Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Повышение эффективности ремонта газопроводов большого диаметра с дефектами "потеря металла"

ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности ремонта газопроводов большого диаметра с дефектами "потеря металла""

На правах рукописи

/

Кудакаев Салих Миневалиевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕМОНТА ГАЗОПРОВОДОВ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА С ДЕФЕКТАМИ «ПОТЕРЯ МЕТАЛЛА»

Специальность 25 00 19 Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

... г «.^и/

Уфа-2007

003070521

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете и в ООО «Баштрансгаз» ОАО «Газпром», г. Уфа

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Шаммазов Айрат Мингазович

Официальные оппоненты -

Ведущее предприятие -

доктор технических наук, профессор Халлыев Назар Халлыевич, кандидат технических наук, доцент Рафиков Салават Кашфиевич ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (г Уфа)

Защита состоится 31 мая 2007 года в 15-30 на заседании диссертационного совета Д 212 289 04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу 450062, г Уфа, ул Космонавтов, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета

Автореферат разослан « 28 » апреля 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета

В.У Ямалиев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

В ОАО «Газпром» в настоящее время принята концепция повышения эффективности эксплуатации I азопроводов больших диаметров посредством выборочного ремонта по результатам диагностических обследований, главным образом внутритрубной дефектоскопии (ВТД) Такой подход позволяет при остановке газопровода на 2 — 3 суток устранить наиболее опасные дефекты стенки трубы и отремонтировать развивающиеся дефекты типа «потеря металла», обеспечив, таким образом, дальнейшую безаварийную эксплуатацию газопровода В таких условиях важную роль играет оценка технического состояния, осуществляемая на стадии идентификации и принятия решения об отбраковке или способе ремонта дефектных труб на обследуемом участке На этой стадии, помимо квалификации специалиста, важнейшую роль играет содержание нормативных документов, которыми руководствуется этот специалист в своей работе Некоторые положения нормативных документов по отбраковке и способам ремонта в значительной степени ограничивают возможность ремонта стенки трубы наиболее распространенными способами зашлифовкой и сваркой

Если для линейной части магистральных газопроводов, на настоящий момент, существует определенная нормативная база по отбраковке и ремонту труб, то для трубопроводов компрессорных станций (КС) ее фактически нет Поэтому приходится пользоваться нормативными документами по сооружению газопроводов, где любые, даже незначительные дефекты недопустимы Таким образом, даже незначительный дефект с глубиной в пределах 10-15 % толщины стенки автоматически должен приводить к его устранению методом замены (вырезки) трубы

В процессе диагностических работ на трубопроводах КС выявляется большое количество дефектов типа «смещение кромок на сварных швах»,

эксплуатация с которыми недопустима по действующим нормативным документам

Руководящий документ по отбраковке и ремонту - это документ не только технический, но и экономический При безусловном приоритете -повышении эффективности эксплуатации газопроводов, необходимо выбирать наиболее экономичные решения, позволяющие проводить ремонтные работы на ремонтируемом участке с наименьшими трудовыми и материальными затратами

Цель работы

Обоснование возможности ремонта сваркой газопроводов большого диаметра из стали контролируемой прокатки с дефектами «потеря металла»

Задачи исследования

1 Анализ содержания нормативных документов по отбраковке и ремонту линейной части магистральных газопроводов

2 Оценка прочностных свойств трубной стали контролируемой прокатки и анализ дефектов газопроводов большого диаметра (на примере газопроводов ООО «Баштрансгаз»)

3 Экспериментальные исследования образцов труб большого диаметра из стали контролируемой прокатки в зоне сварного шва с дефектами «потеря металла», отремонтированными сваркой

4 Теоретические исследования напряженно - деформированного состояния (НДС) зоны сварного шва без дефекта, с дефектом «потеря металла» и при ремонте дефекта методами сварки, в зависимости от его удаления от сварного шва

5 Разработка научно обоснованной методики по отбраковке и ремонту газопроводов с дефектами, включая газопроводы КС

