирования их поврежденности при КРН наиболее подходящим является комплекс неразру-шающих методов определения твердости (микротвердости) и магнитных параметров металла труб. Однако результатов исследований твердости по оценке изменений в поверхностных слоях трубных сталей в результате их поврежденности по механизмам КРН недостаточно. К тому же определение твердости по Бринел-лю вдавливанием шара является интегральным методом оценки, которым невозможно установить локализованные структурные изменения при КРН. Наиболее информативным оказался метод определения твердости пирамидой Виккерса, внедряемой в металл с малой нагрузкой, приближенной к микротвердости. Использовали ультразвуковой измеритель твердости УЗИТ-2М, (пр-во «Интротест» г. Екатеринбург), диапазон измерения твердости по Роквеллу 20-70 единиц с точностью до ±2, по Бринеллю в диапазоне 100-350.

Выполнены сравнительные исследования металла, примыкающего к области дефекта КРН и металла этой же трубы, расположенного на некотором удалении от дефекта. Исследовался металл как с аварийных труб, разрушенных по причине КРН, так и металл, отобранный из дефектных труб, удаленных из МГ по данным ВТД. Последние образцы более предпочтительны, так как они не подвергались критическому термическому и ударному механическому воздействию при разрушении очага аварии.

Первый пример - фрагменты металла, вырезанные по результатам ВТД из труб МГ Пунга-Ухта-Грязовец диаметром 1420 мм с толщиной стенки 16,8 мм из стали марки X 70. Дефекты КРН располагались в складках покрытия. Определение твёрдости выполнено на трех участках в бездефектной зоне металла (фоновые значения твердости) и трех участках на поврежденной КРН зоне металла. На всех образцах результаты единообразны, характерный пример показан на рис. 6.

Установлено, что в бездефектных зонах металла значения твердости более стабильны, чем на поврежденных участках в зоне трещины КРН. В зонах с трещинами КРН отмечены локальные участки как повышенной, так и пониженной твердости. Максимальные значения твердости, как правило, зарегистрированы непосредственно у трещины и до 37 % превышают средние величины.

Интервал НВ

г Интервал НВ

а) б)

Твердость. НВ

Номер измерения

в)

Рис. 6. Статистические распределения твердости в области трещины КРН (а), бездефектной области (б) и распределение твердости в перпендикулярном к

трещине направлении (в)

Максимальные значения твердости в бездефектных зонах выше средних значений не более чем на 8 %. Средние значения твердости в исследуемых сечениях не имеют существенных отличий ни в бездефектных зонах, ни в зонах с трещинами КРН.

Выполнен расчет статистических показателей для каждой выборки значений (гистограммы) твердости (табл. 1).

Таблица 1

Статистические показатели выборок значений твердости на образцах № 1-3

Статистические показатели Номер участка образца № 1 Номер участка образца № 2 Номер участка образца № 3

1 2 3 Кон. 1 2 3 Кон. 1 2 3 Кон.

Среднее 212 217 224 219 208 219 214 206 208 205 203 198

Ст. ошибка 1,4 2,1 2,3 0,8 1,2 3,1 2,9 1,0 1,1 1,5 0,9 0,8

Медиана 211 215 221 220 206 219 209 206 207 204 205 198

Мода 209 220 220 221 206 220 209 205 207 198 207 200

СКО 8,8 13,3 14,6 4,6 7,3 19,4 18,5 5,5 6,7 8,3 5,6 4,7

Дисперсия 77 178 212 21 53 375 343 30 45 69 31 22

Эксцесс 1,6 3,7 6,2 0,5 2,4 2,1 8,7 -0,3 3,7 1,3 0,8 4,9

Асимметрия 0,7 1,7 1,8 -0,9 1,0 -0,5 2,6 0,0 1,4 0,0 -1,0 1,3

Интервал 45 60 86 17 37 96 102 22 35 41 25 26

Минимум 195 200 195 209 193 159 192 195 196 182 188 189

Максимум 240 260 281 226 230 255 294 217 231 223 213 215

Анализ статистических характеристик подтверждает, что в бездефектных зонах твердость более стабильна в сравнении с зонами трещин КРН.

Мерами неоднородности (разброса, изменчивости) выборки твердости являются интервал разброса, стандартное отклонение, дисперсия, которые возрастают с ростом рассеяния твердости и уменьшаются при однородном состоянии. Пример распределения дисперсии выборок по участкам измерения твердости показан на рис. 7. Очевидно, что дисперсия выборок твердости принимает минимальные значения в диапазоне 21-30 на участках контрольных измерений образцов в неповрежденной зоне. Минимум дисперсии 31 на поврежденных участках с трещинами КРН установлен на участке № 3 образца № 3.

Максимальное значение дисперсии на этом же образце составляет 69, прирост дисперсии по отношению к контрольной зоне составляет 2,2 раза. Гораздо более заметная разница в величинах дисперсий твердости поврежденной КРН и неповрежденной областей металла наблюдается на образцах № 1 и 2. Максимальные значения показателя составляют 212 и 375, отношения к минимальному значению 10 и 12,5 раз, соответственно.

Таким образом, увеличение дисперсии в зонах, поврежденных КРН, свидетельствует, с одной стороны, о снижении твердости наименее прочных фаз за счет образования структурных нарушений сплошности (микродефектов), с другой - об увеличении твердости прочных фаз за счет деформационного старения или о совместном действии обоих явлений.

Дисперсия, НВ

Номер участка измерений НВ Рис. 7. Распределение дисперсии твердости по участкам измерений на образцах № 1-3

Так как трещины КРН ориентированы в большинстве случаев вдоль продольной оси трубы, можно предположить, что механические свойства металла труб в месте образования трещины КРН в направлении по окружности трубы характеризуются локальным ухудшением.

При этом свойства металла труб в продольном направлении труб гораздо стабильнее, что доказывается результатами механических испытаний. Для исследования этой неоднородности использовался магнитный метод измерения коэрцитивной силы Нс.

Наиболее важным является то, что определение коэрцитивной силы дает возможность исследовать свойства в определенном направлении трубы. Это связано с тем, что параметр определяется в процессе намагничивания локального участка металла на поверхности трубы между двумя разнесенными обкладками электромагнита. Соответственно, направление намагничивания будет соответствовать тому направлению, в котором производится оценка свойств металла трубы.

Исследования проводились на образцах металла, отобранных из аварийно-разрушенных труб. Измерялась коэрцитивная сила с помощью прибора КРМ-ЦК-2М, выпускаемого фирмой «Специальные Научные Разработки» совместно с МНПО «Спектр» (г. Москва). Диапазон измерения коэрцитивной силы 1-20 А/см с погрешностью не более 5%.

Измерения проводились в трех точках образцов металла, расположенных вдоль кромки очага аварийного разрушения (точки № 1-3, удаление по нормали к линии разрушения не более 30 мм), а также в одной точке (№ 4) на удалении не менее 300 мм от очага, считая это место как неповрежденный металл. Измерялась коэрцитивная сила параллельно линии разрушения (характеристика продольных

свойств) и перпендикулярно линии разрушения (характеристика поперечных свойств).

Рассчитывалась анизотропия коэрцитивной силы (АКС) как разность средних величин коэрцитивной силы вдоль и поперек оси трубы по формуле:

— — Н"

ДНс = Н" - Н"р и как их отношение ДНс Наиболее показательным является

Нс

пример исследования образца из трубы 1220x12 мм, сталь 17Г1С, производства Челябинского трубопрокатного завода на участке 1105 км аварийного разрушения по причине КРН 02.08.2002 г. МГ Ухта - Торжок - 2 в Мышкинском ЛПУ МГ ООО «Севергазпром» (рис. 8).

Среди рассмотренных точек № 1-3 отметим точку № 2, расположенную напротив очага разрушения и характеризующуюся максимальными значениями, измеренными на наружной поверхности трубы 4,6 А/см (вдоль) и 5,2 А/см (поперек). Продольные значения в очаге и в основном металле отличаются не существенно, а поперечные, напротив, значительно. Анизотропия неповрежденного металла имеет отрицательные значения и на наружной, и на внутренней поверхности образца. Отношение АКС принимает значения, меньшие единицы. Напротив, вдоль кромки разрушения анизотропия на обоих образцах положительна, а отношение АКС превышает единицу. В месте очага разрушения анизотропия параметра максимальна и принимает значения до 0,8 А/см при отношении АКС до 1,2.

Таким образом, экспериментально получен диагностический критерий предрасположенности металла труб к КРН, заключающийся в определении коэрцитивной силы металла на наружной поверхности трубы вдоль и поперек продольной оси газопровода и расчете ее анизотропии.