Научная новизна

1 Установлено, что ремонт труб из стали контролируемой прокатки методами сварки дефектов «потеря металла», расположенных в зоне

продольного и кольцевого швов, не ухудшает механические характеристики основного металла и сварного шва

2 Показано, что максимальные напряжения от дефекта «потеря металла» мало зависят от удаленности относительно сварного шва Максимальные напряжения в зоне заваренного дефекта, отремонтированного сваркой, соизмеримы с напряжениями в бездефектной трубе

3 Впервые разработана и обоснована методика расчета параметров дефектов «потеря металла» на трубопроводах КС, ремонтируемых шлифовкой

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 2 публикации в изданиях, входящих в «Перечень » ВАК Минобразования и науки РФ

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов и приложений Содержание работы изложено на 129 страницах машинописного текста, включает 56 рисунков, 19 таблиц, список литературы из 102 наименований

Практическая ценность

Разработаны методики отбраковки и ремонта шлифовкой дефектов труб и сварных стыков со смещением кромок газопроводов компрессорных станций, которые легли в основу стандартов предприятия ООО «Баштрансгаз»

СО-3-И-00154358-39-425-06 «Инструкция по отбраковке сварных стыков трубопроводов компрессорных станций со смещением кромок», ООО «Баштрансгаз», Уфа;

СО-З-И-00154358-39-424-06 «Инструкция по отбраковке и ремонту шлифовкой дефектов труб компрессорных станций при их переизоляции» «Баштрансгаз», Уфа

Апробация и внедрение разработанных методик осуществляется с 2005 года В результате внедрения СО-3-И-00154358-39-425-06 получен экономический эффект около 4 млн руб

Апробация работы

Основное содержание работы докладывалось-

Международная специализированная выставка «Нефть, газ, технологии» - май 2004 г Уфа, ТРАНСТЭК, 2004,

Всероссийский семинар-совещение Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору 5-9 сентября 2005 г Уфа, 2005

- V Российский энергетический форум Энергоэффективность, проблемы и решения 20 10 2005, г Уфа

- Актуальные проблемы обеспечения комплексной безопасности производства VIII Международный ежегодный научно-практический семинар г Пермь, 6-7 июня, 2006 г

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и основные задачи диссертационной работы, показана ее научная новизна и практическая ценность

В первой главе рассматриваются характеристики трубных сталей контролируемой прокатки, а также анализируются нормативные документы по диагностике, отбраковке и ремонту газопроводов Вопросам ремонта магистральных трубопроводов посвящены работы Абдуллина И Г., Азметова X А , Бородавкина П П, Быкова JIИ , Гареева А Г , Гумерова А Г, Иванцова О М, Мустафина Ф М, Рафикова С К, Халлыева Н X, Харионовского В В, Шаммазова А М, Дж Ирвина, П Париса, Ф Маклинтона, 3 Вейса и др В настоящее время, в связи с изготовлением газопроводов из сталей контролируемой прокатки возникли проблемы их ремонта сваркой из-за ограничений, накладываемых существующими нормативными документами

Проведенные исследования, в т ч и в УГНТУ, подчеркивают нестабильность прочностных характеристик трубных сталей контролируемой прокатки, из которых построены газопроводы больших диаметров (Dy 1000 мм и более)

Анализ нормативных документов по диагностике и фактически сложившееся положение показывают, что основным диагностическим способом выявления дефектов стенки трубы газопроводов больших диаметров в настоящее время является внутритрубная дефектоскопия, которая выявляет широкий спектр дефектов, в т ч стресс-коррозионные трещины начиная с 20 % толщины стенки, коррозионные - с 10 %

Основными нормативными документами по отбраковке и ремонту газопроводов в ОАО «Газпром» в настоящее время являются ВСН 39-1 10009-2002 и РД 558-97

Проведенный анализ показывает, что нормативные документы по отбраковке труб ВСН 39-1 10-009-2002 и сварных соединений РД 558-97 противоречат друг другу или дублируются