При нормальном неповрежденном состоянии металла коэрцитивная сила вдоль оси трубы равна или несколько превышает ее величину, измеренную поперек оси трубы, соответственно анизотропия показателя не превышает единицу. При изменении свойств металла, способствующих развитию трещин КРН, происходит увеличение значений коэрцитивной силы, измеренных поперек оси трубы при сохранении или уменьшении величины, измеренной вдоль оси трубы. Полученные значения коэрцитивной силы являются диагностическим критерием критического изменения структуры металла.

Поэтому метод определения коэрцитивной силы рекомендуется для трассового диагностирования металла труб в шурфах с целью выявления труб, металл которых имеет структуру, не характерную для трубных сталей и предрасположенную к КРН.

Другим найденным критерием состояния металла является различие показателей анизотропии коэрцитивной силы, определенное на наружной и внутренней поверхности трубы. С увеличением данного показателя вероятность образования трещин КРН по состоянию материала труб возрастает. Однако необходимость измерений с внутренней поверхности трубы ограничивает использование данного критерия на действующих газопроводах. Данный критерий рекомендован для отбраковки труб, демонтированных из газопровода после эксплуатации и предполагаемых для повторного использования при ремонтах МГ.

Рис. 8. Распределение коэрцитивной силы с наружной (а) и внутренней (б) стороны образца и ее анизотропии (в, г)

Для ранжирования грунтов по вероятности протекания процессов КРН определялся их химический состав. Грунты исследовались по следующим показателям: влажности, рН, содержанию ионов карбонатов и бикарбонатов, ионов хлора, ионов сульфида, ионов кальция и магния. Для определения ионного состава применялись анализаторы жидкости многопараметрические Экотест 2000. Зависи-

мость числа аварийных разрушений МГ по причине КРН от содержания отдельных ионов в грунтовых водах приведено на рис. 9, а.

Большое число аварий установлено при суммарном содержании ионов кальция и магния менее 50 мг/кг. То есть, увеличение общей жесткости воды приводит к уменьшению числа аварий, произошедших по механизму КРН. Поэтому для уточнения характеристик процесса в отобранных пробах грунта был реализован электрохимический метод поляризационных кривых. Использовалось следующее оборудование: потенциостат-гальваностат I PC-pro; персональный компьютер; рабочий электрод; вспомогательный электрод; электрод сравнения. Метод был усовершенствован путем разработки зондового устройства, которое позволило проводить электрохимическое тестирование грунтовых вод непосредственно на трассе газопровода (рис. 9, б).

Число аварий, шт.

0 0-50

50-

100-150 200-300 400-500 100 150-200 300-400 Содержание ионов, мг/кг

а) б)

1 - ионы кальция и магния, 2 - ионы хора, 3 - ионы сульфата, 4 - ионы гидрокарбонатов, 5 - корпус; 6 - стальная пластина; 7 - пористая мембрана; 8 - винт; 9 - вспомогательный электрод (графитовый); 10 - соединительные провода; 11 - стальное крепежное кольцо; 12 - крышка; 13 - медный электрод; 14 - полость для концентрированного раствора СиЭС^

Рис. 9. Число аварий по причине КРН (1995-2004 гг.) в зависимости от содержания ионов в грунтовых водах (а) и конструкция электрохимического зонда (б)

Разработана методика комплексного диагностирования и мониторинга процессов КРН (рис. 10).

Назначение участков для диагностирования проводится на основе анализа имеющейся информации по типам грунта, изоляции, уровня грунтовых вод (УГВ), аварийности, номенклатуре труб по типам и маркам сталей, наличию фактических дефектов КРН по ВТД.

Предложения по дополнительной диагностике

Рис. 10. Схема выполнения мониторинга стресс-коррозионного состояния МГ

Диагностирование изоляционных покрытий проводится путем выявления дефектов, характерных для КРН:

а) сквозные дефекты покрытия, образованные в продольных складках полимерных лент на перекрытии слоев, имеющие характеристики: положение на окружности МГ 3-5 и 7-9 ч, радиус дефекта 0,05<Яд<0,2 м, расстояние между дефектами кратно 0,5-0,7 м;

б) сквозные дефекты покрытия, образованные в отслаивании полимерных лент на перекрытии слоев, имеющие аналогичные характеристики и положение на окружности МГ 5-7 ч.

Диагностирование электрохимических условий проводится путем проверки потенциалов поляризации катодной защиты на соответствие нормативным требованиям. Ранжируется грунт по вероятности развития процессов КРН по табл. 2.

Таблица 2

Ранжирование вероятности КРН по параметрам поляризационных кривых

Вероятность КРН Угловой коэффициент поляризационной кривой, В Потенциал коррозии, В (н.в.э.)

Ьа Ьк

Низкая 0,05 0,1-0,12 минус 0,44

Высокая 0,1 0,2-0,35 минус 0,5-0,6

На заключительном этапе диагностирования проводится оценка состояния металла труб в шурфах неразрушающими методами определения твердости и коэрцитивной силы. Измеряется коэрцитивная сила по окружности трубы в 12 точках с равным шагом вдоль и поперек продольной оси трубы. Твердость определя-

ется в 4 точках по 50 измерений в каждой. Оценка коэрцитивной силы выполняется с учетом максимальных значений и градиентов их изменения по окружности трубы, определяемых как разность между максимальным и минимальным значениями, приведенная к расстоянию между точками измерения. Проводится ранжирование опасности развития процессов КРН по установленным параметрам анизотропии коэрцитивной силы и дисперсии твердости по табл. 3.

Таблица 3

Ранжирование вероятности КРН по параметрам анизотропии коэрцитивной силы и дисперсии твердости

Вероятность развития КРН Максимальное значение ДНС по окружности трубы, А/см Максимальный градиент изменения ОДНс, А/см2 Дисперсия твердости, ед. НВ

низкая Менее 0,5 Менее 0,002 25

средняя 10,5-1,0 0,002-0,005 50

повышенная 1,0-1,5 0,005-,001 150

высокая Более 1,5 более 0,01 300

В четвертой главе представлена методика моделирования КРН и аттестации средств и методов диагностирования дефектов КРН газопроводов. Для воспроизведения трещин, подобных КРН, проводилось их изготовление путем имитации растягивающих напряжений, коррозионной среды, состояния структуры и поверхности трубной стали, электрохимических условий.

Использовались криволинейные образцы, вырезанные по окружности трубы без их механической правки. Нагрузка прикладывалась так, чтобы остаточные растягивающие напряжения, возникающие на внешней поверхности трубы при ее изготовлении, получали приращение (рис. 11, а). Механически не очищалась и не выравнивалась наружная поверхность образца. Для инициирования развития трещины на образце выбиралась заготовка металла с поверхностью, предрасположенной к образованию трещин. Использовался фрагмент металла из трубы с места аварийного разрушения МГ по причине КРН. При этом в средней части рабочего образца выбиралась область металла с измененной структурой, что определялось по дисперсии твердости и анизотропии коэрцитивной силы. Условия для начального роста и дальнейшего развития трещины обеспечивались путем создания на поверхности образца электрохимической неоднородности, сосредоточенной на структурных дефектах металла и в вершине трещины. Для создания электрохимической нестабильности попеременно накладывалась анодная и катодная поляризация на образец. К образцу крепилась электролитическая ванна для обеспечения контакта образца с коррозионно-активной средой в рабочей области (рис. 11, б). Было выявлено, что статическое нагружение не дает однозначного образования трещин. Образование трещин происходит под действием растягивающих циклически изменяющихся нагрузок, сосредоточенных во внешней поверхности образца.

1 - электродвигатель, 2 - эксцентрик, 3 - основание, 4 - образец, 5 - балка, 6 - нагружающий болт, 7 - зажим, В - индикатор часового типа, 9 - источник постоянного тока, 10 -электролитическая ванна, 11 - электрод сравнения, 12 - вспомогательный электрод (анод).

Рис. 11. Устройство для создания переменных напряжений изгиба (а) и электролитическая ванна (б)

При выборе заготовок для изготовления образцов учитывали также предрасположенность к КРН определенных марок трубных сталей, например, труб, прошедших термическое упрочнение. В ходе моделирования трещины применялся ультразвуковой метод контрольных измерений глубины трещины непосредственно в ходе ее изготовления (рис. 12).

1 — образец, 2 — трещина, 3 - ПЭП-излучатель, 4 - ПЭП-приемник, 5 - дифрагированный сигнал с вершины трещины (время регистрации 12), 6 - опорный (донный) сигнал (время регистрации 11), Д/ - задержка сигнала.