Особенно много вопросов возникает в отношении РД 558-97, который

- запрещает ремонт шлифовкой любых дефектов в зоне 200 мм от сварных швов, для Dy 1000-1400 мм,

- запрещает ремонт шлифовкой дефектов глубиной более 15 %,

- не допускает ремонт сваркой труб при прочности трубы более 588 МПа, из которых выполнены практически все современные газопроводы большого диаметра

В настоящее время в ОАО «Газпром», наряду с переизоляцией линейной части, проводится переизоляция трубопроводов КС, а также подводящих и отводящих шлейфов При этом выявляются дефекты потери металла, возникшие в процессе эксплуатации и сверхнормативные смещения кромок сварных стыков, допущенные на стадии строительства

Если для линейной части магистральных газопроводов на настоящий момент существует определенная нормативная база по отбраковке труб и

участков труб, то для трубопроводов компрессорных станций ее фактически нет Поэтому для отбраковки используются нормативные документы по сооружению трубопроводов, где любые, даже незначительные дефекты не допускаются Естественно, что способы ремонта в них не указаны Таким образом, даже незначительный дефект в пределах 10-15 % толщины стенки автоматически должен приводить к его устранению методом вырезки.

В процессе диагностических работ выявляется большое количество монтажных дефектов на сварных швах, эксплуатация с которыми недопустима по действующим нормативным документам

С учетом того, что трубопроводы эксплуатировались с такими дефектами в течение длительного периода, вызывает сомнение обоснованность используемых норм отбраковки сварных стыков с дефектами «смещение кромок» К тому же, в отличие от коррозионных дефектов, их нельзя отнести к категории развивающихся

Опыт предприятий ОАО «Газпром», а также многочисленные исследования доказывают, что при испытаниях на разрыв, стыки со сверхнормативным смещением кромок, при условии бездефектного, по другим причинам, сварного соединения, оказываются прочнее основного металла В технической литературе нет упоминаний об отказах из-за сверхнормативного смещения кромок сварного соединения

Проведенный анализ литературных источников по обоснованию сверхнормативного смещения кромок сварных соединений показывает, что поле допуска смещения сварных кромок может быть расширено

На основании анализа технической литературы и нормативных документов сформулированы задачи исследования

Вторая глава посвящена полевым исследованиям прочностных свойств трубных сталей контролируемой прокатки и анализу дефектов, выявленных ВТД на газопроводах ООО «Баштрансгаз» больших диаметров

В рамках диагностического обследования участков газопровода «Челябинск-Петровск» Бу 1420 мм проведены измерения твердости труб в 30

сечениях, в 20 шурфах, включая сварные стыки и зоны их термического влияния (в каждом сечении измерения проводились не менее чем в 5 точках по периметру) По результатам измерений твердости производился пересчет их на предел прочности с„ и текучести стт В более чем 90 % измеренных точек значения ав превышали 588 МПа Кроме того, разброс значений ств составил от 531,3 до 672,75 МПа Разные значения ав имели место и в пределах одной трубы

Кроме полевых исследований были изучены данные сертификатов труб на участках, где произошли аварии за последние 10 лет (9 аварий в период 1997 - 2006 г г) На всех участках предел прочности трубной стали составил более 588 МПа

Анализ результатов ВТД однониточного газопровода «Поляна -КСПХГ» Бу 1000 (участок 207 - 310 км) показал, что дефекты «потеря металла» составляют 91 % от общего количества дефектов 1391 Такое же соотношение (около 90 %) наблюдается по остальным газопроводам ООО «Баштрансгаз»

Согласно отчету по ВТД зарегистрированы дефекты «потеря металла» следующих видов коррозия, каверна, питтинг, риска и т п,

Дефекты потери металла в зоне сварных швов, продольных и поперечных, составили 18 % от общего числа дефектов

Дефекты глубиной более 15 % толщины стенки составили 30 % от общего числа дефектов

Таким образом, значительное количество дефектов (« 50%) не могут быть отремонтированы шлифовкой, так как

- превышают по глубине 15% толщины стенки,

- находятся в зоне 200 мм от сварных швов (продольных и поперечных) Эти же дефекты не могут быть отремонтированы сваркой из-за

твердости трубной стали выше 588 МПа

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям образцов с дефектами «потеря металла» в зоне продольного заводского и монтажного

кольцевого сварных швов, отремонтированных сваркой Образцы в количестве 16 штук вырезаны из действующей бездефектной трубы Dy 1400 х 16,5 .мм газопровода «Уренгой-Петровск», со сроком эксплуатации 21 год, трубная сталь категории Х70 (сг0 = 657 МПа по сертификату) В 20 мм от сварного шва (продольного, поперечного) был фрезеровкой нанесен дефект треугольной формы с остаточной толщиной образца 3 мм Затем дефект был заварен по технологии, принятой в ОАО «Газпром»

Проведенный макро- и микроструктурный анализ подготовленных образцов показал, что заварка дефекта не оказала влияния на макро- и микроструктуру основного шва

Проведенные измерения твердости HRB и НВ основного сварного шва и основного металла показали, что ремонтный шов практически не оказывает влияния на их твердость (в пределах точности измерений)

Проведены испытания образцов на растяжение в соответствии с ГОСТ 1497-84 На образцах, где усиления сварных швов не были сняты, разрывы произошли по основному металлу образцов, т.е. наличие ремонтного шва не привело к снижению прочности образцов основного сварного шва Из 11 образцов, только на трех значения ст8 не превысили 588 МПа, что составляет 27 % от общего числа образцов

Проведены усталостные испытания по схеме чистого изгиба, с асимметричным циклом нагружения, с частотой нагружения 50 циклов в минуту Контрольные проверки на наличие трещин осуществлялись через каждые 500 циклов

После зарождения трещин контрольные замеры проводились через 100200 циклов, а по мере приближения к критическим - через 50 циклов

Развитие трещины происходило в 3 стадии Фото трещины приводится на рисунке 1

Применительно к линейной части магистральных газопроводов циклом считается медленно изменяющиеся давление с амплитудой 0,4 - 0,7 МПа, с одновременным частым изменением давления в пределах 0,1 - 0,2 МПа

Ранее проведёнными исследованиями установлено, что циклическое колебание давления на газопроводах ООО «Баштрансгаз» D 1400 мм более 0,4 МПа происходит примерно 4 раза в месяц, что составляет около 50 циклов/год.

Рисунок 1 - Трещина, образовавшаяся в результате циклических, усталостных испытаний

Коэффициент интенсивности напряжений определяется по формуле

(1)

где а- действующее напряжение, Ml J а; I - глубина трещины, мм;

Y(XH.93 - 3,07* + 14,53Jl2 - 25,1 li.3 + 25,80?.4, (2)

где X = i/b, (3)

b- толщина образца, мм.

С помощью регрессионного анализа было установлено, что зависимость скорости роста трещины dL/dN от коэффициента интенсивности напряжений ДК подчиняется уравнению (L - длина трещины, N - число циклов нагружен ия)

dL/dN=-1,019-210^+5,94029-10"7*In ДК. (4)

По полученным данным построен график зависимости коэффициента интенсивности напряжений от скорости роста трещины (см. рисунок 2).

Определен остаточный ресурс металлоконструкций, эксплуатируемых в условиях усталостного нагружения, методами механики разрушения на ЭВМ.

о.оой А OJOO? о.ооэ

л d ~ . O.DOS

dL/dN

С ' IV.

J Dnd о,осе

О 20 «а ВО 30 100 1Í0 -но

ЛГ

Рисунок 2 - График зависимости коэффициента интенсивности напряжений ДК от скорости роста трещины dL/dN

На рисунке 3 графически представлены результаты расчета остаточного ресурса в зависимости от изменения глубины трещины и внутренних напряжений в металле трубы.