Рис. 12 Схема измерения глубины трещины ультразвуковым зеркальным

методом

Высота трещины определялась по задержке времени Л между сигналом, дифрагированным на конце трещины и опорным сигналом отраженным от рабочей поверхности образца из выражения:

где И - глубина трещины, с - скорость ультразвука в образце, I - расстояние между ПЭП, - время регистрации опорного сигнала, ?2 время регистрации дифрагированного сигнала.

Разработана и реализована методика изготовления образцов-имитаторов трещин с применением нагружающего устройства и электрохимического воздействия модельных сред, рекомендуемая для опытно-исследовательской отработки и аттестации методик дефектоскопического контроля. Для калибровки средств и методов диагностирования дефектов КРН на МГ разработана номенклатура стандартных образцов с имитаторами трещин КРН, позволяющая установить зависимости между показаниями прибора и измеряемыми характеристиками трещины

Таким образом, разработана методическая основа по отработке и аттестации средств и методов обследования и технического диагностирования эксплуатируемых газопроводов, работающих в условиях КРН, позволяющая повысить качество и информативность диагностирования, достигаемых за счет внедрения комплекса мероприятий, направленных на отработку, адаптацию и аттестацию используемых методов.

1. Разработана комплексная методика и критерии ранжирования стресс-коррозионных условий газопроводов и диагностический алгоритм ее реализации, основанный на анализе номенклатуры эксплуатирующихся труб, имеющихся дефектов КРН в коридоре трассы, диагностировании характеристик грунтов и дефектов изоляционных покрытий, характерных для КРН, состоянии металла труб.

2. Разработана научно-методическая система идентификации и классификации влияющих факторов при аварийных разрушениях по причине КРН на основе комплекса методов лабораторных исследований металла из аварийно-разрушенных труб, трассовых обследований состояния защитных покрытий, ЭХЗ, грунтов и стендовых испытаний поврежденных труб.

3. Обоснованы критерии оценки накопленной поврежденности металла труб при КРН на основе использования комплекса диагностических методов, включая многократное определение твердости с использованием статистического анализа и измерение анизотропии коэрцитивной силы, позволяющих установить наличие и уровень ухудшения свойств металла труб, способствующих развитию

4. Разработаны методика и критерии диагностирования грунтов и грунтовых вод по трассе газопроводов по их влиянию на процессы КРН электрохимическим методом, заключающиеся в снятии поляризационных кривых, как на пробах

(1)

КРН.

Основные выводы:

КРН.

отобранного грунта, так и в трассовых условиях с помощью предлагаемого зондирующего устройства.

5. Экспериментально обоснована методика воспроизведения трещин КРН, основанная на выборе металла труб, предрасположенных к растрескиванию, воздействию растягивающих циклических нагрузок, сосредоточенных во внешней поверхности криволинейного образца, электрохимическом воздействии, рекомендуемая для опытно-исследовательской отработки и аттестации методик дефектоскопического контроля.

6. Для отработки и аттестации средств и методов диагностирования дефектов КРН на МГ предложена номенклатура стандартных образцов с имитаторами трещин КРН, позволяющая установить калибровочные зависимости между параметрами и настройками приборов и измеряемыми характеристиками трещины КРН, в целом повысить качество и информативность диагностирования.

7. По результатам работы разработаны стандарты организации (Рекомендации) ОАО «Газпром»: «Руководство по организации системы мониторинга стресс-коррозионных процессов на трассах действующих и проектируемых магистральных газопроводов», «Методические указания по отработке и аттестации средств и методов характерных дефектов газопроводов», «Инструкция по обследованию и определению стресс-коррозионного (технического) состояния технологических перемычек и участков магистральных газопроводов между охранными кранами». Стандарты внедрены при диагностировании МГ Пунга-Ухта-Грязовец, Ухта-Торжок, Пунга-Вуктыл-Ухта общества «Газпром трансгаз Ухта». В результате установлены участки газопроводов, требующие проведения комплексного ремонта, включая отбраковку и замену поврежденных КРН труб.

8. По результатам промышленного внедрения работ по диагностированию газопроводов общества «Севергазпром» в 2003-2007 гг. получен экономический эффект порядка 30 млн. руб., обусловленный снижением материальных затрат на диагностирование поврежденных КРН участков газопроводов за счет применения оптимизированной технологии диагностирования, позволяющей сократить объемы шурфования и выбраковки труб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Нефедов C.B., Соловей В.О. Напряженное состояние газопровода как основной фактор безопасности // В сб. науч. тр. ВНИИГАЗ. - 2004. - С. 86-89.

2. В.О. Соловей Анализ аварийности и безопасность газопроводов // В сб. науч. тр. ВНИИГАЗ. - 2004. - С. 35-37.

3. Соловей В.О. Анализ безопасной эксплуатации северных газопроводов с учетом воздействия грунтов // Наука и техника в газовой промышленности. -2007.-№3,-С. 74-78.

4. Александров Ю.В., Соловей В.О., Свирида М.М., Кузьбожев A.C. Напряженно-деформированное состояние газопровода, приводящее к аварийному разрушению // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2009. - № 7.-С. 42-45.

5. Александров Ю.В., Соловей В.О., Свирида М.М., Кузьбожев A.C. Задачи мониторинга напряженно-деформированного состояния газопроводов на потенциально-опасных по признакам КРН участках трассы // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2009. - № 7. -С. 46-50.

6. Александров Ю.В., Соловей В.О., Свирида М.М., Кузьбожев A.C. Предотвращение экологических нарушений в притрассовой зоне путем прогнозирования аварий на газопроводах по причине КРН // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. -2009. - № 7. -С. 51-55.

7. Соловей В.О., Кузьбожев A.C., Шкулов С.А. Методы моделирования коррозионного растрескивания под напряжением с контролем роста трещин на образцах // Контроль. Диагностика. -2010. - № 7. -С. 51-55.

8. Яковлев А .Я., Воронин В.Н., Алейников С.Г., Соловей В.О. Стресс-коррозия на магистральных газопроводах. - Киров: ОАО Кировская областная типография, 2009. - 320 с.

Подписано к печати «11» ноября 2010 г. Заказ № 3725 Тираж 100 экз. 1 уч.- изд.л. ф-т 60x84/16

Отпечатано в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» по адресу 142717, Московская область, Ленинский р-н, п. Развилка, ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Соловей, Валерий Олегович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КРН ПОДЗЕМНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ.

1.1. Анализ влияющих факторов, вызывающих КРН.

1.1.1. Сущность коррозионного растрескивания под напряжением.

1.1.2. Влияние напряженно-деформированного состояния газопровода на КРН.

1.1.3. Чувствительность КРН к температуре.

1.1.4. Анализ влияния грунтов на КРН.

1.1.5. Коррозионная среда и электрохимические условия.

1.1.6. Связь проявлений КРН со сварными швами труб.

1.1.7. Влияние состояния структуры трубных сталей на их стойкость к КРН.

1.2. Классификация механизмов КРН в зависимости от параметров внешней среды

1.2.1. КРН газопроводов, инициируемое водородом.

1.2.2. Коррозионное растрескивание.

1.3. Обзор известных методик диагностирования КРН.

1.3.1. Анализ методов оценки изменений механических и физических свойств материала труб при КРН.

1.3.2. Анализ достоверности дефектоскопических методов диагностики КРН.

1.3.3. Анализ системного подхода по мониторингу процессов КРН на линейной части МГ

1.4. Постановка цели и задач исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯЮЩИХ НА КРН ФАКТОРОВ ПРИ АВАРИЙНЫХ РАЗРУШЕНИЯХ ГАЗОПРОВОДОВ.

2.1. Анализ общей статистики аварий по механизму КРН на МГ ООО «Газпром Трансгаз Ухта».

2.2. Методы исследования влияющих факторов аварийных разрушений по причине КРН

2.3. Анализ характерных признаков разрушенных по причине КРН труб и марок сталей.

2.4. Анализ влияния типа грунтов и уровня грунтовых вод места аварийных разрушений газопроводов по причине КРН.

2.5. Анализ влияния напряженно-деформированного состояния на аварийность по причине КРН.

2.6. Исследование характерных дефектов полимерных покрытий, приводящих к КРН

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КРН НА УЧАСТКАХ ГАЗОПРОВОДОВ.

3.1. Диагностирование состояния металла труб газопроводов при КРН по твердости с малой нагрузкой и коэрцитивной силе.

3.2. Исследование изменений свойств металла с фактическими трещинами КРН по твердости.

3.3. Исследование твердости на аварийно-разрушенных трубах по причине КРН

3.4. Исследование магнитных свойств на аварийно-разрушенных трубах по причине КРН

3.5. Методика электрохимического диагностирования грунтов по трассе газопроводов.

3.6. Разработка методики комплексного диагностирования и мониторинга участков газопроводов для прогнозирования КРН.

3.6.1. Цель и задачи системы мониторинга стресс-коррозионных процессов на магистральном газопроводе.

3.6.2. Организация и выполнение системы мониторинга стресс-коррозионных процессов.

3.6.3. Методика определения перечня потенциально опасных участков коррозионного растрескивания под напряжением.

3.6.4. Порядок и состав работ комплексного обследования и приборной диагностики потенциально опасных участков.

3.6.5. Методика ранжирования грунта и грунтовых вод в отношении вероятности КРН

3.6.6. Методика выполнения мониторинга напряжений в металле труб.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК МОДЕЛИРОВАНИЯ КРН И АТТЕСТАЦИИ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ КРН ГАЗОПРОВОДОВ.

4.1. Методика изготовления образцов с имитаторами дефектов КРН.

4.2. Диагностирование изменения свойств металла образцов при моделировании трещин КРН.

4.3. Методика диагностирования роста трещины КРН при ее имитационном изготовлении.

4.4. Методика изготовления и номенклатура стандартных образцов с имитаторами трещин КРН.

4.5. Порядок настройки и аттестации средств и методов диагностики дефектов КРН.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оценка работоспособности газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением"

Наиболее точным методом диагностирования дефектов КРН на протяженных участках МГ без их откапывания является внутритрубная дефектоскопия (ВТД) [50]. Однако, в ряде случаев дефекты КРН не выявляются ВТД, что обусловлено структурными особенностями дефектов КРН, препятствующими его обнаружению. В частности, трудно выявляются скопления коротких продольных трещин с малым раскрытием их кромок, что снижает интенсивность магнитных полей рассеяния над дефектом и, соответственно, возможность их регистрации. Известно, что реальный пороговый уровень обнаружения подобных дефектов методами ВТД составляет 14-20 % от толщины стенки трубы [49].

Это означает, что в условиях нестабильного роста трещин КРН необходимо в первую очередь выявить очаги их зарождения глубиной до 20 % от толщины стенки трубы и не допустить развитие трещин на закритическую глубину более 40-50 %, которая приводит к аварийным ситуациям [66].

Известно, что к основным факторам, которые влияют на развитие стресс- . коррозионных дефектов в трубах МГ, относятся: нарушения изоляции в виде сдвига, отслаиваний, локально неэффективная катодная защита [73], коррозионная активность грунтов [75], вариация внутреннего давления газа, знакопеременные напряжения от сезонных деформаций почв, определенные категории и марки сталей труб [65]. Эти факторы требуют контроля и учета при организации мониторинга процессов КРН на МГ. Существуют различные методики прогнозирования и трассового диагностирования процессов КРН, авторы которых делают акцент на одном - двух влияющих факторах, например, водотоках [68], переменном уровне грунтовых вод [74] и т.д. Однако методов их количественных оценок не разработано, а другие влияющие факторы не рассматриваются.

Поэтому в целях своевременного выявления и устранения дефектов КРН их диагностирование должно основываться на системе комплексного мониторинга. Следует подчеркнуть особенности комплексного диагностирования процессов КРН на протяженных участках МГ, характеризующиеся сложными и многообразными взаимосвязями и формами проявления. Изучение воздействующих факторов этих процессов отдельно друг от друга делает невозможным выявление зависимостей взаимодействия этих факторов, достоверную оценку и прогноз их развития. Это требует организации наблюдения и измерений качественно разнородных по физической природе признаков и параметров, характеризующих стресс-коррозионное состояние МГ, что предопределяет необходимость комплексного применения, как в методическом, так и в техническом аспекте широкого круга диагностических методов [66, 67].

Также, в этой связи важным также является вопрос отработки средств и методы диагностирования дефектов КРН на типовых образцах. Однако применительно к трещинам КРН методы адаптированы недостаточно. Не выделены и не обоснованы наиболее эффективные и точные методы измерения глубины трещин, отсутствует система отработки и стандартизации методов на стандартных образцах, не разработаны простые способы получения трещин заданных размеров в образцах.

Задачи исследования:

- разработать критерии оценки состояния металла труб и ранжирования их поврежденное™ при КРН комплексом неразрушающих методов;

- разработать методику и критерии ранжирования грунтов по трассе газопроводов по их влиянию на процессы КРН;

- разработать методику комплексного диагностирования и мониторинга стресс-коррозионных факторов, позволяющую ранжировать участки газопроводов по вероятности КРН.

Научная новизна:

Разработана комплексная методика и критерии ранжирования стресс-коррозионных условий газопроводов и диагностический алгоритм ее реализации, основанный на анализе номенклатуры эксплуатирующихся труб по маркам сталей, диагностировании электрохимических характеристик грунтов по увеличению угловых коэффициентов анодной Ьа от 0,05 до 0,1, катодной Ьк от 0,1-0,12 до 0,2-0,35 поляризационной кривой, потенциала коррозии (н.в.э.) от минус 0,44 В до 0,5-0,6 В, состояния металла труб и дефектов изоляционных покрытий, характерных для КРН.

Экспериментально обоснована методика воспроизведения трещин КРН, основанная на выборе металла из труб, преимущественно с термическим упрочнением, имеющих поверхностные коррозионные повреждения, сформированные в гофрах полимерных лент, что дает эффект повышения чувствительности к концентрации напряжений и снижения трещиностойкости не менее чем на 25%.

Экспериментально на образцах установлены параметры режима циклического растяжения-изгиба с асимметрией цикла И 0,5-0,85 при сттах = 0,85сто,2, с концентрацией напряжений во внешней поверхности образца, имеющего оригинальную кривизну трубы, и нестационарного электрохимического воздействия со сменой полярности и амплитудой до 5 В, при которых в образцах из сталей 14Г2САФ, Х-70 с поверхностным изменением свойств, с вероятностью 0,75 происходит образование трещин КРН;

Экспериментально на образцах из аварийно-разрушенных и содержащих дефекты КРН труб получены критерии накопленной поврежденное™ металла труб при КРН на основе статистического анализа многократных определений твердости по превышению дисперсии более 50 НВ2, и анизотропии коэрцитивной силы более 1,1, позволяющие установить наличие и уровень ухудшения свойств металла труб, способствующих развитию КРН.

Защищаемые положения:

- методика воспроизведения трещин КРН на образцах из труб, позволяющая изготовить имитаторы реальных дефектов заданных размеров;

- обоснование критериев диагностирования состояния металла труб комплексом неразрушающих методов, позволяющих провести отбраковку труб и ранжировать их по-врежденность при КРН;

Практическая ценность работы заключается в разработке стандартов (Рекомендаций) ОАО «Газпром» «Руководство по организации системы мониторинга стресскоррозионных процессов на трассах действующих и проектируемых магистральных газопроводов», «Методические указания по отработке и аттестации средств и методов характерных дефектов газопроводов», «Инструкция по обследованию и определению стресс-коррозионного (технического) состояния технологических перемычек и участков магистральных газопроводов между охранными кранами».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- Всероссийской научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (г. Тюмень, 2007 г.);

- Международной конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее» (GTS-2009), г. Москва, 2009 г.;

- Международной конференции «Еврокорр-2010», г. Москва, 2010 г.;

- Международной конференции EPMI-2010, г. Ухта.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 201 страницу текста, 89 рисунков, 24 таблицы и список литературы из 150 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Соловей, Валерий Олегович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1) Предложена комплексная методика и критерии ранжирования стресс-коррозионных условий газопроводов и диагностический алгоритм ее реализации, основанный на анализе номенклатуры эксплуатирующихся труб, имеющихся дефектов КРН в коридоре трассы, диагностировании характеристик грунтов и дефектов изоляционных покрытий, характерных для КРН, состоянии металла труб.

2) Разработана система идентификации и классификации влияющих факторов при аварийных разрушениях по причине КРН, даны количественные оценки, позволяющие выделить основные критерии и показатели, которые необходимо диагностировать при прогнозировании КРН.

3) Введены критерии накопленной поврежденности металла труб при КРН на основе использования комплекса диагностических методов, включая многократное определение твердости с использованием статистического анализа и измерение анизотропии коэрцитивной силы, позволяющих установить наличие и уровень ухудшения свойств металла труб, способствующих развитию КРН.