Рисунок 3 - Остаточный ресурс металла трубы из стали Х70

Проведенными исследованиями на малоцикловую усталость было установлено, что на образце со сварным швом образовались две трещины на основном металле, первая трещина возникла после 1750 циклов, а вторая -после 3250, но нужно заметить, что долом произошел по второй трещине, при этом число циклов составило 13095

Образование двух трещин на основном металле свидетельствуют о том, что сварной шов имел воздействие на основной металл, но в тоже время данный образец, имея две трещины, претерпел значительное количество циклических нагрузок и этот факт говорит о том, что трубопроводы, выполненные из стали Х70, с ремонтными сварными швами могут выдерживать циклические нагрузки

Четвертая глава посвящена исследованию НДС трубопровода в бездефектной зоне сварного шва, с дефектом «потеря металла» (далее «каверна»), с этим же дефектом, отремонтированным сваркой, в зависимости от его удаления от сварного шва Трубопровод диаметром 1420 мм с толщиной стенки 16,5 мм находится под давлением 7,5 МПа, изготовлен из стали Х70 (св=617 МПа, ат=470 МПа), с модулем упругости Е=2,1 10^ МПа, с коэффициентом Пуассона ц=0,3 Для литой зоны сварного шва -Е=1,95 105 МПа, ц=0,28

Схемы исследуемого участка трубы в районе продольного сварного шва, бездефектного участка, с каверной и с заваренной каверной приводятся на рисунке 4

Переменная величина Л - расстояние от края сварного шва до центра каверны, с размерами (глубина 3,5 и ширина 5 мм) характеризует зону расположения дефекта

- Л=5 мм, нахождение каверны в зоне термического влияния основного сварного шва,

- А=10 мм, примыкание каверны к зоне термического влияния,

- А=20 мм, зона основного металла

Исследования НДС трубопровода выполнялись в процессе математического моделирования методом конечно-элементного анализа в среде лицензионного программного продукта ANS YS 10,0, который является надежным средством исследования поведения конструкций в условиях разнообразных воздействий.

2 А

а.

б.

в г.

Рисунок 4 - Схема исследуемого участка трубы

а. - элемент трубы В 1400 мм с толщиной стенки 16,5 мм;

б. - бездефектный участок с продольным сварным швом;

в. - дефект «потеря металла» на расстоянии А от края сварного шва; Г, - дефект «потеря металла», отремонтированный сваркой.

Учитывая то обстоятельство, что длина участков трубопровода с дефектами существенно превосходит диаметр трубы, задача упрощалась и решалась в двумерной плоско-деформирован ной постановке, то есть

считалось, что под действием внутреннего давления деформация трубопровода в продольном направлении была пренебрежимо малой по сравнению с радиальной деформацией Поэтому для решения задачи был выбран 4-х узловой элемент второго порядка

В задаче предполагается, что под действием внутренних нагрузок в материале трубы появляются только упругие деформации, поэтому для решения задачи используется модель материала, описывающая линейную связь между напряжениями и деформациями. Наличие сварного шва предусматривает наличие в трубе двух зон литой зоны и основного материала Для упрощения выполнения решения, наличие околошовной зоны в модели не предусматривалось

Анализ изменения напряженного состояния в зоне сварного шва и дефектов эксплуатации выполнялся на основе решения следующих задач

1) определение напряженного состояния бездефектного участка трубы в зоне продольного сварного шва;

2) определение напряженного состояния в зоне основного сварного шва трубы с каверной, расположенной на расстоянии А=5, 10 и 20 мм (3 задачи),

3) определение напряженного состояния в зоне основного сварного шва трубы при расположении центра отремонтированной сваркой каверны на расстоянии А=5, 10 и 20 мм (3 задачи),

4) исследование зависимости интенсивности напряжений в районе сварного шва с каверной и с каверной, отремонтированной сваркой (совмещенная задача),

5) исследование НДС трубы с каверной в зависимости от ее расстояния от сварного шва (совмещенная задача),

6) исследование НДС трубы с каверной, отремонтированной сваркой, в зависимости от ее расстояния от сварного шва (совмещенная задача)

В задачах 1, 2 и 3 построены

- конечно-элементная модель участка трубопровода в зоне основного сварного шва для вариантов (бездефектная труба, каверна, заваренная каверна) в зависимости от удаленности дефекта от сварного шва;

- эпюра распределения интенсивности напряжений в зоне основного сварного шва для вариантов (бездефектная труба, каверна, заваренная каверна) в зависимости от удаленности дефекта от сварного шва;

- график распределения интенсивности напряжений в зоне основного сварного шва для вариантов (бездефектная труба, каверна, заваренная каверна) в зависимости от удаленности дефекта от сварного шва;

- коэффициент концентрации напряжений в зоне основного сварного шва для вариантов (бездефектная труба, каверна, заваренная каверна) в зависимости от удаленности дефекта от сварного шва.

В качестве примера на рисунках 5-7 приводится графическая иллюстрация к решению задачи 2 на примере элемента трубы в районе сварного шва с каверной на расстоянии 5 мм от края сварного шва.

На рисунке 8 приводится совмещенный график интенсивности напряжений для варианта А=5 мм, который показывает, что:

- максимальные напряжения имеют место в случае дефекта «каверна» и составляют 526 МПа;

- напряжения для бездефектной трубы и трубы с заваренной каверной одного порядка и составляют 400 МПа.

Рисунок 5 - Конечно-элементная модель участка трубопровода с основным сварным швом и каверной, расположенной на расстоянии от края основного шва А = 5 мм

Рисунок 6 - Энюра распределения интенсивности напряжений в зоне основного сварного шва и каверны

0 10 20 30 40 50

Расстояние от центра основного сварного шва, мм

Рисунок 7 - Распределение интенсивности напряжений на поверхности трубы в зоне основного сварного шва и каверны

600

5 зоо -

юо -

■ Исходное состояние

■ С каверной

' С заваренной каверной

А = 5,0 мм

0 10 20 30 40 50 60

Расстояние от центра основного сварного шва, мм

Рисунок 8 - График распределения интенсивности напряжений на внешней поверхности трубы в зоне основного сварного шва с каверной и заваренной каверной

На рисунке 9 приводится совмещенный график интенсивности напряжений с каверной в зависимости от расстояния А = 5, 10 и 20 мм На рисунке 10 приводится совмещенный график интенсивности напряжений в случае каверны, отремонтированной сваркой, в зависимости от расстояния А=5, 10 и 20 мм

Расстояние от центра основного сварного шва мм

Рисунок 9 - График распределения интенсивности напряжений дефекта «каверна» в зависимости от расстояния А = 5, 10 и 20 мм

Расстояние от центра основного сварного шва, мм Рисунок 10 - График распределения интенсивности напряжений трубы в зоне с заваренной каверной в зависимости от расстояния А = 5, 10 и 20 мм

В зависимости от расстояния А максимальные напряжения меняются незначительно и перемещаются в сторону основного металла на расстояние, соответственно, 20, 25 и 35 мм Максимальные напряжения при заваренном дефекте соизмеримы с напряжениями бездефектного участка.

Исследование НДС участка у сварного шва при давлении 7,5 МПа с каверной, с заваренной каверной на удалении 5, 10 и 20 мм от шва показало

- напряжения по основному металлу во всех вариантах примерно одинаковы и составляют и 320 МПа, что свидетельствует об объективности подхода к каждому варианту,

- минимальные напряжения находятся на вершине основного и ремонтного сварных швов, стабильны и мало подвержены влиянию вида (размера) дефектов, способам ремонта и удаленности от дефекта,

- максимальные напряжения от каверны составляют 516 - 526 МПа и незначительно меняются по мере удаления от основного сварного шва,

- максимальные напряжения от заваренного дефекта (ремонтный шов) соизмеримы с напряжениями бездефектного участка

Исследования, проведенные в главе 3 показали, что ремонтный сварной шов вблизи основного сварного шва незначительно влияет на свойства металла трубопровода Исследования главы 4 показали, что напряжения в отремонтированных дефектах не превышают напряжений в основном металле

Пятая глава посвящена разработке методик по отбраковке и ремонту трубопроводов КС с дефектами потери металла, а также расчетному обоснованию допустимого смещения кромок сварных стыков.

В основу методики по отбраковке и ремонту трубопроводов КС положены СШП 2 05 06-85* «Магистральные трубопроводы» и ВСН 391.10-009-2002» «Инструкция по отбраковке и ремонту труб линейной части магистральных газопроводов», согласно которой на линейной части магистрального газопровода допускается ремонт шлифовкой дефектов

«потеря металла» глубиной до 20 - 30 % толщины стенки с расчетом остаточного ресурса

Как известно, требования к трубопроводам категории В должны быть жестче, чем к более низким категориям, что и предусматривает СНиП 2 05 06-85* Исходя из этого, разработана зависимость для определения допустимых глубин плавных поверхностных дефектов типа «потеря металла» [д„], позволяющих эксплуатировать трубопроводы КС после ремонта в пределах амортизационного срока эксплуатации с расчетом остаточного ресурса

К]<^-0,87<У„, (5)

где 8ф - значение толщины стенки бездефектной трубы по сертификату (сортаменту),

8Р - расчетное значение толщины стенки газопровода согласно СНиП 2 05 06-85*

Разработана зависимость для определения фактического значения смещения кромок разнотолщинных труб А, как несовпадение уровней срединных поверхностей, когда толстостенная труба соединяется с трубой меньшей толщины и наружная поверхность толстостенной трубы выступает наружу

А = (6)

где А - несовпадение уровней срединных поверхностей,

Д„ - несовпадение уровней расположения наружных поверхностей сваренных труб,

бт- толщина стенки тонкостенной трубы,

бтт- толщина стенки толстостенной трубы

При расчете допустимого смещения кромок на кольцевых сварных стыках линейной части предложено учитывать условия пролегания

газопроводов и неравномерность напряжений по сечению из-за упругого изгиба

Ориентировочный экономический эффект от расширения поля допуска смещения кромок при переизоляции трубопроводов компрессорных станций ООО «Баштрансгаз» за 2005 - 2006 г г. составил около 4 миллионов рублей, при этом доля соискателя составила 25 %, т е около 1 млн руб

Основные выводы и рекомендации

1 Анализ нормативных источников по отбраковке и ремонту магистральных газопроводов показал, что некоторые положения этих документов противоречат друг другу или дублируются При этом, РД 558-97 (сварные соединения) запрещает ремонт шлифовкой дефектов у сварных швов и дефектов «потеря металла» глубиной более 15 % толщины стенки, не допускает ремонт дефектов сваркой при прочности трубной стали свыше ств = 588 МПа Фактически отсутствуют нормы по отбраковке и ремонту трубопроводов КС категории В Кроме того, нормы по допустимому смещению кромок сварных стыков, без ущерба для долговечности газопроводов, могут быть существенно расширены

2 Исследования в полевых условиях трубных сталей контролируемой прокатки показали, что имеет место широкий разброс значений их предела прочности <тв (до 26 % ) и эти значения в большинстве случаев (90 %) превышают 588 МПа Дефекты «потеря металла» составляют более 90 % от общего количества дефектов, около 50 % из них не могут быть отремонтированы сваркой или шлифовкои из-за ограничивающих требований нормативных документов

3 Экспериментальные исследования образцов с дефектами «потеря металла» в районе сварных швов и отремонтированных сваркой показали, что их ремонт в этой зоне не ухудшает прочностных характеристик трубы и не снижает долговечности газопровода

4 Максимальные напряжения от дефекта «потеря металла» в зоне сварного шва мало зависят от его удаленности от сварного шва

Максимальные напряжения в зоне заваренного дефекта соизмеримы с напряжениями на бездефектной части основного металла трубы

5 Впервые разработана методика оценки допустимой глубины поверхностного дефекта при ремонте шлифовкой дефектов «потеря металла» трубопроводов компрессорных станций Разработана методика оценки допустимого смещения кромок сварных стыков трубопроводов КС категории В.

Содержание работы опубликовано в 12 научных трудах, из них первые 2 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях в соответствии с перечнем ВАК Минобразования и науки РФ

1 Кудакаев С М, Аскаров Р М, Файзуллин С.М и др Диагностика и ремонт магистральных газопроводов // Газовая промышленность - М 2004 - № 5 - С 7-10

2 Кудакаев С М, Уаман Ф Ф , Аскаров Г Р и др Анализ научных и нормативно-технических источников по отбраковке труб линейной части магистральных газопроводов и предложения по их развитию / Приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности Обзорная информация». - М ООО «ИРЦ Газпром», 2005 - 76 с

3 Кудакаев С М, Гареев А Г, Худяков М А, Абдуллин И Г Исследование механических свойств и трещиностойкости металла труб из стали Х70, отремонтированного сваркой Сборник научных трудов - Уфа Изд-во «Гилем», 2006 - С 86-92

4 Кудакаев С М, Аскаров P.M., Гареев А.Г., Худяков М А Восстановление несущей способности труб из стали Х-70. Российский энергетический форум // Эффективность, проблемы и решения 20.10 2005 г -Уфа - С 146-149

5 Кудакаев С М, Климов П В , Гареев А Г Внутритрубная диагностика линейной части магистральных газопроводов // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного

транспорта углеводородного сырья Тезисы докладов / Научно-практическая конференция 19 мая 2004 г - Уфа ТРАНСТЭК, 2004. - С 45

6 Кудакаев С M , Аминев Ф M, Аскаров Р M, Файзуллин С M Вопросы отбраковки и ремонта дефектных участков магистральных газопроводов // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья Тезисы докладов I Научно-практическая конференция 19 мая 2004 г - Уфа. ТРАНСТЭК, 2004. -С 46-47

7 Кудакаев С M , Аскаров Р M, Файзуллин С M, Гареев А Г Дефектность газопроводов больших диаметров ООО «Баштрансгаз» // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья Тезисы докладов / Научно-практическая конференция 19 мая 2004 г - Уфа ТРАНСТЭК, 2004 - С 52-53.

8 Кудакаев С M, Аминев Ф M Снижение ущерба от аварий на газопроводах // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья Тезисы докладов / Научно-практическая конференция 19 мая 2004 г - Уфа-ТРАНСТЭК, 2004 -С. 157 - 158

9 Кудакаев С M, Бакиев Т А, Бакулин И Г и др Особенности обследования и ремонта кольцевых стыков газопроводов, выполненных контактной сваркой //Трубопроводный транспорт-2006. Тезисы докладов учебно-научно-практической конференции-Уфа- Дизайн-Полиграф-Сервис, 2006 - С 155 -157

10 Кудакаев СМ, Аминев ФМ., Аскаров ГР, Файзуллин СМ Исследование условий работы дефектных участков магистральных газопроводов / Транспорт и подземное хранение газа Научно-технический сборник. -М ООО «ИРЦ Газпром», 2004 - № 3 - С 9-15

11 Кудакаев С.М., Аскаров Р M , Файзуллин С M , Галяутдинов А А Сверхнормативное смещение кромок сварных соединений трубопроводов // Актуальные проблемы комплексной безопасности производства / Материалы

XV

VIII - го Межрегионального ежегодного научно-практического семинара Пермь 6-7июня2006 - Пермь -С 130-136

12 Кудакаев С М. Опыт подготовки и реализации мероприятий по снижению аварийности по причине КРН на объектах ООО «Баштрансгаз» / Проблемы промышленной безопасности в системе нефтегазового комплекса и трубопроводного транспорта Материалы Всероссийского семинара-совещания Ростехнадзора - Уфа. 2005 - С 32-42

Подписано в печать 26 04 07 Бумага офсетпая Формат 60x80 1/16 Гарнитура «Тайме» Печать трафаретная Уел печ л 1 Тираж 90 Заказ 126

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес типографии 450062, Республика Башкортостан, г Уфа, ул Космонавтов, 1