4) Разработана методика и критерии диагностирования грунтов по трассе газопроводов по их влиянию на процессы КРН электрохимическим методом, заключающаяся в снятии поляризационных кривых, как на пробах отобранного грунта, так и в трассовых условиях с помощью предлагаемого зондирующего устройства.

5) Экспериментально обоснована методика воспроизведения трещин КРН, основанная на выборе металла труб, предрасположенных к растрескиванию, приложении растягивающих циклических нагрузок, сосредоточенных во внешней поверхности криволинейного образца, электрохимическом воздействии, рекомендуемая для опытно-исследовательской отработки и аттестации методик дефектоскопического контроля.

6) Для отработки, аттестации и калибровки средств и методов диагностирования дефектов КРН на МГ разработана номенклатура стандартных образцов с имитаторами трещин КРН, позволяющая установить зависимости между показаниями прибора и измеряемыми характеристиками трещины КРН, в целом повысить качество и информативность диагностирования.

7) По результатам работы разработаны стандарты организации (Рекомендации) ОАО «Газпром» «Руководство по организации системы мониторинга стресс-коррозионных процессов на трассах действующих и проектируемых магистральных газопроводов», «Методические указания по отработке и аттестации средств и методов характерных дефектов газопроводов», «Инструкция по обследованию и определению стресскоррозионного (технического) состояния технологических перемычек и участков магистральных газопроводов между охранными кранами».

8) Разработанные стандарты внедрены при проведении диагностирования МГ Пунга-Ухта-Грязовец, Ухта-Торжок, Пунга-Вуктыл-Ухта общества «Газпром трансгаз Ухта». В результате установлены участки газопроводов, требующие проведения комплексного ремонта, включая отбраковку и замену поврежденных КРН труб.

9) По результатам промышленного внедрения работ по диагностированию газопроводов общества «Севергазпром» в 2003-2007 гг. получен экономический эффект порядка 30 млн. руб., обусловленный снижением материальных затрат на диагностирование поврежденных КРН участков газопроводов за счет применения оптимизированной технологии диагностирования, позволяющей сократить объемы шурфования и выбраковки труб.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Соловей, Валерий Олегович, Москва

1. Абдуллин И.Г. Влияние состояния поверхности и защитных покрытий МГ на склонность к КРН / Тезисы докл. науч.-практ. конф. «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти и газа». Уфа: Транстэк, 2006. -С.91-93.

2. Абдуллин И.Г., Гареев А.Г. Магистральные газопроводы: особенности проявления КРН //Физика металлов. 1992. - № 6. - С. 18-20

3. Агиней Р.В. Кузьбожев A.C. Особенности контроля технического состояния газопроводов по коэрцитивной силе металла // Контроль. Диагностика 2006 - № 1 - С. 18-24.

4. Агиней Р.В., Кузьбожев A.C. Оценка напряжённого состояния стальных трубопроводов по анизотропии магнитных свойств металла // Контроль. Диагностика -2004 № 8 - С. 22 - 24.

5. Агиней Р.В., Кузьбожев A.C., Богданов Н.П. Применение магнитного метода для оценки напряжённого состояния стальных конструкций // Вестник Самарского гос. тех. ун-та. / Сер. Физико-математические науки. Вып. 27 . 2004. - С. 95-97.

6. Агиней Р.В., Теплинский Ю.А., Кузьбожев A.C. Применение коэрцитиметрического метода для оценки микроструктуры стали 17Г1С // Контроль. Диагностика 2005 - № 1. - С.

7. Адаптация современных магнитометрических систем к оценке напряжен-ного состояния трубопроводов / Ю.А. Теплинский, Р.В. Агиней, A.C. Кузьбожев и др. // В сб. докл. 14-й Межд. Дел. встречи «Диагностика-2004». М.: ООО «ИРЦ Газ-пром», 2004. -165-169.

8. Ажогин Ф.Ф. Коррозионное растрескивание высокопрочных сталей. М.: Металлургия, 1970. - 100 с.

9. Алимов C.B., Долгов И.А., Горчаков В.Д., Сурков Ю.П., Сурков А.Ю., Рыбалко В.Г. Диагностика коррозионного растрескивания газопроводов. Екатеринбург, ИФМ УрО РАН, 2004,- 84 с.

10. Антонов В.Г., Арабей А.Г., Воронин В.Н., Долгов И.А., Кантор М.М., Кношински 3., Сурков Ю.П. Коррозионное растрескивание под напряжением труб МГ: Атлас. М.: Наука. -2006. -104 с.

11. Антонов В.Г., Балдин A.B., Галиуллин З.Т. и др. Исследование условий и причин коррозионного растрескивания труб магистральных газопроводов. М.: ВНИИЭгазпром, 1991.-С. 100-105

12. Антонов В.Г., Кантор М.М., Яковлев С.Е. Стресс-коррозионные разрушения магистральных газопроводов// Материалы совещаний, конференций, семинаров. М.: ИРЦ Газпром, 1995.-С. 117-119

13. Анучкин М.П., Горицкий В.Н., Мирошниченко Б.И., Трубы для магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1986. - 231 с.

14. Арчаков Ю.И. Водородоустойчивость стали. М.: Металлургия, 1978. - 120 с.

15. Асадуллин М.З., Усманов P.P., Аскаров P.M. Коррозионное растрескивание труб магистральных газопроводов// Газовая промышленность. 2000. - № 2. - С. 38-39

16. Банных O.A., Блинов В.М., Березовская В.В.и др. Влияние мартенситного превращения в Fe-Cr-N сплавах на их коррозионное растрескивание под напряжением / Металлы. 2005. - №4. - С.26-31.

17. Болотов A.C., Розов В.Н., Коатес К., Васильев Г.Г., Клейн В.Н. Коррозионное растрескивание на магистральных газопроводах// Газовая промышленность. 1994. - № 6. - С. 12-14

18. Будзуляк Б.В. Обеспечение надежности работы газотранспортной системы ОАО «Газпром» на стадии развития газопроводов / Сб. докл. 16-ой междунар. деловой встречи Диагностика-2006, Сочи, апр.2006 . М.: ИРЦ Газпром, 2006. - С. 9-15.

19. Быков В.Ф., Доронина М.А., Лазаренко М.А. Коррозионная ситуация на трубопроводах Западной Сибири// Газовая промышленность. 1999. - № 3. - С. 55-56

20. Вандер-Калш Э./Доклад о коррозионном растрескивании в растворах карбонатов//Сб. трудов Советско-германского симпозиума по разрушению трубопроводов. М., 1989 г. - С. 170 - 180

21. Василенко И.И., Мелехов Р.К. Коррозионное растрескивание сталей. Киев: Наукова Думка, 1987. - 120 с.

22. Волгина Н.И., Илюхина М.В., Сергеева Т.К. Изучение распределения водорода в аварийных трубах, разрушившихся в результате стресс-коррозии: 2-я Междунар. конфер. ВОМ 2. - Донецк, 1998. - С. 245.

23. Волгина Н.И., Сергеева Т.К. Остаточные напряжения и сопротивление стресс-коррозии металла прямошовных и спиральношовных труб. М.: ИРЦ Газпром, 1999. - С. 103-115

24. Волков A.A., Конакова М.А., Бурдинский Э.В. Автоматизация обработки данных для определения коррозионной активности грунта. / Практика противокоррозионной защиты. -2007. №1. - С.25-33.

25. Волков A.A., Конакова М.А., Волкова И.И. Некоторые вопросы коррозионного картирования трассы газопровода.- Ухта УГТУ - мат-лы науч.-техн. конф., сб. научных трудов, Ухта, апр. 2007.

26. Вороненко Б.И. Коррозионное растрескивание под напряжением низколегированных сталей. Критерии и методы испытаний // Защита металлов. 1997. -№2, т.ЗЗ. - С. 132-141.

27. ВРД 39-1.10-023-2001. Инструкция по обследованию и ремонту газопроводов, подверженных КРН, в шурфах. М.: ИРЦ Газпром, 2001.

28. ВРД 39-1.10-032-2001. Инструкция по классификации стресс-коррозионных дефектов по степени их опасности. М., 2001.

29. Герасимова Л.П., Ежов A.A. Изломы конструкционных сталей. М.: Металлургия, 1987. -265 с.

30. Глазов Н.П. Концепция выравнивания потенциалов на многониточных трубопроводах в условиях коррозионного растрескивания под напряжением// Защита от коррозии и охрана окружающей среды. 1995. - № 5. - С. 301-307.

31. Горкунов Э.С. Магнитные приборы контроля структуры и механических свойств стальных и чугунных изделий (обзор) //Дефектоскопия, 1992. №10. -С. 3-35.

32. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытания на растяжение. М.: Изд-во стандартов, 1984.

33. ГОСТ 22761-77. Металлы и сплавы. Методы измерения твердости по Бринеллю переносными твердомерами статического действия. М.: Изд-во стандартов, 1977.

34. ГОСТ 26423-85 Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотности остатка водной вытяжки. Введ. 1.01.1986 - М.: Изд-во стандартов, 1985.-27 с.

35. ГОСТ 26424-85. Почвы. Методы определения ионов карбоната и бикарбоната в водной вытяжке. Введ. 1.01.1986 — М.: Изд-во стандартов, 1985. -23 с.

36. ГОСТ 26425-85. Почвы. Методы определения иона хлорида в водной вытяжке.- Введ. 1.01.1986 М.: Изд-во стандартов, 1985. - 17 с.

37. ГОСТ 26428-85. Почвы. Методы определения кальция и магния в водной вытяжке. Введ. 1.01.1986 - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 19 с.

38. ГОСТ 26697-85 Контроль неразрушающий. Дефектоскопы магнитные. Общие требования.

39. ГОСТ 281-68-89. Почвы. Отбор проб. Введ. 1.01.1989 - М.: Изд-во стандартов, 2006. - 21 с.

40. ГОСТ 9.908-85. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. М.: Изд-во стандартов, 1985.

41. ГОСТ Р 51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. М.: Издательство стандартов, 1970.

42. Гринаф Д. Остаточные напряжения: Сб. статей / Под ред. В.Р. Осгуда. М.: ИЛ, 1957.-229 с.

43. Гутман Э.М. Механохимия металлов и защита от коррозии. М., 1981. - 120с.

44. Дедешко В.Н., Петров Н.Г., Харионовский В.В., Егоров И.Ф. Вопросы диагностики коррозионного состояния в Концепции Целевой программы./ Сб. докл. 16-ой междунар. деловой встречи Диагностика-2006, Сочи, апр.2006 . М.: ИРЦ Газпром, 2006.- С.74-79.

45. Дикий И.И., Процив И.М. О коррозионном растрескивании высокопрочных сталей в нейтральных средах// Защита металлов. 1992. - т.28, № 6. - С. 894-901.

46. Димов Л.А., Богушевская Е.М., Соломатина Т.М. Подземные трубопроводы: актуальные вопросы эксплуатации и ремонта//Газовая промышленность. 1994. - С. 1618

47. Долгов И .А., Горчаков В.А., Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г., Сурков А.Ю. Оценка изменения стресс-коррозионной повреждаемости по результатам повторной ВТД. // Дефектоскопия. 2007,- №1. - С.16-24.

48. Долгов И.А., Пахтусов C.B., Сурков Ю.П. Опыт проведения внутритрубной диагностики магистральных газопроводов ООО «Тюментрансгаз» И В сб. докл. 11-й Межд. Дел. встречи «Диагностика-2001». М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2001,- С. 119-124.

49. Долгов И.А., Сурков Ю.П. Опыт исследований и диагностики КРН МГ ООО «Тюментрансгаз» / Сб. м-лов НТС ОАО «Газпром». Екатеринбург, 1999. -С. 91-101.

50. Дрозд М.С. Определение механических свойств металла без разрушения. -М.: Металургия, 1965. -170 с.

51. Зикеев В.Н. Легирование и структура конструкционных сталей, стойкость сталей к водородному охрупчиванию//МиТОМ. 1982. - № 5. - С. 18-23

52. Иванцов О.М. Надежность магистральных трубопроводов. М.: КИИЦ "Нефтегазстройреклама", 1991. - 220 с.

53. Игнатенко В.Э., Маршаков А.И., Маричев В.А., Михайловский Ю.Н., Петров H.A. Влияние катодной поляризации на скорость коррозионного растрескивания трубных сталей // Защита металла. -2000, т-36. № 2. -С. 132-139.

54. Камаева С.С. Локальные коррозионные явления, сопряженные с воздействием микроорганизмов. М.: ИРЦ Газпром. - 1999. - 39 с.

55. Канайкин В.А. и др. Комплексная внутритрубная диагностика: современное состояние и перспективы развития. МГ / Сб. докл. 16-ой междунар. деловой встречи Диагностика-2006, Сочи, апр.2006 . М.: ИРЦ Газпром, 2006. - С. 69-79.

56. Карпенко Г.В. Прочность стали в коррозионной среде. Киев: Наукова Думка, 1963.-80 с.

57. Карпенко Г.В., Василенко И.И. Коррозионное растрескивание сталей. К.: Техника, 1971. - 110 с.

58. Кеше Г. Коррозия металлов. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1984. - 150 с.

59. Коваль В.П. Коррозионное растрескивание низколегированных сталей в сероводородсодержащих средах: Автореф. дис. канд. тех. наук. М., 1973.

60. Колачев Б.А., Габидуллин P.M. О формах проявления водородной хрупкости в металлах и сплавах//ФХММ. 1976. - № 5. - С. 3-10

61. Колотыркин Я.M., Фрейман Л.H. Роль неметаллических включений в коррозионных процессах // Коррозия и защита от коррозии. 1978. - № 6. - С. 5-48

62. Конакова М.А. Коррозионно-механические испытания трубных сталей / М.А. Конакова, Т.Н. Осенняя // Юбил. науч.-техн. сб., посвящ. 45-летию образов, инст. «Севернипигаз». Кн. 3. Транспорт газа. Ухта, 2005. - С. 65-71.

63. Конакова М.А., Волков A.A., Яковлев А.Я., Романцов C.B. Анализ влияния различных факторов на аварийные разрушения МГ7/ Ремонт, восстановление, модернизация. 2007,- №6. - С.7-12.

64. Конакова М.А., Теплинский Ю.А. Коррозионное растрескивание под напряжением трубных сталей. С.Пб.: Инфо-да, 2004. - 358 с.

65. Королев М.И., Волгина Н.И., Салюков В.В., Колотовский А.Н., Воронин В.Н. Определение участков газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением. // Ремонт, восстановление, модернизация. -2003.- №12. С.4-9.

66. Королев М.И., Волгина Н.И., Салюков В.В., Колотовский А.Н., Воронин В.Н., Романцов C.B. Современные технологии обследования магистральных газопроводов, подверженных КРН. // Ремонт, восстановление, модернизация. 2004.- №1. - С.29-34.

67. Коэрцитиметрический контроль трубопроводов в условиях двуосного напряженного состояния/ Р.В. Агиней, A.C. Кузьбожев, Ю. А. Теплинский и др. // Контроль. Диагностика 2005 - № 6 - С. 14-16.

68. Красовский А.Я., Красико В.Н. Трещиностойкость сталей магистральных трубопроводов. Киев: Наукова Думка, 1990. - 150 с.

69. Криминский И.Н. Влияние водорода на коррозионное разрушение металла трубопроводов / Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2007. - №12. - С. 41-42.

70. Кузнецов A.M., Зенцов В.Н., Кузнецов М.В., Рахманкулов Д.Л. Проблема аварийности катоднозащищенных трубопроводов// Газовая промышленность. -2001. № 1. - С. 17-18

71. Лисин В.Н., Спиридович Е.А., Пужайло А.Ф. Оптимизация методов выявления стресс-коррозии на МГ. // Газовая промышленность. 2004. - № 10. - С. 58-59.

72. Лубенский С.А. Электрохимическое поведение и стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением трубных сталей в грунтах с мест прокладки МГ// Защита металла. 2000. - № 1. - С. 164 -167

73. Лякишев Н.П., Кантор М.М., Воронин В.Н., Тимофеев В.Н., Шарыгин Ю.М. Исследование структуры металла газопроводов после их длительной эксплуатации./ Металлы. -2005. -№1. -С.3-16.

74. Мазур И.И., Иванцов О.М. Безопасность трубопроводных систем. М.:ИЦ "Елима".-2004. -1104 с.

75. Малышев A.B., Никифорчин Г.Н. и др. Оценка трещиностойкости конструкционной стали с использованием g-интеграла // Сб. тр. М.: ИРЦ Газпром, 1999.

76. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Голованенко С.А. Сталь для магистральных газопроводов. М.: Металлургия, 1989. -289 с.

77. Медведев В.Н., Тухбатуллин Ф.Г., Королев М.И., Волгина Н.И. Мониторинг и диагностика КРН./ Мат-лы отрасл. Совещ., Сочи, февр. 2004. М.: ИРЦ Газпром, 2004. -С.15-26.

78. Мейер М. Наружная коррозия под напряжением в сталях трубопроводов / Учебная сессия Газпром. М., 1995. - 120 с.

79. Мирошниченко Б.И. Оценка безопасного срока эксплуатации газопровода, содержащего дефекты стресс-коррозии //Дефектоскопия. 2007,- №10. - С.8-16.

80. Михайловский Ю.Н., Маршаков А.И., Игнатенко В.Э. Оценка вероятности водородного охрупчивания стальных газопроводов в зоне действия катодных станций// Защита металлов. 1999. - № 2, т.36. - С. 140-145

81. МР 1691-01 Временные методические рекомендации по выявлению участков МГ, подверженных КРН / Сост. Ю.В. Платовский, Е.М. Гурленов и др. Ухта: Севернипигаз, 2001. - 51 с.

82. Ott К.Ф. Механизм и кинетика стресс-коррозии магистральных газопроводов // Газовая промышленность. 1999. - № 7. - С. 46-48

83. Ott К.Ф. Стресс-коррозионная повреждаемость газопроводных труб// Газовая промышленность. 1993. - № 1. - С. 20-22

84. Ott К.Ф. Стресс-коррозионная повреждаемость магистральных газопроводов // Газовая промышленность. 2000. - № 4. - С. 38-41

85. Ott К.Ф. Стресс-коррозия на газопроводах. Гипотезы, аргументы и факты. -М.: ИРЦ Газпром, 1998.-70 с.

86. Ott К.Ф. Функции неметаллических включений в жизненном цикле сталей газопроводных труб // Энергия. -1993. № 3. - С. 32-35

87. Павлов A.A., Мамаев П.Н., Королев М.И., Хороших A.B., Кремлев В.В. Обнаружение стресс-коррозионных дефектов при испытаниях трубопроводов//Сб. докладов Междунар.науч.-практ. конф//Безопасность трубопроводов М.: 1995. - С. 264271

88. Пат. № 2277669 RU, МПК F16 L55/175. Способ выявления участков газопровода, предрасположенных к КРН / Волков A.A., Теплинский Ю.А., Конакова М.А., Мамаев Н.И., Бурдинский Э.В.; Опубл. 10.09.04. Бюлл. №19.

89. Петров H.A. Предупреждение образования трещин подземных трубопроводов при катодной поляризации/Обзор зарубежной литературы. М.: ВНИИОЭНГ, 1974. - 50-56

90. Петров H.A., Маршаков А.Н., Михайловский Ю.Н. Компоненты коррозионного мониторинга подземных трубопроводов / м-лы совещаний, конференций. М.: ИРЦ Газпром, 1977. - С. 28-30.

91. Полозов В.А., Резвых А.Н., Кац A.M. Расчет показателей риска эксплуатации для МГ, подверженных почвенной коррозии // Газовая промышленность. 2000. - № 1. - С. 48-50.

92. Поляков В.Н., Романов В.В., Лившиц И.Г., Сергеева Т.К. Влияние металлургических факторов на стойкость сталей против коррозионного растрескивания / Обз. инф. Коррозия и защита сооружений в газовой промышленности. ВНИИЭ Газпром, 1993.-87 с.

93. Притула В.В. Механизм и кинетика стресс-коррозии подземных газопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 1997. - 55 с.

94. Притула В.В. Стресс-коррозия ретроспектива взглядов и оценок // Материалы совещаний, конференций, семинаров. - М.: ИРЦ Газпром, 1995. - С. 53-63

95. Р51 -31323949-42-99. Рекомендации по оценке работоспособности дефектных участков газопроводов. М.: ВНИИГАЗ, 1998. - 68 с.

96. Ракитин Е.П., Карпенко Г.В. Технический надзор на базах заказчика / Сб. докл. 16-ой междунар. деловой встречи Диагностика-2006, Сочи, апр.2006 . М.: ИРЦ Газпром, 2006. - С.194-198.

97. РД 51-2-97. Инструкция по внутритрубной инспекции трубопроводных систём. М.: ИРЦ Газпром, 1997.

98. Реформатская И.И., Завьялов В.В., Подобаев А.И. Влияние структурно-фазовых неоднородностей углеродистых и низколегированных трубных сталей на развитие локальных коррозионных процессов// Защита металлов. 1999. - № 5. - С. 472479.

99. Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов. М.: Металлургия, 1970.150 с.

100. Розенфельд И.Л., Маршаков И.К. под ред. Белезина С.А. Коррозия металлов в узких зазорах и щелях// Ингибиторы коррозии. 1975. - С. 14-18.

101. Романов В.В. Коррозионное растрескивание металлов. М.: Машгиз, 1960.220 с.

102. Сагарадзе В.В., Матвиенко А.Ф и др. Особенности повреждения металла труб МГ по механизму КРН в околошовной зоне / Сб. м-лов НТС ОАО "Газпром". -Екатеринбург, 1999. -С. 38-52.

103. Салюков В.В., Петров Н.Г., Харионовский В.В., Захаров A.B., Акуленок A.B. Алгоритм оценки и прогноза коррозионного состояния ЛЧ МГ / Сб. докл. 16-ой междунар. деловой встречи Диагностика-2006, Сочи, апр.2006 . М.: ИРЦ Газпром, 2006. - С. 186194.

104. Самсонов P.O., Сафонов B.C. Основные направления повышения устойчивости функционирования ЕСГ России в условиях возрастающих рисков. / Сб. докл. 16-ой междунар. деловой встречи Диагностика-2006, Сочи, апр.2006 . М.: ИРЦ Газпром, 2006. - С.40-61.

105. Седых А.Д., Лякишев Н.П., Кантор М.М., Антонов В.Г. Коррозионное растрескивание под напряжением металла труб // Газовая промышленность. 1997. - № 6. - С.43-46.

106. Сергеева Т.К, Илюхина М.В., Шибаева Т.В. Механохимическое взаимодействие трубных сталей с грунтовыми средами, вызывающими стресс-коррозию МГ. / Сб. мат-ов 1-й Междунар. Конф. «Деформация и разрушение материалов». М., 2006. С.569-571.

107. Сергеева Т.К. К вопросу о механизмах наводороживания и охрупчивания в разных видах инициируемого водородом КРН трубных сталей: 2-я Междунар. конфер. ВОМ 2. - Донецк, 1998. - С. 235.

108. Сергеева Т.К. Металлургические концепции диагностики состояния газопроводов на участках повышенного риска стресс-коррозии // Защита металлов. -1997. № 3, т.ЗЗ. - С. 247-251

109. Сергеева Т.К. Стресс-коррозионные разрушения магистральных газопроводов России // Безопасность трубопроводов. 1995. - С. 139 -159

110. Сергеева Т.К., Волгина Н.И., Илюхина М.В., Болотов A.C. Коррозионное растрескивание газопроводных труб в слабокислом грунте // Газовая промышленность. -1995. -№4. -С.34-38

111. Сергеева Т.К., Тарлинский В.Д., Болотов A.C. Влияние состояния водорода на коррозию под напряжением // Строительство трубопроводов. 1993. - С.11-13

112. Сергеева Т.К, Турковская Е.П., Михайлов Н.П., Чистяков А.И Состояние проблемы стресс коррозии в странах СНГ и за рубежом. - М.: ИРЦ Газпром, 1997. - 99 с.

113. Соловей В.О. Анализ безопасной эксплуатации северных газопроводов с учетом воздействия грунтов // Наука и техника в газовой промышленности. 2007.- №3, С.74-78.

114. Соловей В.О., Александров Ю.В., Свирида М.М., Кузьбожев A.C. Напряженно-деформированное состояние газопровода, приводящее к аварийному разрушению // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2009. - № 7. - С. 42-45.

115. Соловей В.О., Кузьбожев A.C., Шкулов С.А. Методы моделирования коррозионного растрескивания под напряжением с контролем роста трещин на образцах // Контроль. Диагностика. -2010. № 7. -С. 51-55.i i

116. Соловей В.О., Яковлев А.Я., Воронин В.Н., Аленников С.Г., Стресс-коррозия на магистральных газопроводах. Киров: ОАО Кировская областная типография, 2009. -320 с.

117. Стеклов О.И., Есиев Т.С., Тычкин И.А.Развитие системного подхода к анализу стресс-коррозионной повреждаемости магистральных газопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 2000. - С. 51 -56.

118. Стрижевский И.В. Подземная коррозия и методы защиты. М.: Металлургия, 1986.-122 с.

119. Структура и коррозия металлов и сплавов. Атлас под ред. Ульянина Е.А. -М.: Металлургия, 1989. 398 с.

120. Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г., Новгородов Д.В., Лядова Н.М., Садртдинов P.A., Горчаков В.А. Структурные особенности образования трещин КРН. // Дефектоскопия. -2007,- №12. — С.67-75.

121. Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г., Павлов М.Ю., Сычева Т.С. Зарождение трещин при коррозионном растрескивании газопроводов//Физика металлов. 1994. - С. 147-151

122. Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г., Сычева Т.С., Усенко В.Ф., Отт К.Ф., Долгов И.А. Коррозионное растрескивание газопроводов. Структурное состояние, характер разрушения: Атлас. Екатеринбург: УрОРАН, 1999. - 206 с.

123. Теплинский Ю.А, Волков A.A. и др. Альбом «Коррозионная активность грунтов в зоне прокладки коридора магистральных газопроводов ООО «Севергазпром» -Ухта: Севернипигаз, 2006. -174 с.

124. Теплинский Ю.А. Коррозионное растрескивание под напряжением трубных сталей: Атлас / Ю.А. Теплинский, М.А. Конакова. Ухта: Севернипигаз, 2004. - 374 с.

125. Теплинский Ю.А., Конакова М.А. и др. Альбом аварийных разрушений на объектах ЛЧ МГ ООО «Севергазпром». Ухта: Севернипигаз, 2006. - 345 с.

126. Теплинский Ю.А., Мамаев Н.И. Коррозионная повреждаемость подземных трубопроводов. С.Пб.: Инфо-да, 2006.-406 с.

127. Технические средства диагностирования: Справочник / Под. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1989. - 672 с.

128. Томпсон А.У., Бернстайн И.М. Роль металлургических факторов в процессах разрушения, связанных с водородом// Достижения науки о коррозии и технологии защиты от нее. М.: Металлургия, 1985. - 80 с.

129. Тухбатуллин Ф.Г., Галиуллин З.Т., Карпов C.B., Королёв М.И., Волгина Н.И. Роль факторов трубного производства в развитии коррозионного растрескивания под напряжением магистральных газопроводов: / 3-я Межд. конф. ВОМ 3. - Донецк: 2001 г. -С. 245 - 248

130. Тухбатуллин Ф.Г., Конакова М.А., Волгина Н.И. Формирование коррозионных повреждений на трубах магистральных газопроводов из сталей контролируемой прокатки // Ремонт, восстановление, модернизация. 2002. - № 3, С. 23 - 25.

131. Улиг Г. Коррозия металлов. М.: Металлургия, 1986. - 305 с.

132. Ульмасвай Ф. Геологические условия возникновения зон потенциальной аварийности МГ на севере Западной Сибири // Газовая промышленность. 1997. - № 7. -С. 37-39.

133. Филиппов Г.А. и др. Коррозионная стойкость стальных трубопроводов. -Технология металлов. 2004. - № 2. - С.24-27.

134. Филиппов Г.А.,Морозов Ю.Д., Чевская А.Н. Факторы, влияющие на склонность трубных сталей к КРН / Сб. трудов науч.- практич. семинара «Проблемы старения сталей магистральных трубопроводов». Н.Новгород. -2006. -С. 164-176.

135. Хор Т. Коррозионное растрескивание // Коррозия конструкционных материалов. М.,1965. - С. 188-205

136. Шаповалов В.И. Влияние водорода на структуру и свойства железоуглеродистых сплавов. М.: Металлургия, 1982. - 170 с.

137. Швед М.М. Изменение эксплуатационных свойств железа и стали под влиянием водорода. Киев: Наукова Думка, 1985. - 70 с.

138. Швенк В. Исследование причин растрескивания газопроводов высокого давления / Тр. Междунар. симп. по проблеме стресс-коррозии. М.: ВНИИСТ, ГАЗПРОМ, 1993.-С. 9-35

139. Эванс Ю.Р. Коррозия и окисление металлов. М.: Машгиз, 1962. - 90 с.

140. Эдроган Ф. Теория распространения трещин. Сб.: Разрушение, т. 2. М.: Мир, 1975. с. 521-615.

141. Яковлев А.Я. Об обеспечении требований безопасности на газотранспортных объектах предприятия "Севергазпром" // Материалы совещаний, конференций, семинаров. М.: ИРЦ Газпром, 1999. - С. 136.

142. Baker T.R., Parkins R.N., Rochfori G.G. Investigations relating to stress corrossion cracking on the pipeline authority's Moomba to Sydney pipeline. Proc. of 7th Symp. Line Pipe Research, 1986,AGA, Arlington, No 151495/27-1.

143. Beirne I., Delanty B. Low pH stress corrosion cracking. Copyright by Ynt.Gas Union, 1991.

144. Chriisman. Relationship between pitting, stress and stress corrosion cracking of line pipe steels. Corrosion, 1990, v.46, № 6, p. 450-453

145. Fessier R.R., Markworth A.J., Parkins R.N. Cathodic protection levels under disbonded coatings. Corrosion, 1983, v. 39, n1, p. 20-25.

146. Harie B.A., Beavers J.A., Jaske C.E. Mechanical and metallurgical effects on low-pH stress corrosion cracking of natural gas pipelines. Corrosion-95, paper 646.

147. Jack T.R., Ward V. External corrosion of line pipe. Part 1: Identification of bacterial corrosion in the field. Proc. of the 1st NACE International conf. on biologically induced corrosion. June 1985, Maryland.

148. Kentish Peter. Коррозионное растрескивание газопроводов влияние шероховатости поверхности, ориентации и выравнивания. - ВИНИТИ. - 2007.49, №6, С.2521-2533.

149. NACE Standard ТМ-01-77. Standard Test Method. Testing of Metals for Resistance to Sulfide Stress Cracking at Ambient Temperatures // NACE. Houston. P.O. Box 1499, 1977.

150. Parkins R.N. Intergranular stress-corrosion cracking of high-pipeline in contact with pH solution. Corrosion, 1987, v. 43, № 5, p. 130.

151. Parkins R.N. Line pipelinecorrosion cracking prevention and control. 1995, 18-21 Apr., Cambridge.

152. Parkins R.N. The controlling parameters in stress corrosion cracking. Proc. of 5th Symposium on line pipe research, AGA, 1974, Catalog, No 1.301 74, p. U-1.

153. Parkins R.N. Transgranular Stress Corrosion Cracing of High Pressure Pipelines in Contact With Solutions of Near Neutral pH, Corrosion, 1994, v.50, № 5.

154. Parkins R.N., Alexandrov A. Majumdar. The stress corrosion cracking of C-Mn steel in environments containing carbon dioxide. Corrosion 86, p. 205.

155. Parkins R.N., Markworth A.Y., Holbrook Y.H., Fessler R.R. Hydrogen gas evolution from cathodically protected surfaces. Corrosion, 1985, v. 41, № 7, p. 389-397

156. Parkins R.N., О Dell C.S., Fessler R.R. Factors affecting the potential of galvanostatically polarised pipeline steel in relation to SCC in CO2-HCO3 solutions. Cor. Sci., 1984, v. 24, n4, p. 343-374.

157. Patch N.I., Stables P. Delayed fracture of metals under static load/ Nature, 1952, 169, p. 842-843

158. Public Jnquiry Concerning Stress Corrosion Cracking on Canadion Oil and Gas Pipelines. Report of NEB, MH-2-95. Nov. 1996

159. Punter A., Fikklers A.T., Vanstaen G. Hydrogen induced stress corrosion cracking of pipeline. Msterials Protection, 1992, № 6, p. 24-28

160. Rajasekar A., Badu Ganesh Т. Биодеградация и коррозия в транспортирующем дизельное топливо трубопроводе под воздействием окисляющих марганец бактерий Bacillus cereus АСЕ4. ВИНИТИ. -2007.49. - №6. - С.2694-2710.

161. Stress Corrosion Cracking (SCC). Report of the Inguiry. Canada, 1996.

162. Suteliffe I.V., Fessler R.R., Boyd W.K., Parkins R.N. Stress corrosion cracking of carbon steel in carbonate solution. Corrosion, 1972, v. 28, p. 313.

163. Uredniced M., Lambert S., Vosikovsky J. Stress corrosion cracking . Monitoring and control. Proc. Ynt. Conf. on Pipeline Reliability, Calgary, Canada, ( June 2-5, 1992), P. 2227.

164. Urendicek M., Lambert S., Vosikovsky O. Stress Corrosion Cracking (SCC) -Monitoring and Control. Proceedings of International Conference, 1996.

165. Zapffe C.A., Sims G. Hydrogen embrittlment in engineering materials. Trans AIME, 1941, 145, p. 225-259

Информация о работе

Соловей, Валерий Олегович
кандидата технических наук
Москва, 2010
ВАК 25.00.19

Диссертация

Оценка работоспособности газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы