Разработка методики комплексного диагностирования протяженных надземных газопроводов

Петров, Сергей Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка методики комплексного диагностирования протяженных надземных газопроводов
ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Разработка методики комплексного диагностирования протяженных надземных газопроводов"

На правах рукописи ОО^-ч (—

Петров Сергей Владимирович

.-•г-;./••;,•

I (// А

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПРОТЯЖЕННЫХ НАДЗЕМНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

Специальность - 25.00.19. Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ - 1 ОКТ 2009

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ухта - 2009

003478586

Работа выполнена в Ухтинском государственном техническом университете

Научный руководитель

доктор технических наук, Кузьбожев Александр Сергеевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, Шарыгин Валерий Михайлович

кандидат технических наук, Алиев Тимур Томасович

Ведущая организация

ООО «Печорнипинефть»

Защита состоится 23 октября 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационн! совета Д 212.291.02 в Ухтинском государственном техническом университете по ресу: 169300, г. Ухта, Республика Коми, ул. Первомайская, 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ухтинского государственн! технического университета.

Автореферат размещен на интернет-сайте Ухтинского государственного техни ского университета улууу,1щШ.пс1 в разделе «Диссертационный совет».

Автореферат разослан «20» сентября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета г:,',. .„

канд. техн. наук, профессор Н.М. Уляшева

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одной из важнейших научно-технических проблем XXI ека становится проблема оценки технического состояния и продления ресурса езопасной эксплуатации потенциально опасных объектов. К их числу относятся ма-истральные газонефтепроводы, основная часть которых выработала 50-75 % про-ктного ресурса, а некоторые эксплуатируются с его превышением. Уникальным римером такого объекта на севере России может служить система надземных газо-роводов Ухта-Войвож, эксплуатирующаяся более 60 лет.

Снижение работоспособности надземных трубопроводов происходит по причи-е необратимого ухудшения свойств металла, дефектности сварных швов, высоких [еханических напряжений в стенках труб, развития атмосферной коррозии.

Существует множество различных методов для диагностирования состояния еталла труб, однако часть из них требует отбора образцов из газопровода, например ля механических испытаний и металлографического анализа. Кроме того, эти мето-ы недостаточно информативны в исследованиях изменений свойств металла при лительной эксплуатации под нагрузкой.

Неразрушающие методы также недостаточно адаптированы к реализации на ротяженных объектах сверхдлительной эксплуатации. В частности, ультразвуковой онтроль сварных швов не адаптирован к наличию подкладных колец и особенно-гям геометрии сварного шва; методы оценки напряженно-деформированного со-гояния (НДС) не учитывают собственные напряжения в металле труб; методы тол-шномстрии при оценке коррозионных повреждений не учитывают вариацию тол-(ин стенки труб, связанную с технологией изготовления, существующей в 50-е го-ы.

Поэтому разработка методики комплексного диагностирования металла надзем-ых трубопроводов на основе современных металлофизических и дефектоскопиче-<их методов неразрушающего контроля является весьма актуальной научно-гхнической задачей.

Работа базируется на результатах научных работ многих ученых и исследователи, среди которых: В.К. Бабич, В.В. Болотов, П.П. Бородавкин, В.М. Глазов, В.Н. авиденков, Г.Д. Дель, О.М. Иванцов, A.A. Ильюшин, В.В. Клюев, М.П. Марковец, [иркин Л.И., А.Т. Туманов, М.Н. Щербинин и др.

Цель работы. Разработка комплексной методики диагностирования длительно ссплуатируемых надземных газопроводов большой протяженности.

Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели в рас необходимо решить следующие задачи:

1. Адаптировать к объекту неразрушающие методы тестирования механическ свойств;

2. Разработать оригинальные методы оценки структуры и собственных остат< ных напряжений в металле труб;

3. Разработать методику оценки коррозионных повреждений с учетом номе! латуры и особенностей технологий изготовления труб;

4. Усовершенствовать методику ультразвуковой дефектоскопии с учетом 01 бенностей технологии сварки;

5. Разработать методику экспресс-оценки напряженного состояния труб на I нове геодезических измерений;

6. Разработать комплексную методику натурных обследований с назначени необходимых видов контроля и оптимизированием объемов измерений.

7. Оценить практическую и экономическую значимость выполненной работы.

Научная новизна.

1. Установлено, что после 60 лет эксплуатации характеристики механическ свойств металла надземного газопровода с запасом не менее 10-15% удовлетворя требованиям нормативов, за исключением относительного удлинения после разрь образцов со сварным швом, структура металла не имеет критических повреждений.

2. Доказано, что структурные дефекты металла труб можно выявить по резу: татам многократного тестирования микротвердости с выявлением критически ; рочненных структур, характеризующих развитие деформационного старения и ра прочненных при образовании нарушений сплошности материала.

3. Для марки стали Ст2пс, эксплуатировавшейся более 60 лет установлена за1 номерность уменьшения релаксационной способности основного металла труб снижению предела макроупругости от 160 до 120 МГГа, околошовной зоны до 1 МПа, сварного шва - до 60 МГГа.

4. Рентгеноструктурным анализом доказано, что в металле труб могут суще вовать собственные структурные напряжения второго рода величиной до 80 МПа околошовной зоне сварного шва и до 45 МПа в основном металле, которые необ: димо учитывать при оценке НДС газопровода.

5. Экспериментально получены регрессионные модели временного сопротив. ния и предела текучести стали марки Ст2пс от твердости, характеризуемые лин> ными выражениями вида: а„ =3,7НВ-160 а02 = 2,7НВ-150

6. Магнитошумовым методом (Баркгаузена) экспериментально установлена ущественная неоднородность напряжений в области сварного шва, характеризуемая оявлением растягивающих напряжений в околошовной зоне и сжимающих в литом [еталле шва, что может приводить к образованию нарушений сплошности на грани-е данных областей и существенному ухудшению механических свойств.

Основные защищаемые положения:

- методика комплексной лабораторной оценки состояния материала газопро-ода после 60 лет эксплуатации, включающая стандартные методы испытаний, рент-гноструктурный анализ, испытания на релаксацию напряжений, магнитошумовой етод и результаты ее опробования;

- методики ультразвукового обследования сварных швов с наличием смеще-ий кромок и подкладных колец и селективной выбраковки сварных швов на основе точнения характера дефектов;

- номограммы для расчета НДС, назначения участков газопровода к детально-у обследованию и определению минимальной допустимой толщины стенки;

- методика оценки коррозионных повреждений труб газопроводов с учетом собенностей технологий их изготовления на основе корреляционного анализа результатов измерения толщины стенки методом сплошного сканирования.

Практическая ценность работы.

На основе результатов исследований разработана «Методика проведения ком-лексного диагностического обследования надземных магистральных газопроводов [ГДУ «Войвожнефть», согласованная с Ухтинским отделом Печорского округа Гос-эртехнадзора России.

Полученные в процессе исследований результаты позволяют обосновать воз-ожность дальнейшей эксплуатации магистральных газопроводов по состоянию метла и сварных швов, повысить их надежность и безопасность. Результаты исследо-аний могут быть полезны крупнейшим компаниям нефтегазового комплекса Росли, таким как ОАО «Газпром», «Лукойл» «Транснефть» и др.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доютады-ались и обсуждались на 7-й, 8-й и 9-й научно-технической конференции молодежи iAO «Северные МН» (г. Ухта, 2006, 2007, 2008 г.), VIII международной молодеж-ой научной конференции «Севергеоэкотех -2007» (г. Ухта, 2007 г.), Всероссийской аучно-практической конференции (ТюмГНГУ, г. Тюмень, 2008 г.), 14-й Междуна-эдной конференции «Транспорт и седиментация твердых частиц» (Санкт-

Петербург, СПбГГИ им. Плеханова, 2008 г.), на совместных научных семинарах федр ПЭМГ и МОНиГП (г.Ухта, УГТУ, 2005, 2006, 2007, 2008 гг.).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех гл заключения, содержит 167 страниц текста, 53 рисунка, 18 таблиц и список литера ры из 168 наименований.

Содержание работы. Во введении обоснована актуальность выбранной те; диссертационного исследования, сформулированы цели и задачи исследований, научная новизна, практическая ценность и апробация полученных результатов.

В первой главе «Анализ состояния средств и методов оценки состояния i талла нефтегазопроводов» дана классификация основных факторов, ограничива щих работоспособность надземных газопроводов, выполнен анализ существукж методов, применяемых при диагностировании длительно эксплуатируемых нефте зопроводов. Выполненный обзор показывает, что общим недостатком методов яв. ется их неприспособленность для использования на протяженных объектах, пост] енных в 50-е годы, с отличными от современных требованиями к качеству труб

строительства (рис. 1).

Ухудшение механических свойства и состояния струк- Дефектные сварные мон- Напряженно-деформированное со- Коррозионные поврея дения наружной повер

туры тажные стыки стояние стенок труб ности труб

..........................-и- __________

Стандартные методы диагностирования состояния газопроводов

Ч> -и-

1. Испытание на стати- 1. Ультразвуковая 1. Определение изгиба 1. Ультразвуковая тол-

ческое растяжение; 2. Металлографические исследования дефектоскопия сварных швов; 2. Радиографический котроль продольной оси нивелированием; 2. Физические методы оценки НДС шинометрия; 2. Визуально-измерительный контро]

-и-

Трудоемкость, разрушающий характер и недостаточная информативность испытаний Большой объем и трудоемкость работ на протяженных объектах Трудоемкость работ, большие погоешности без учета собственных (остаточных) напряжений ................................... Большие погрешности без учета особенностей технологии произволе ва труб

-и- .........-и- .....

Общий недостаток методов: не адаптированы к протяженным объектам, построенным в 50-е годы с отличными от современных требованиями к качеству труб и строительства

Рис. 1. Ограничения стандартных методов диагностирования длительно эксплуат руемых надземных газопроводов большой протяженности

В второй главе «Исследование трубных образцов из газопровода Ухта-Еойвож» разработана методика исследования состояния материала (рис. 2). Приме-ялись стандартные методы исследования механических свойств образцов на растя-сение, структуры, химического состава металла, дефектоскопия сварных швов и олщинометрия основного металла труб.

Лабораторные исследования трубных образцов (катушек)

=1111=311111

Дефектоскопия основного металла и сварных швов

Оценка коррозионных повреждений

Испытания металла:

- на статическое растяжение

- металлографические исследования;

- определение химического состава.

Г^г"-

Не соответствуют | Проверка на соответствие требованиям современных нормативных документов (ГОСТ, ТУ) на трубные материалы

1 Соответствуют

Соответствуют частично

Уточнение характера дефектов в сварных швах

Уточнену1е причины вариации толщины труб

Применение оригинальных уточняющих методов испытаний материала

Совершенствование норм отбраковки с учетом длительной безаварийной работы газопровода и существенных запасов прочности для текущих режимов эксплуатации

ПИ

Определение запаса пластичности по релаксационной способности

Определение собст-

венных

остаточ-

ных на-

ппяжении

Определение структурных дефектов по распределениям твердости

Диагностирование линейной часта газопровода комплексными методами

Рис. 2. Схема диагностирования состояния материала на трубных образцах из газопровода

Из газопровода отобран трубный материал из наиболее нагруженных по НДС частков: бесшовные трубы №1 (426x12,0 мм), №3 (325x11,0 мм), №4 (325x12,0 мм), °5 (273х9,0 мм), №6 (168x7,0 мм) и №2 - спирально-шовная труба (426x8,0 мм), (пределен химический состав стали спектральным методом (ГОСТ 18895). Основой металл представлен сталью Ст2-Ст4.

Микроструктура стали, исследованная методом оптической микроскопии "ОСТ 5639-82), феррито - перлитная, крупнозернистая, величина зерна соответст-ует баллу №5-6. Послойное исследование металла показало, что структура во внутренних объемах равномерная, без существенных изменений. Дефектов структуры в виде трещин, расслоений, несплошностей не обнаружено.

600 550 500 450 400 350 300 250

Для образцов основного металла, изготовленных из бесшовных труб 426х мм и 325x10 мм, характерно 15-30 % превышение норматива и по пределу текуче: и по остаточному удлинению (рис. 3). Образцы из спиральношовной трубы 426x8 I, отличаются характерным снижением механических характеристик в сравнение бесшовными трубами примерно на 15 %. В целом, характеристики соответствуй нормативу для Ст4 и имеют 15 % запас в сравнении с нормативом для Ст2.

Важные результаты получены при испытании образцов с фрагментом сварн шва. Известно, что нормативные документы регламентируют равную прочность новного металла и сварного соединения.

сод, ов, МПа 14/, 5, %

70 ,.............................................................................................-•

Образцы со 50 : 3 сварным швом

50 <; 40

1 4 8 11 15 18 19 22 26 29 33 1 Номер образца

15 18 19 22 26 29 33 36 Номер образца

Рис. 3. Результаты определения временного сопротивления (1), предела текуче: (2), относительного сужения (3) и относительного удлинения (4) после разры_ Результаты испытаний свидетельствуют, что в образцах из бесшовных т происходит примерно 15 % кратное снижение предела прочности на разрыв обрг со сварным швом в сравнении с основным металлом. Пластические свойства дан___ образцов, контролируемые относительным остаточным удлинением, снижаются щественно, на отдельных образцах в три раза.

Таким образом, особого внимания требуют кольцевые монтажные сварные с единения труб надземного МГ в силу его подверженности значительным линей . температурным деформациям. При изменении компенсационного режима МГ вс~: ствие нарушения работоспособности опор, значительных температурных перепа воздействия снежного покрова безопасность работы подземного МГ напрямую з

< от прочностных и пластических свойств сварных соединений особенно в услови-: возрастания растягивающих деформаций.

На образцах, приготовленных для механических испытаний, многократно из-гряли твердость ультразвуковым измерителем твердости «УЗИТ- 2М». Получена висимость средних значений твердости от временного сопротивления и предела кучести, что позволяет использовать метод для тестирования прочностных свойств ;талла труб при натурных обследованиях (рис. 4).

Для неразрушающего выявления фрагментов металла со сниженными пласти-скими свойствами предложено использовать статистическую обработку много-1атных измерений с построением гистограмм.

Число твердости, НВ _______________Число твердости, НВ

Рис. 4. Зависимость средних значений твердости от временного сопротивления (а)

и предела текучести (б).

В частности, обработка результатов измерения твердости на фрагменте №5 повывает, что твердость трубы № 1 фрагмента № 5 имеет небольшой разброс в ин-рвале 140-177 НВ, со средним 157 НВ, что соответствует стали Ст 4, а твердость |убы № 2 катушки № 5 находится в интервале 187-271 НВ, со средним 238 НВ, что лходит за нормальный интервал стали Ст4 (рис. 5).

Так как твердости труб №1 и № 2 различны, это указывает на состояние струк-ры материала одной марки. Анализ распределения чисел твердости показывает, о массив замеров твердости на образцах из трубы №1 группируется согласно нор-зльному закону распределения со средним значением 160 НВ. Аналогичным обра-|М сосредоточено примерно 2/3 массива замеров твердости на образцах из трубы ¡2. Наряду с этим, в замерах присутствуют повышенные для данной марки значе-1я, что указывает на наличие твердых и хрупких структур металла, которые могут шяться концентраторами внутренних напряжений.

Полученные данные согласуются с результатами металлографических исс дований, которые выявили наличие нетипичной структуры стали, состоящей из ш лита с цементитной сеткой по границам зерен, имеющей высокую твердость и прс ность, но низкую пластичность.

Интервалы твердости Рис. 5. Распределение чисел твердости по интервалам на трубах фрагмента №5 На основе этого можно констатировать, что металл трубы № 1 катушки № находится в удовлетворительном состоянии, металл трубы № 2 является потени ально-опасным с точки зрения возможного хрупкого разрушения. Тем самым, мет определения твердости при большой выборке замеров более 50 с последующей сп тистической обработкой показаний рекомендуется для индикации состояния мат риала.

Обосновано, что одним из важных свойств металла при эксплуатации под г грузкой является его релаксационная способность, характеризующая запас пластщ ских свойств материала с его способностью к релаксации пиковых напряжений счет микропластической деформации без образования нарушений сплошности. В ь честве метода, чувствительного к изменению таких свойств, решено применить IV тод испытаний на релаксацию напряжений по методике проф. В.Н. Чувильдее (ННГУ). На рис. 6 представлен пример определения предела макроупругости (о1 о4о) на четырех образцах. Установлено, что показатель снижается с уменьшен™ пластических свойств от 160 МПа трубы с нормальным состоянием структуры до МПа металла сварного шва, имеющего критическое упрочнение и минимально пластичность.

120 100

ВО 60 40 20

Глубина релаксации/напряжение Да/а, %

\ fjfs

I: A I

о «•

а3о о "о | o'n

ll___< ju_-jt. J

sfSVr? M S

Г !/\

Jf \

=V •/

'Л,::/.-:

iZ.

--( Номер абраэцз

100

5 400 500

Напряжение сг, МПа

Рис. 6. Кривые релаксации на образцах с нормальной пластичностью (1), наличием хрупких структур (2), околошовной зоны (3) и сварного шва (4).

Для оценки собственных напряжений измерением искажений кристаллической гшетки образцы металла труб были обследованы рентгеноструктурным методом. Напряжения в металле определяли по уширению линий п вследствие упругих иска-ений решетки (уравновешивающихся внутри отдельных зерен, фрагментов или поков) из теории рассеяния рентгеновских лучей, определяемых по формуле:

(1)

.¿а ■4-

где — - относительная деформация решетки (напряжения II рода), в- угол а

гражения Вульфа-Брэгга.

Съемку проводили с основного металла (40 мм от линии сплавления) и с око-эшовной зоны (15 мм от линии сплавления) на внутренней и внешней поверхности □следуемой трубы дифрактометром ДРОН-3 в режиме записи дифрактограмм при еКа-излучении. Для перехода от — к величине, имеющей размерность напряже-

ия, использовали приближенное соотношение:

Да .

(2)

где Е - модуль нормальной упругости материала.

В результате определено, что по сравнению с эталонным металлом основной еталл труб и околошовной зоны имеет собственные напряжения, составляющие 43 77 МПа, соответственно.

Проведены исследования металла магнитошумовым методом, основанным на змерении шумов Баркгаузена. Исследовали два трубных образца 325*11 (фрагмент ЬЗ) и 325x12 мм (№4), использовали прибор «STRESSCAN-500C», фирмы AST.

Измеряли параметр магнитоупругости (МР) как относительной величины, пропц циональной усредненному значению пиковых амплитуд шума Баркгаузена, замере! ных на глубине 0,02-0,07 мм за десять циклов намагничивания.

Датчиком измеряли интенсивность шумов в радиальном и осевом направлен! ях с шагом 10 мм на внутренней и наружной поверхности фрагментов (рис. 7).

МР, отн. ед.

20 40 60 80 100 120 140

Координата, мм

а)

20 40 60 80 100 120 140 160

Координата, мм

б)

Рис. 7. Результаты измерения шумов Баркгаузена: а) фрагмент №3; б) фрагмент №4

На наружной поверхности фрагмента №3 уровень интенсивности шумов Бар! гаузена в трубе I колеблется от 90 до 110 МР. В зоне сварного шва происходит ре кое изменение уровня шумов в пределах от 30 до 120 МР. На трубе 2 уровень шуме Баркгаузена такой же, как в трубе 1 80-110 МР. На внутренней поверхности фра мента уровень шумов значительно ниже, чем на внешней. Так, на трубах 1, 2 уровет шумов Баркгаузена 35-60 МР, в зоне сварного шва 60-90 МР. На наружной повер: ности фрагмента №4 уровень шумов Баркгаузена основного металла находится пределах 70-120 МР, в зоне сварного шва - от 40 до 90 МР. Распределение остато1 ных напряжений в радиальном направлении выше (100-120 МР), чем в осевом н; правлении (80-100 МР). На внутренней поверхности этого же фрагмента уровеь шумов основного металла колеблется в пределах от 60 до 90 МР. Зона сварного Ш1 характеризуется относительно низким уровнем шумов от 50 до 70 МР.

Сравнивая результаты исследования, можно отметить, что фрагмент №3 име( большую неравномерность внутренних напряжений в околошовной зоне сварнот соединения, градиент изменения составляет 7300 МР/м, против 4000 МР/м у фра мента №4.

При этом отношение средних значений, измеренных на внутренней и внешней поверхностях для фрагмента №3 составляет 1,89/1,77, для фрагмента №4 0,99/1,24 (в числителе отношение осевых значений, в знаменателе - радиальных), что говорит об анизотропии внутренних напряжений по толщине фрагмента №3. Неоднородность собственных напряжений по толщине (до 20-30 %) объясняется особенностями технологии изготовления труб.

Сравнение результатов механических испытаний образцов, проходящих по линии измерения шумов Баркгаузена, показывает, что образец, вырезанный с фрагмен-а №3, содержащий в средней части сварное соединение, разрушился, не достигнув федела прочности основного металла. При этом, относительное удлинение при раз->ьтве составило 6,0 % в сравнении с образцом из фрагмента №2 - 18,0 %. Следовательно, наличие зоны релаксации напряжений в зоне сварного соединения фрагмента идентифицированное магнитошумовым методом, подтверждено результатами 1еханических испытаний.

В третьей главе «Комплексное диагностирование газопровода Ухта-$ойвож» разработана и реализована методика диагностирования состояния металла руб и сварных швов протяженного надземного газопровода комплексом неразру-аающих (дефектоскопических) методов. Так как объект имеет некоторые особенно-ти, влияющие на достоверность проводимого диагностирования, методы ультразву-ового измерения толщины стенки труб и выявления дефектов в сварных швах были тработаны на трубных образцах.

Одной из особенностей газопровода является простейшее решение по его ан-икоррозионной защите - при помощи покрытия на основе цементной смеси, нано-имой на поверхность слоем толщиной до 5...7 мм. К 2000 г. покрытие было полностью разрушено, и при эксплуатации не восстанавливалось, однако, в какой период ксплуатации произошло полное разрушение, достоверно установить не удалось, "роме того, часть опор также была полностью разрушена, особенно в местах болот, газопровод на таких участках продолжительное время лежал на земле или в воде. 1еред эксплуатацией стала проблема выбора - проводить восстановление газопро-ода, или строить новый. В пользу последнего решения высказывалось предположение, что газопроводы при отсутствии покрытия за столь длительный срок нахождения в атмосферных условиях приобрели существенные и множественные коррози-нные повреждения, вплоть до сквозных критических утончений в местах, где газопровод лежал на земле, и поэтому восстановление газопровода нецелесообразно.

На трубных образцах были выполнены измерения толщины стенки в сечения по окружности труб - по два сечения на каждой из труб фрагмента. По окружност была нанесена координатная сетка с разбивкой по часам (секторам), соответствуй: щая часовому циферблату. Измерения в контрольных сечениях выполнены серий ным толщиномером УТ-93П методом непрерывного сканирования с шагом фикса ции значений 15 мм, равным диаметру пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП Частота ПЭП 5 МГц (рис. 8).

Толщина стенки, мм

а)

б)

в)

Рис. 8. Результаты измерения толщины труб: а) на фрагменте №1, б) на фрагменте

№4, в) на фрагменте №2.

Применяли простой подход к обработке полученных данных, состоящий в то« что из полученного массива данных выделяли максимальные значения, предполага: что эти значения близки к номинальной неповрежденной толщине трубы. Соотве' ственно минимальные значения характеризуют поврежденную коррозией область, разница между ними и есть утончение трубы за счет коррозии (табл. 1).

Табл. 1. Максимальная и минимальная толщина стенки труб_

12 ..................................................................................................................................

11 -

8 -1----------г----------,---->----,------

О 2 4 б 8 10 12 14

11 10

10 12 14

Часовая ориентация, ч

Номер образца 1 2 4

Номер сечения 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Мин. 8,4 8,5 9,3 9,1 6,9 6,9 7,1 7,2 8,4 7,8 10,1 10,4

Макс. 11,1 11,5 11,5 11,6 7,2 7,2 7,5 7,6 10,5 10,3 12 12

Рази. 2,7 3 2,2 2,5 0,3 0,3 0,4 0,4 2,1 2,5 1,9 1,6

Из этих данных следует, что фрагменты №1 и №4, состоящие из бесшовных труб характеризуются примерно сопоставимыми величинами коррозионного утончения 2,2...3 мм и 1,6...2,5 мм соответственно. Фрагмент №2, состоящий из спи-рагтьно-шовных труб имеет как существенно меньшее утончение 0,3-0,4 мм, так и существенно меньшую вариацию толщины. Возникает закономерный вопрос: за счет чего трубы разных типов, но изготовленные из одной и той же стали обыкновенного качества марок Ст2-Ст4 и работающие в одинаковых условиях имеют почти на порядок отличающиеся величины коррозионных повреждений. Было предположено, что при одинаковой коррозионной устойчивости марок стали обоих типов труб, работающих в одинаковых условиях, разброс их толщины вызван особенностями производства, а именно возможностями прокатных технологий обеспечить требуемые допуски по толщине.

Данные на рис. 8 скомпонованы таким образом, что для бесшовных труб прослеживается единообразная закономерность изменения толщины каждой трубы по ее окружности. Из рис. 8 следует, что характер изменения .толщины по окружности одной трубы в двух сечениях (на рис. 8 - по два графика на одной координатной плоскости), расположенных на расстоянии 1,0 м друг от друга практически идентичен. Идентичность характера распределения толщины по окружности труб в двух сечениях доказана на основе регрессионного и корреляционного анализа полученных результатов. Рассмотрим наличие функциональной зависимости между переменными величинами, предполагая, что каждому значению независимого переменного (аргумента) X — значение толщины в сечении 1 (3) соответствует определенное значение другой переменной У - значение толщины в сечении 2 (4) (рис. 9).

Ьст (сечение 1), мм Ьст (сечение 3), мм

Рис. 9. Зависимости регрессии толщины стенки в кольцевых сечениях труб: а) фрагмент трубы №1, сечения 1,2; б) сечения 3,4;

Коэффициент R определялся из выражения:

SSE

R2 = 1-

SST'

где SSE = - У] )2 - сумма квадратов отклонений от среднего,

= . квадрат стандартного отклонения (дисперсия).

SST

Очевидно, что коэффициент Л" составляет 0,64 - 0,72, что свидетельствует I наличии линейной зависимости между значениями толщины, измеренными в разны: сечениях по окружности трубы.

Для количественной оценки взаимосвязи двух выборок данных толщины таюк применялся корреляционный анализ. Задачу решали в рамках линейной зависимост] между нормально распределенными случайными величинами, а для количественно] оценки тесноты связи использовали коэффициент корреляции:

Px.Y =

cov(X.Y)

где соу(Х,¥)я\^У,уп-ХУ - ковариация двух выборок данных;

ах2 = -Т(х, ~ /'V У ■> = - )' - стандартные отклонения.

п п

Результаты расчета коэффициентов корреляции между выборками данных номерами, соответствующими номерам сечений, в которых производились измере ния, представлены в табл. 2.

Табл. 2. Коэффициенты корреляции выборок данных толщины стенки труб окружных сечениях

№ сечения Фрагмент №1 Фрагмент №4

1-2 0,80035 0,75213

3-4 0,85422 0,61892

1-3 0,15373 -0,1617

1-4 0,0093 0,0799

2-3 0,14266 -0,3865

2-4 0,06773 -0,1112

Из представленных данных следует, что между выборками данных, соответс вующих результатам измерений толщины в сечениях в пределах каждой из тру фрагмента (сечения 1-2 и 3-4) существует преимущественно сильная корреляциот ная связь. В сечениях же, расположенных на разных трубах корреляционной связ практически нет.

Это свидетельствует о единообразии закона изменения толщины стенки в пределах каждой отдельно рассматриваемой бесшовной трубы и несущественном воздействии индивидуального случайного фактора, к каковым было отнесены вариации толщины стенки за счет коррозии, на одну из рассматриваемых величин.

В результате проведенных исследований на отобранных фрагментах труб был сделан акцент на том, что существенные вариации до 3 мм по толщине стенки бесшовных труб не могут быть следствием только коррозионного воздействия. Такие изменения по толщине были заложены изначально в процессе производства горячекатаных бесшовных труб. Это подтверждается, во-первых, гораздо меньшим разбросом по толщине, практически отсутствующим и соизмеримым с погрешностью прибора, в спирально-шовных трубах, выполненных из аналогичного материала и испытывающих точно такое же атмосферное коррозионное воздействие. И, во-вторых, на основе корреляционного и регрессионного анализа доказано, что воздействие случайного коррозионного фактора в бесшовных трубах минимально, а вариации толщины, в пределах каждой отдельно взятой трубы происходит по индивидуальному закону, свойственному этой трубе. В-третьих, закон вариации толщины не зависит от положения бесшовной трубы, в котором она сварена в газопроводе, то есть, не установлено подобия закономерностей изменения толщины в сваренных двухтрубных фрагментах.

При проведении дефектоскопии сварных швов установлено, что применение современных методик затруднено вследствие наличия ряда особенностей. В результате исследований фрагментов труб, изъятых из газопровода, установлены некоторые конструктивные особенности, свойственные данному объекту и которые следует учитывать вследствие их влияния на достоверность выявления дефектов, точность определения типа и размеров дефектов, что, в итоге, влияет на точность оценки прочности трубопровода.

При исследовании фрагментов труб установлена особенность исполнения сварного шва с применением подкладных колец. При проведении УЗ контроля возможно совпадение времени прихода эхо-сигнала от дальней кромки подкладного кольца и надкорневой несплошности (рис. 10).

Чтобы убедиться, что эхо-сигнал принадлежит несплошности, а не подкладному кольцу следует определить положение эхо-сигнала от подкладного кольца, который появляется при меньшем расстоянии между швом и ПЭП, чем сигнал от несплошности, т.е. Хпк всегда меньше Х„еспл.

1 2

_ч.ч

аТ

Та

У У

у В'Ч

> У

1 - сварной шов; 2 -подкладное кольцо; 3 - внутренняя поверхности трубы; 4 - пьезоэлектричесст преобразователь;5 - надкорневая несплошность; 6 - зондирующий импульс, 7 - зона совпадения ^ развертке УЗ дефектоскопа эхо-сигналов от иесплошности и подкладного кольца; 8 - экран УЗ д<

фектоскопа

Рис. 10. Идентификация эхо-сигналов от несплошности в сварном шве на фоне эхо-сигналов от подкладного кольца

Схема проведения УЗ дефектоскопии сварных швов включает в себя стандар ный и расширенный (детальный измерения) комплекс измерений (рис. 11). Расш ренный комплекс измерений осуществляется на кольцевых сварных стыках (соед нениях), признанных в соответствии с критериями ВСН 012-88 «не годен...», и вкгп чает в себя:

- детализированный контроль сварного соединения, включающий оценку фо мы выявленных несплошностей, распознавание компактных и протяженных (пл скостных) несплошностей, оценку развития плоскостных несплошностей по высоте;

- представление результатов детализированного контроля в графическом ви, (рис. 12);

- прочностное расчетное обоснование результатов УЗ дефектоскопии сварно соединения с корректировкой технологических режимов эксплуатации газопровода.

Перечни участков:

- изгибно-напряженные участки;

- ПОУ: а/д, краны, замерные пункты

Перечни швов:

- годных;

- не годных ( в ремонт);

- не годных (вырезка)

- форма дефекта; ■ размеры дефекта

.... Выбор уча- Стандартные I Детальные Прочност-

стков для оценки год- ] оценки ха- ной анализ с

контроля ности свар- рактеристик учетом на-

сварных ных швов { дефектов личия де-

швов фектов

I 1

Проведение | Проведение Проведение Итоговое заклю-

первичного стандартной детального чение о работо-

обследова- дефектоско- контроля способности

ния пии сварного шва

Рис. 11. Схема проведения дефектоскопии сварных соединений

Толщина стенки, мм 1

11 ,•

1 у

1 / шо .20)

3,0

9/10 11 12 5 Часовая ориентация, ч

1 - значение толщины стенки по результатам УЗ толщинометрии; 2 - ограничительные линии работоспособности сечения сварного соединения; 3 - корневой дефект, развитый по высоте; 4 - компактный единичный дефект; 5 - протяженный корневой дефект

Рис. 12. Пример представления результатов детальной дефектоскопии сварных соединений

Установлено, что недопустимые напряжения в стенке труб могут возникнуть при поломке опор. Для экспресс-оценки напряженного состояния труб разработан ряд номограмм для различных толщин стенок, по которым судят о величине напряжений исходя из длины пролета между опорами.Для определения допустимой длины пролета надземного газопровода наружным диаметром получены графические зависимости (рис. 13).

ч 30

6„ом = 10 ММ сталь Ст 4

20 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Рабочее давление, МПа

1 - для участков I и И категорий; 2 - для участков 111 и IV категорий; 3 - при достижении напряж ниями нормативного предела текучести Рис. 13. Номограммы для определения допустимой длины пролета надземного г; зопровода наружным диаметром 325 мм Номограммы позволяют проводить экспресс-оценку НДС участка газопрово, и выявлять потенциально-опасные участки (ПОУ) для проведения детализированн го обследования. Если фактическая длина пролета меньше допустимой, то НДС уч стка соответствует требованиям СНиП 2.05.06-85.

Таким образом, разработана комплексная методика диагностирования газопр водов, включающая определение наиболее напряженных участков по максимальнь величинам пролетов и напряженного состояния с учетом собственных напряжений толщины стенки труб (рис. 14). Для получения исходных данных для расчета труб провода на прочность разработана и оптимизирована для протяженного надземно газопровода методика измерения толщины стенки. На основе анализа результат дополнительного детального диагностирования с применением критериев оценки учетом режимов эксплуатации дают рекомендации по реконструкции потенциальн опасных участков с корректированием оси газопровода, применением усиливают ремонтных муфт, ремонт сварных швов сваркой.

Расчет напряженно-деформированного состояния, выделение контрольных участков

Диагностирование потенциально-опасных участков -

Диагностирование монтажных ! сварных швов

._л.

Соответствие нормативам

Определение толщины стенки труб

Уточнение мест! концентрации !■ напряжений1

\ Несоответствие Наличие хрупких и разу-прочненных структур

нормативам

Дополнительное детальное диагностирование с применением критериев оценки с учетом режимов эксплуатации

Оценка состояния структуры металла

Соответствие | нормам I

I Реконструкция потенциально-опасных участков с корректированием оси газопро-1 I вода, применением усиливающих ремонтных муфт, ремонт сварных швов сваркой I

Дальнейшая эксплуатация газопровода с мониторингом структуры | материала и дефектов в сварных швах без вырезки образцов I

Рис. 14. Схема комплексного диагностирования надземного газопровода

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1) Выделены приоритетные факторы внешних воздействий на надземные га-опроводы при длительной эксплуатации, обусловленные деформационным старени-м и усталостью за счет статических и циклических нагрузок при возникновении наущений условий прокладки трубопроводов в виде изгиба продольной оси при по-омках поддерживающих опор, а также атмосферной коррозии при нарушениях или тсутствии защитного покрытия.

2) Предложен комплекс неразрушающих методов определения состояния структуры и параметров механических свойств металла газопроводов на основании многократного тестирования микротвердости и оценки механических напряжений по

ровню магнитошумового сигнала, позволяющий определять степень неравномерности напряжений и места их локализации.

3) Обоснован и экспериментально опробован метод механических испытаний на релаксацию напряжений с установлением предела макроупругости, характеризующего запас релаксационных свойств материала с возможностью самоорганизации структуры и способностью к релаксации пиковых напряжений за счет микропластической деформации без образования нарушений сплошности.

4) Разработана методика измерения толщины стенки протяженного надзем! го газопровода с трехэтапным порядком их проведения, включая поисковый тест вый контроль с однократными измерениями с шагом 100 м, измерения на потеш. ально-опасных участках и детальный контроль методом сплошного сканирования не менее чем двух сечениях, с корреляционным анализом данных.

5) Предложена методика селективной отбраковки сварных швов по резуль-там уточнения характеристик дефектов ультразвуковым методом с определени формы несплошностей, идентификацией компактных и протяженных дефект! оценкой развития плоскостных дефектов по высоте, прочностным расчетом по ; пустимой фактически измеренной толщине стенки.

6) Разработана методика определения параметров напряжет деформированного состояния газопровода, включая расчетную схему для обосно! ния потенциально-опасных участков по критериям допустимой длины пролета ме ду опорами, расстоянию от низа трубы до поверхности земли и допустимой толц ны стенки труб.

7) Разработана комплексная научно-обоснованная методика диагностиро1 ния состояния металла труб и сварных швов протяженного надземного газопрово комплексом неразрушающих (дефектоскопических) методов и методов механи1 ских испытаний материалов, регламентирующая объем, последовательность и ycj вия проведения работ при определении технического состояния трубопроводов, ч позволило по результатам промышленного внедрения работы получить экономи1 ский эффект порядка 50 тыс. руб. на км газопровода в год.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах

1. Петров C.B., Комаров A.B., Кузьбожев А. С. Оценка изменений механи1 ских характеристик металла длительно эксплуатируемых трубопроводов, работа щих в различных условиях прокладки // Защита окружающей среды в нефтегазов* комплексе.-2009,-№5.-С. 34-39.

2. Петров C.B., Комаров A.B., Кузьбожев А. С. Определение характерист механических свойств металла труб и сварных швов в надземных газопроводах сталей обыкновенного качества // Защита окружающей среды в нефтегазовом ко плексе. - 2009. - № 5. -С. 40^*6.

3. Петров C.B., Комаров A.B., Кузьбожев А. С. Особенности выявления оценки дефектов в материале и монтажных сварных швах трубопроводов из ста обыкновенного качества // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2009.-№ 6.-С. 56-65.

4. Быков И.Ю., Петров C.B., Кузьбожев A.C., Шкулов С. А. Особенности опре-гления толщины стенки труб нефтегазового сортамента // Строительство нефтяных газовых скважин на суше и на море - 2009. - № 9. - С. 15-20.

5. Петров C.B. Разработка новой конструкции опоры для надземных трубопро-эдов. VII Научно-Техническая конференция молодежи ОАО «Северные МН»: ма-:риалы конф., г. Ухта, 21-23 нояб.2006 г. / под. ред. О.В. Чепурного. - Ухта: УГТУ, 306.-С. 23-25.

6. Петров C.B. Применение магнитного метода для оценки микроструктуры гали 17Г1С. VIII международная молодежная научная конференция «Севергеоэко-;х - 2007»: материалы конференции (21-23 марта 2007 г., Ухта) в 3 ч.;- 2.ч. - Ухта: ГТУ, 2007.- С. 166-169.

7. Петров C.B., Усольцев М.Е., Бобров B.JI. Оценка напряженно-гформированного состояния тройниковых соединений технологических трубопро-здов. Сборник научных трудов: материалы научно - технической конференции (17) апреля 2007 г.) в 2 ч.; 4.1 / под. ред. Н.Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2007. - С. 11924.

8. Петров C.B., Усольцев М.Е., Бобров B.JI. Применение AdobePhotoShop при 1ализе микроструктуры трубных сталей. Проблемы эксплуатации систем транспор-i: материалы Всероссийской научно-практической конференции; 6 ноября 2008г. / тв редактор В.И. Бауэр. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2008. - С. 239-241.

9. Петров C.B., Кузьбожев A.C., Предеин О.И. Классификация структурных годнородностей (ликваций) в низколегированных сталях для нефтегазопроводов, борник научных трудов: материалы научно- технической конференции (15-16 ап-:ля 2008 г.) в 2 ч.; ч.1 / под. ред. Н.Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2007. - С. 268-273.

10. Петров C.B., Кузьбожев A.C., Предеин О.И. Методы микроанализа и клас-1фикация неметаллических включений в низколегированных сталях для нефтегазо-юводов. Сборник научных трудов: материалы научно- технической конференции 5-16 апреля 2008 г.) в 2 ч.; 4.1 / под. ред. Н.Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2007. - С. 73-278.

11. Петров C.B. Application of a magnetic metod for an estimation of a microsruc-re of steel. 14-я Международная конференция «Транспорт и седиментация твердых 1стиц» 23-27 июня 2008: сборник докладов / ответственный за выпуск Е.С. Дрибин-;ая - Санкт-Петербург, СПбГГИ им. Плеханова. - С.386-388.

12. Методы измерения твердости. Определение механических свойств металла аонефтепроводных труб по твердости: методические указания / Р.В.Агиней [и др.] Ухта: УГТУ, 2007.-51 с.

Ухтинский государственный технический университет Отпечатано в отделе оперативной полиграфии. Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13.

Подписано в печать ¡5.09.2009 г. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 120 экз. Заявка 1335

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Петров, Сергей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ НАДЗЕМНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ.

1.1. Обзор и классификация процессов повреждаемости надземных газопроводов.

1.1.1. Изменения структуры и свойств металла труб при длительной эксплуатации под нагрузкой.

1.1.2. Изменение механических и физических свойств металла труб при усталости.

1.1.3. Напряженно-деформированное состояние металла трубопроводов.

1.1.4. Атмосферная коррозия надземных трубопроводов.

1.2. Методы оценки состояния металла на образцах.

1.2.1. Определение механических свойств.

1.2.2. Металлографический анализ.

1.3. Физические неразрушающие методы контроля металла.

1.3.1. Магнитные методы структурного анализа.

1.3.2. Методы определения напряжений в металле трубопроводов.

1.3.3Определение твердости и микротвердости.

1.4. Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРУБНЫХ ОБРАЗЦОВ, ОТОБРАННЫХ ИЗ НАДЗЕМНОГО ГАЗОПРОВОДА.

2.1.1. Краткая характеристика газопровода Ухта-Войвож.

2.1.2. Общие принципы диагностирования технического состояния газопровода.

2.2. Характеристика отобранных из газопровода образцов труб.

2.3. Определение химического состава стали спектральным методом.

2.4. Микроструктура Ст2пс.

2.5. Механические испытания металла труб.

2.6. Определение твердости на трубных образцах.

2.7. Определение остаточных напряжений на трубных образцах.

2.7.1. Рентгепоструктурный анализ.

2.7.2. Магнитошумовой метод (Баркгаузена).

2.7.3. Определение остаточных напряжений методом разрезания.

2.8. Определение запаса пластичности материала методом релаксации напряжений.

2.8.1. Методика испытаний.

2.8.2. Результаты испытаний на релаксацию напряжений.

3. КОМПЛЕКСНОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА НАДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ УХТА-ВОЙВОЖ.

3.1. Проведение первичного обследования газопроводов.

3.2. Измерения толщины стенки труб ультразвуковым методом.

3.2.1. Постановка задачи.

3.2.2. Измерительные приборы и их калибровка.

3.2.3. Результаты измерений толщины стенки на трубных образцах.

3.2.4. Корреляционный анализ результатов ультразвуковых измерений толщины стенки труб.

3.2.5. Усовершенствованная методика измерения толщины стенки труб.

3.2.6. Измерения толщины стенки труб на потенциально-опасном участке газопровода.

3.3. Ультразвуковая дефектоскопия сварных соединений.

3.3.1. Ультразвуковыке дефектоскопы и их калибровка.

3.3.2. Расчет основных параметров ультразвукового контроля.

3.3.3. Регистрируемые параметры контроля.

3.3.4. Методы дефектоскопии саврных швов при наличии подкладных колец и труб разной толщины.

3.3.5. Методика оценки допустимости дефектов в сварных соединениях.

3.4. Результаты комплексного диагностирования надземного газопровода.

3.4.1. Общее состояние газопровода.

3.4.2. Оценка общего дефектного состояния труб.

3.4.3. Результаты ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений.

3.5. Диагностирование состояния металла газопровода в условиях напряженно-деформированного состояния.

4. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДИКИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И ПРОДЛЕНИЯ РЕСУРССА ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ТРУБОПРОВОДОВ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка методики комплексного диагностирования протяженных надземных газопроводов"

Одной из важнейших научно-технических проблем XXI века становится проблема оценки технического состояния и продления ресурса безопасной эксплуатации потенциально опасных объектов. К их числу относятся магистральные газонефтепроводы, основная часть которых выработала 50-75 % проектного ресурса, а некоторые эксплуатируются с его превышением. Уникальным примером такого объекта на севере России может служить система надземных газопроводов Ухта-Войвож, эксплуатирующаяся более 60 лет.

Снижение работоспособности надземных трубопроводов происходит по причине необратимого ухудшения свойств металла, дефектности сварных швов, высоких механических напряжений в стенках труб, развития атмосферной коррозии.

Существует множество различных методов для диагностирования состояния металла труб, однако часть из них требует отбора образцов из газопровода, например для механических испытаний и металлографического анализа. Кроме того эти методы недостаточно информативны в исследованиях изменений свойств металла при длительной эксплуатации под нагрузкой.

Неразрушающие методы также недостаточно адаптированы к реализации на протяженных объектах сверхдлительной эксплуатации. В частности, ультразвуковой контроль сварных швов не адаптирован к наличию подкладных колец и геометрии сварного шва; методы оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) не учитывают собственные напряжения в металле труб; методы толщино-метрии при оценке коррозионных повреждений не учитывают вариацию толщин стенки труб, связанную с технологией изготовления, существующей в 50-е годы.

Поэтому разработка методики комплексного диагностирования металла надземных трубопроводов на основе современных металлофизических и дефектоскопических методов неразрушающего контроля является весьма актуальной научно-технической задачей.

Работа базируется на результатах научных работ многих ученых и исследователей, среди которых: В.К. Бабич, В.В. Болотов, П.П. Бородавкин, В.М. Глазов, В.Н. Давиденков, Г.Д. Дель, О.М. Иванцов, A.A. Ильюшин, В.В. Клюев, М.П. Мар-ковец, Миркин Л.И., А.Т. Туманов, М.Н. Щербинин и др.

Цель работы. Разработка комплексной методики диагностирования длительно эксплуатируемых надземных газопроводов большой протяженности.

Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:

1. Адаптировать к объекту неразрушающие методы тестирования механических свойств металла труб;

2. Разработать оригинальные методы оценки структуры и собственных остаточных напряжений в металле труб;

3. Разработать методику оценки коррозионных повреждений с учетом номенклатуры и особенностей технологий изготовления труб;

4. Усовершенствовать методику ультразвуковой дефектоскопии с учетом конструктивных особенностей сварных швов;

5. Разработать методику экспресс-оценки напряженного состояния труб на основе геодезических измерений;

6. Разработать комплексную методику натурных обследований с назначением необходимых видов контроля и оптимизированием объемов измерений.

7. Оценить практическую и экономическую значимость выполненной работы.

Научная новизна.

1. Установлено, что после 60 лет эксплуатации характеристики механических свойств металла надземного газопровода с запасом не менее 10-15% удовлетворяют требованиям нормативов, за исключением относительного удлинения после разрыва образцов со сварным швом, структура металла не имеет критических повреждений.

2. Доказано, что структурные дефекты металла труб можно выявить по результатам многократного тестирования микротвердости с выявлением критически упрочненных структур, характеризующих развитие деформационного старения и разупрочненных при образовании нарушений сплошности материала.

3. Для марки стали Ст2пс, эксплуатировавшейся более 60 лет установлена закономерность уменьшения релаксационной способности основного металла труб по снижению предела макроупругости от 160 до 120 МПа, околошовной зоны до 100 МПа, сварного шва - до 60 МПа.

4. Рентгеноструктурным анализом доказано, что в металле труб могут существовать собственные структурные напряжения второго рода величиной до 77 МПа в околошовной зоне сварного шва и до 45 МПа в основном металле, которые необходимо учитывать при оценке НДС газопровода.

5. Экспериментально получены регрессионные модели временного сопротивления и предела текучести стали марки Ст2пс от твердости, характеризуемые линейными выражениями вида: стп = 3,699НВ-157,811 сг0 2 = 2,722НВ -148,271

6. Магнитошумовым методом (Баркгаузена) экспериментально установлена существенная неоднородность напряжений в области сварного шва, характеризуемая появлением растягивающих напряжений в околошовной зоне и сжимающих в литом металле шва, что может приводить к образованию нарушений сплошности на границе данных областей и существенному ухудшению механических свойств.

Основные защищаемые положения:

- методика комплексной лабораторной оценки состояния материала газопровода после 60 лет эксплуатации, включающая стандартные методы испытаний, рентгеноструктурный анализ, испытания на релаксацию напряжений, магни-тошумовой метод и результаты ее опробования;

- методики ультразвукового обследования сварных швов с наличием смещений кромок и подкладных колец и селективной выбраковки сварных швов на основе уточнения характера дефектов;

- номограммы для расчета НДС, назначения участков газопровода к детальному обследованию и определению минимальной допустимой толщины стенки;

- методика оценки коррозионных повреждений труб газопроводов с учетом особенностей технологий их изготовления на основе корреляционного анализа результатов измерения толщины стенки методом сплошного сканирования.

Практическая ценность работы.

На основе результатов исследований разработана «Методика проведения комплексного диагностического обследования надземных магистральных газопроводов НГДУ «Войвожнефть», согласованная с Ухтинским отделом Печорского округа Госгортехнадзора России 10.05.2000 г. Полученные в процессе исследований результаты позволяют обосновать возможность дальнейшей эксплуатации магистральных газопроводов по состоянию металла и сварных швов, повысить их надежность и безопасность. Результаты исследований могут быть полезны крупнейшим компаниям нефтегазового комплекса России, таким как ОАО «Газпром», «Лукойл» «Транснефть» и др.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 7-й, 8-й и 9-й научно-технической конференции молодежи ОАО «Северные МН» (г. Ухта, 2006, 2007, 2008 г.), VIII международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех -2007» (г. Ухта, 2007 г.), Всероссийской научно-практической конференции (ТюмГНГУ, г. Тюмень, 2008 г.), 14-й Международной конференции «Транспорт и седиментация твердых частиц» (Санкт-Петербург, СПбГГИ им. Плеханова, 2008 г.), на совместных научных семинарах кафедр ПЭМГ и МОН и ГП (г.Ухта, УГТУ, 2005, 2006, 2007, 2008 гг.).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 167 страниц текста, 53 рисунка, 18 таблицы и список литературы из 168 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Петров, Сергей Владимирович

1.4. Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования

Таким образом, на основе проведенного анализа средств и методов оценки технического состояния надземных трубопроводов можно констатировать следующее.

Снижение работоспособности надземных трубопроводов происходит по причинам необратимого ухудшения свойств металла, наличия дефектов в сварных швах, высоких напряжений стенок труб, развития атмосферной коррозии. Существует множество методов для диагностирования состояния металла труб, однако они не адаптированы к реализации на протяженных надземных объектах сверхдлительной эксплуатации. Не оптимизирован объем применения методов, который при 100%-м их применении характеризуется значительной трудоемкостью.

В частности, существуют различные методы механических испытаний металла газопроводов. Достоинством данных методов является непосредственная оценка механических свойств в ходе или после приложения механической нагрузки, то есть методы являются прямыми. Вместе с тем, главным недостатком, ограничивающим применение методов в эксплуатационных условиях, является разрушающий характер испытаний. Кроме того, методы мало чувствительны к изменению структуры металла в процессе эксплуатации. Изменения в структуре металла нефтегазопроводов и, как следствие образование трещин, происходит в 100% случаев на внешней поверхности трубопровода, а при механических испытаниях определяются некоторые средние характеристики всего объема металла испытываемого образца без учета его гетерогенности. Более локальным методом механических испытаний является метод испытаний на релаксацию напряжений, в котором исследуются характеристики механических свойств малых объемов металла путем испытания микрообразцов. Однако данный метод имеет пока ограниченное опробование на трубных сталях.

Существуют методы оптического микроанализа и электронной микроскопии. Первый позволяет фиксировать лишь критическое состояние металла, связанное с образование первичных деструктивных систем типа уже развитых нарушений сплошности (трещин, полос скольжения), которые наступают, например, при достижении физического предела текучести материала. Практическими недостатками метода являются необходимость использования дорогостоящего оптического оборудования, не приспособленного к работе на действующих трубопроводах, а также техническая сложность операций по подготовке поверхности в полевых условиях металлографическому анализу (шлифовка, полировка, травление). Электронная микроскопия дает информацию о подготовке материала к разрушению, однако метод еще более сложен и локален, что требует для оценки свойств металла из места отбора пробы серии не менее 50-100 образцов.

Для оценки механических свойств металла нефтегазопроводов без разрушения наиболее широко применяются методы определения твердости и микротвердости. Определение макротвердости широко применяют для оценки характеристик механических свойств металла нефтегазопроводов, используя при этом различные регрессионные модели. Макротвердость характеризует, преимущественно, характеристики прочности стали, то есть ее способность сопротивляться медленно возрастающей статической нагрузке, что вполне достаточно, например, для выбора марки стали, соответствующей данной величине и виду нагрузки. Однако, макротвердость очень косвенно отражает способность металла трубопроводов противостоять развитию трещин, что определяется на уровне структурных составляющих стали.

В этом случае наиболее подходит метод определения микротвердости, который применяют для оценки характеристик механических свойств отдельных структурных составляющих многофазных сплавов. По микротвердости можно проследить механизмы преобразований в структуре стали, которые ведут к старению или усталости, и в итоге, к разрушению трубопроводов. Однако, метод микротвердости, как и оптический микроанализ, достаточно сложен и требует доработки стандартного оборудования, которое годится для использования его только на образцах-шлифах. Для исследований на промышленных объектах стандартное оборудование не подходит. Поэтому, наиболее перспективно направление исследований по оценке структурного состояния металла действующих нефтегазопроводов методом твердости с малой нагрузкой. Данный метод по величине прилагаемой к индентору нагрузки занимает промежуточное положение между методами макротвердости и микротвердости, а по своим задачам наиболее соответствует микротвердости. Однако применительно к длительно эксплуатируемым трубным сталям такие критерии не разработаны.

Существуют различные методы определения параметров напряженно-деформированного состояния газопроводов. Наиболее широко распространены магнитные методы определения напряжений. Основным достоинством магнитных методов является неразрушающий характер контроля, оперативность измерения, возможность измерения на неподготовленной поверхности. К недостаткам следует отнести наличие факторов, влияющих на магнитные параметры, учет которых необходимо производить при измерениях: влияние структуры металла в области сварного шва, наличие остаточных напряжений, марка стали (для точного определения марки металла необходимо проводить спектральный анализ) и др. Комплекса методов, которые бы позволяли провести анализ наличия остаточных напряжений в металле труб с их разделением по родам (1-го, 2-го и 3-го рода), как при отстутствии нагрузки, так и в условиях эксплуатации, не разработано.

Неразрушающие дефектоскопические методы также недостаточно адаптированы к реализации на протяженных объектах сверхдлительной эксплуатации. В частности, ультразвуковой контроль сварных швов не адаптирован к наличию подкладных колец и геометрии сварного шва; методы толщинометрии при оценке коррозионных повреждений не учитывают вариацию толщин стенки труб, связанную с технологией изготовления, существующей в 50-е годы.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:

1. Адаптировать к объекту неразрушающие методы тестирования механических свойств;

2. Разработать оригинальные методы оценки структуры и собственных остаточных напряжений в металле труб;

4. Усовершенствовать методику ультразвуковой дефектоскопии с учетом особенностей технологии сварки;

5. Разработать методику экспресс-оценки напряженного состояния труб на основе геодезических измерений;

7. Оценить практическую и экономическую значимость выполненной работы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРУБНЫХ ОБРАЗЦОВ, ОТОБРАННЫХ ИЗ НАДЗЕМНОГО ГАЗОПРОВОДА

2.1.1. Краткая характеристика газопровода Ухта-Войвож

Объектами исследований является система газопроводов Ухта - Вой-Вож -Нижняя Омра, служащих для подачи природного газа в населенные пункты трех районов: Ухтинского, Сосногорского, Троицко-Печорского, а также для производственных нужд НГДУ «ВойВожнефть».

Газопроводы подразделяются на магистральные (Ухта - Вой-Вож) и межпромысловые (Вой-Вож - Нижняя Омра). Максимальная протяженность линейной части выполнена из труб 0 426 и 325 мм (рис. 2.1).

-'д- ■ —■ 1 ьдл

Рисунок 2,1 - Общий вид надземного газопровода на опорах

Ухта - Вой-Вож"

Магистральные газопроводы проложены надземно, на «А»-образных опорах, а межпромысловые - на катковых.

Максимальное рабочее давление 1,2 МПа, с суточным расходом газа в зимнее время до 250 тыс. м3.

Надземный газопровод "Ухта - Вой-Вож" построен в 1948 году. Обследуемый газопровод выполнен из труб наружным диаметром 426 мм (100 км) и 325 мм (3 км). Участок газопровода диаметром 426 мм выполнен подвесным на А-образных (как правило, деревянных) опорах по зигзагообразной в виде "змейки" схеме прокладки. В вершинах волн "змейки" установлены крутоизогнутые отводы. Использованная схема прокладки позволяет компенсировать продольные деформации от изменения температуры стенок труб и внутреннего давления за счет смещения вершин "змейки" и поперечного смещения трубопровода на подвесных опорах. В качестве неподвижных опор использованы деревянные опоры якорного типа.

Газопровод смонтирован из бесшовных и спиральношовных труб с различными номинальными значениями толщины стенок. Участок газопровода наружным диаметром 426 мм выполнен из труб с номинальной толщиной стенки 8,0 мм (спи-ральношовная) и 12,0 мм (бесшовная). Участок газопровода наружным диаметром 325 мм выполнен из бесшовных труб с номинальной толщиной стенки 11,0 и 12,0 мм. На участке газопровода диаметром 426 мм преобладают трубы с толщиной стенки 8,0 мм (спиральношовные), а на участке диаметром 325 мм - с толщиной стенки 11 мм. Бесшовные трубы с толщиной стенки 12 мм уложены лишь на участках повышенных категорий (пересечения с реками, автомобильными дорогами и т.п.).

Обследуемый газопровод проходит вдоль автомобильной дороги "Ухта -Вой-Вож" (на удалении 30-50 м от нее до пос. Кирпичный и не менее 100 м после) и трижды пересекает ее (один раз надземно - км 25,5, два раза подзем но у пос. Кирпичный). На участке 19-25 км газопровод удаляется от дороги до 2 км. За пос. Кирпичный (93 км) трасса обследуемого газопровода проходит в одном техническом коридоре с газопроводом диаметром 325 мм.

На своем протяжении трасса газопровода пересекает различные естественные и искусственные препятствия: реки, автомобильные дороги (в т.ч. лесные), болота и т.п. Четыре перехода через реки (р. Седью и трижды через р. Ижма) выполнены в виде гибких систем. Переходы через малые водные преграды выполнены без изменения основной схемы прокладки, но с увеличенным расстоянием между низом трубы и дневной поверхностью. Пересечения с автодорогами различных типов, как правило, выполнены в виде арок, лишь четыре пересечения осуществлены по подземной схеме прокладки.

На некоторых участках, примыкающих к арочным переходам через автодороги, наблюдается разрушение подвесных опор. Кроме этого, многочисленные случаи разрушения опор отмечаются на участках, проходящих по болотам, где труба лежит, опираясь на грунт. Последнее создает благоприятные условия для активного протекания электрохимической коррозии, так как противокоррозионное покрытие отсутствует на протяжении всего обследуемого газопровода.

Следует отметить, что, несмотря на длительный период эксплуатации газопровода никаких обследований его технического состояния специализированными организациями не проводилось. Таким образом, освидетельствование газопровода "Ухта - Вой-Вож", оценка его технического состояния и возможности дальнейшей безопасной эксплуатации - давно назревшая необходимость.

2.1.2. Общие принципы диагностирования технического состояния газопровода

Методика проведения исследований предусматривает выполнение двух этапов.

На первом этапе проводятся лабораторные исследования трубных катушек, вырезаемых из различных участков газопровода, с целью оценки качества металла и сварных соединений, с использованием как неразрушающих, так и разрушающих методов контроля.

На втором этапе выполняются натурные обследования всей трассы газопровода с использованием различных методов неразрушающего контроля.

На рис. 2.2 дана структурная схема проводимых исследований.

Рисунок 2.2 - Структурная схема оценки технического состояния длительно эксплуатируемого газопровода"Ухта - Вой-Вож"

2.2. Характеристика отобранных из газопровода образцов труб

Для проведения исследований по первому этапу, из действующих газопроводов службой эксплуатации вырезаны 6 катушек, включающих в себя 12 труб, соединенных кольцевым сварным швом (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 - Схема отбора трубных образцов (катушек) из газопроводов

Крутая — Вой-Вож — Н. Омра

Наиболее представительная группа труб 0 426 и 325 мм, из которых выполнена максимальная протяженность линейной части газопроводов и которые, в дальнейшем, будут являться объектами проведения диагностического обследования. Для исследований из газопровода были изъяты следующие фрагменты труб, содержащих в центральной части монтажный сварной шов (таблица 2.1).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выделены приоритетные факторы внешних воздействий на надземные газопроводы при длительной эксплуатации, обусловленные деформационным старением и усталостью за счет статических и циклических нагрузок при возникновении нарушений условий прокладки трубопроводов в виде изгиба продольной оси при поломках поддерживающих опор, а также атмосферной коррозии при нарушениях или отсутствии защитного покрытия.

2. Предложен комплекс неразрушающих методов определения состояния структуры и параметров механических свойств металла газопроводов на основании многократного тестирования микротвердости и оценки механических напряжений по уровню магни-тошумового сигнала, позволяющий определять степень неравномерности напряжений и места их локализации.

3. Обоснован и экспериментально опробован метод механических испытаний на релаксацию напряжений с установлением предела макроупругости, характеризующего запас релаксационных свойств материала с возможностью самоорганизации структуры и способностью к релаксации пиковых напряжений за счет микропластической деформации без образования нарушений сплошности.

4. Разработана методика измерения толщины стенки протяженного надземного газопровода с трехэтапным порядком их проведения, включая поисковый тестовый контроль с однократными измерениями с шагом 100 м, измерения на потенциально-опасных участках и детальный контроль методом сплошного сканирования в не менее чем двух сечениях, с обработкой данных на основе корреляционного анализа.

5. Предложена методика селективной отбраковки сварных швов по результатам уточнения характеристик дефектов ультразвуковым методом с определением формы не-сплошностей, идентификацией компактных и протяженных дефектов, оценкой развития плоскостных дефектов по высоте, прочностным расчетом по допустимой фактически измеренной толщине стенки.

6. Разработана методика определения параметров напряженно-деформированного состояния газопровода, включая расчетную схему для обоснования потенциально-опасных участков по критериям допустимой длины пролета между опорами, расстоянию от низа трубы до поверхности земли и допустимой толщины стенки труб.

7. Разработана комплексная научно-обоснованная методика диагностирования состояния металла труб и сварных швов протяженного надземного газопровода комплексом неразрушающих (дефектоскопических) методов и методов механических испытаний материалов, регламентирующая объем, последовательность и условия проведения работ при определении технического состояния трубопроводов, что позволило по результатам промышленного внедрения работы получить экономический эффект порядка 102,6 млн. руб. в год.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Петров, Сергей Владимирович, Ухта

1. Авдеев Б.А. Современные машины и приборы для механических испытаний материалов. М.: Стандартгиз, 1960.

2. Авдеев Б.А. Техника определения механических свойств материалов. М.: Машиностроение, 1965. -488 с.

3. Айнбиндер А.Б., Камерштейн Л.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость. М.: Недра, 1982. - 341 с.

4. Алехин В.П., Булычев С.И., Калмакова A.B., Узинцев O.E. Кинетическое ин-дентирование в проблеме неразрушающего контроля и диагностики материалов Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2004. - Том 70. - № 6 - С. 46-51.

5. Ангалев A.M., Демков А.Ю. и др. Области применимости методов неразрушающего контроля напряжений в металлоконструкциях // В сб. докл. межд. дел. встр. Диагностика 2002. Т 1. - М.: ИРЦ ГАЗПРОМ, 1999. - С. 143-146.

6. Анисимов В.А., Куценко А.Н. Современное состояние исследований в области НДС элементов конструкций // Дефектоскопия, 1988. №9. - С. 34-37.

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

8. Бабич В.К., Гуль Ю.П., Долженов И.Е. Деформационное старение стали. М.: Металлургия, 1972. - 320 с.

9. Багаряцкий Ю.А. Рентгенография в физическом металловедении. М.: Ме-таллургиздат, 1961. -460 с.

10. Бекпаганбетов А.У., Матюнин В.М., Немытов Д.С. Определение твердости при переходе от упругой к упругопластической деформации // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2004. - Том 70. - № - С. 42-46.

11. Беленький Д.М., Шамраев Л.Г. К определению предела трещиностойкости // Заводская лаборатория. 2000. - № 4. - С. 41 - 45.13Березин В.Л., Бобрицкий Н.В. Сооружение насосных и компрессорных станций: Учебник для вузов. М.: Недра, 1985. - 288 с.

12. Вида Г. В., Ничипурук А.П. Коэрцитиметрия в неразрушающем контроле // Дефектоскопия, 2000. № 10. - С. 3-28.

13. Вида Г.В., Сажина Е.Ю. Исследование возможности контроля механических свойств труб нефтяного сортамента неразрушающим методом // Дефектоскопия. -1995.-№ 2.-С. 82-88.

14. Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. -232 с.

15. Бобылев A.B. Механические и технологические свойства металлов: Справочник. М.: Металлургия, 1980. - 296 с.

16. Богданофф Дж., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений / Пер. с англ. М.: Мир, 1989 - 344 с.

17. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990.447 с.

18. Бородавкин В.В., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов: Учебник для вузов. М.: Недра, 1987 - 471 с.

19. Бородавкин П.П., Синюков А.М. Прочность магистральных трубопроводов. -М.: Недра, 1984.-245 с.

20. Бородавкин П.П., Таран А.Д. Трубопроводы в сложных условиях. М.: Недра, 1968.-303 с.

21. Булычев С.И. Достижения и перспективы испытания материалов непрерывным вдавливанием индентора // Заводская лаборатория. 1992. - № 3. - С. 29 - 36.

22. Булычев С.И., Алехин В.П. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора. М.: Машиностроение, 1990. - 224 с.

23. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ результатов. М.: Машгиз,1964.

24. Волков Н.И., Коннов В.В., Романченков В.П. Способ определения повреждаемости нагруженного материала и ресурса работоспособности. A.C. РФ № 2139519.

25. Гапченко М.Н. Хрупкое разрушение сварных соединений и конструкций. М.: Машгиз, 1963.-356 с.

26. Герасимов В.Г., Клюев В.В., Шатерников В.Е. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий. М.: Энергоатомиздат, 1986. -487 с.

27. Гетман А.Ф. Вопросы обеспечения ресурса эксплуатации сосудов и трубопроводов реакторов действующих АЭС // Заводская лаборатория. 1997. - № 2. - С. 37 -43.

28. Глазов В.М., Вигдорович В.Н. Микротвердость металлов и полупроводников. М.: Металлургия, 1969. -248 с.

29. Глазов В.М., Вигдорович В.Н. Микротвердость металлов. М.: Металлургиз-дат, 1962.-343 с.

30. Глингер Б.М. Определение механических и технологических свойств металлов. М.: Машгиз, 1959. - 276 с.

31. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1982. - 524 с.

32. Гогоберидзе Д.Б. Твердость и методы ее измерения. М.: Машгиз, 1952.285 с.

33. Горицкий В.М., Терентьев В.Ф., Орлов В.Г. Усталость и вязкость разрушения металлов. М.: Наука, 1974. - 289 с.

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

35. Горкунов Э.С., Драгошанский Ю.М., Миховски М. Эффект Баркгаузена и его использование в структуроскопии ферромагнитных материалов. Обзор // Дефектоскопия. 1999. - №8 .-С. 3-25.

36. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытания на растяжение. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 17 с.

37. ГОСТ 8731-58 Трубы стальные бесшовные горячекатаные. Общие технические требования.

38. Граф М.Э. Испытания на усталость применительно к задачам оптимизации конструкций. Киев: Наукова думка, 1984. - 176 с.

39. Григорович В.К. Твердость и микротвердость металлов. М.: Наука, 1976.230 с.

40. Гудков A.A. Стандартизация методов определения твердости металлов // Технология металлов 2004. - №3. - С. 35-39.

41. Гусев A.C. Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках. М.: Машиностроение, 1989. -248 с.

42. Гусев A.C., Светлицкий В.А. Расчет конструкций при случайных воздействиях. М.: Машиностроение, 1984. -240 с.

43. Давиденков H.H. Динамические испытания металлов. М.: Изд-во ОНТИ, 1936.-394 с.

44. Давиденков H.H., Беляев С.Е., Марковец М.П. Получение основных механических характеристик стали с помощью измерений твердости. Заводская лаборатория, 1945, №10. - С. 964-973.

45. Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах: Учеб. пособие . М.: Высш. шк., 1986. -415 с.

46. Дегтярев В.Н. Исследование диаграмм твердости и их связи с механическими свойствами металлов. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. тех. наук. М.: МЭИ, 1974.-24 с.

47. Дель Г.Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости. М.: Машиностроение, 1971. - 200 с.

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

49. Дубов A.A. Метод магнитной памяти металлов // Контроль. Диагностика, 2000.-№11.-С. 15-21.

50. Еремин К.И., Нищета С.А. Оценка остаточного ресурса строительных металлоконструкций по результатам натурных испытаний // Заводская лаборатория. 1997. -№ 3.-С. 39-41.

51. Жук Н.П. Курс теории и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976. - 472 с.

52. Зайнуллин P.C., Кожикин М.Н. Оценка ресурса оборудования по параметрам испытаний и эксплуатации // Заводская лаборатория. 1996. - № 6. - С. 57 - 58.

53. Защита от коррозии и биоповреждения машин, оборудования и сооружений: Справочник. Под ред. Герасименко A.A. М.: Машиностроение, 1987. - 688 с.

54. Золотаревский B.C. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983.-351 с.

55. Иванова B.C. Циклическое разрушение металлов и сплавов. М.: Наука, 1981.-200 с.

56. Иванцов О.М., Харитонов В.И. Надежность магистральных трубопроводов. -М.: Недра, 1978.-166 с.

57. Иванько A.A. Твердость: Справочник/АН СССР Ин-т проблем материаловедения. Киев: Наукова думка, 1968. - 128 с.

58. Избранные методы исследования в металловедении: Пер с нем. М.: Металлургия, 1985. - 225 с.

59. Ильюшин A.A. Пластичность. М.: ОГИЗ, 1948. - 376 с.

60. Инструкция по контролю толщины стенок отводов подземных газопроводов, технологической обвязки КС, ДКС, ГРС и гребенок подводных переходов магистральных газопроводов. М.: ИРЦ ГАЗПРОМ, 1998. - 33 с.

61. Испытание материалов: Справочник/Пер. с нем. М.: Металлургия, 1979.447 с.

62. Исследование и расчет напряжений в деталях машин и конструкциях / Под ред. Н.И. Пригоровского. М.: наука, 1966. - 192 с.

63. Исследование температурных напряжений / Под ред. Касаткина Б.С. М.: Наука, 1972.-228 с.

64. Кампю Ф. Остаточные напряжения: Сб. статей / Пер. с англ. Под .ред. В.Р. Осгуда. М.: ИЛ, 1957. - 395 с.

65. Катык B.C. Контроль поверхностных напряжений в стали по параметрам скачков намагниченности //Заводская лаборатория, 1982. №4. - С. 61-62.

66. Ковалевич О.М., Карпунин Н.И. Принципы уточнения ресурса безопасной эксплуатации конструкций и трубопроводов ядерной техники // Безопасность труда в промышленности. 1997. - № 6. - С. 18 - 23.

67. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.: Машиностроение, 1977. - 232 с.

68. Коган Р.Л. Циклическая прочность металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1962,255 с.

69. Коллинз Д. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение. М.: Мир, 1984. - 624 с.

70. Колмаков А.Г., Терентьев В.Ф., Бакиров М.Б. Методы измерения твердости. -М.: Интермет Инжиниринг, 2005. 250 с.

71. Костенко H.A. Прогнозирование надежности транспортных машин. М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

72. Котельников B.C., Еремин Ю.А. Концепция оценки остаточного ресурса металлических конструкций грузоподъемных кранов, отработавших нормативный срок службы // Безопасность труда в промышленности. -2000. № 10. - С. 41 -46.

73. Коттрел А.Х. Структура металлов и свойства. М.: Металлургиздат, 1957.134 с.

74. Кочаев В.П., Махутов H.A., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. - 223 с.

75. Кудрявцев П.И. Остаточные сварочные напряжения и прочность сварных конструкций. М.: Машиностроение, 1964. - 256 с.

76. Кузнецов Н.С., Кузнецов А.Н. Оценка напряженного состояния стальных конструкций по магнитным характеристикам ферромагнетикам // Дефектоскопия, 2001.-№1, С. 23-32.

77. Лебедев A.A., Ковальчук Б.И., Ламашевский В.П. Расчеты при сложном напряженном состоянии (определение эквивалентных напряжений). Киев: ИПП АН УССР, 1979.-63 с.

78. Ломаев Г.В., Малышев B.C., Дегтярев А.П. Обзор применения эффекта Барк-гаузена в неразрушающем контроле //Дефектоскопия, 1984. - №3. - С. 54-70.

79. Магистральные трубопроводы: СниП 2.05.06.85. М.: Изд-во станд., 1985.52 с.

80. Мак-Мастер Р. Неразрушающие испытания: Справочник. Кн. 2. М.: Энергия, 1965.-274 с.

81. Марковец М.П. Определение механических свойств по твердости. М.: Машиностроение, 1979. -191 с.

82. Марковец М.П., Матюнин В.М., Шабанов В.М. Переносные приборы для измерения твердости и механических свойств // Заводская лаборатория, 1989. Т. 55. -№ 12.-С. 73-76.

83. Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, A.B. Волосникова, С.А. Вяткин и др.; под. общ. ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение, 1989. - 640 с.

84. Матюнин В.М. Методы твердости в диагностике материалов. Состояние, проблемы, перспективы // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2004. - Том 70.-№-С. 37-42.

85. Махутов H.A. Деформационные критерии и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. - 272 с.

86. Махутов H.A. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению. -М.: Машиностроение, 1973.-201 с.

87. Махутов H.A., Алымов В.Т., Бармас В.Ю. Инженерные методы оценки и продления ресурса сложных технических систем по критериям механики разрушения // Заводская лаборатория. 1997. - № 6. - С. 45-51.

88. Металловедение и термическая обработка стали: Справ, изд. В 3-х т. / Под ред. Бернштейна М.Л., Рахштадта А.Г. -4-е изд., перераб. и доп. Т. 1 / Методы испытаний и исследования. В 2-х кн. Кн. 2 М.: Металлургия, 1991. С. 357-360.

89. Методика диагностирования технического состояния сосудов и аппаратов, отслуживших установленные сроки службы на предприятиях Минтопэнерго М.: Центр-химмаш, НИИХИММАШ, 1992.

90. Методика определения остаточного ресурса промышленных трубопроводов высокого давления-М.: ВНИПИНефть, МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1995.

91. Методика оценки срока службы газопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 1995.

92. Методика прогнозирования остаточного ресурса безопасной эксплуатации сосудов и аппаратов по изменению параметров технического состояния М.: Центр-химмаш, НИИХИММАШ, 1993.

93. Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России. Безопасность труда в промышленности. 1996. - № 3. - С. 45-51

94. Методы и средства оценки трещиностойкости конструкционных материалов / Под ред. Панасюк В.В. Киев: Наукова думка, 1981.

95. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: Справ, пособие. Т.2. - Методы исследование механических свойств металлов / Под. ред. А.Т. Туманова. - М.: Машиностроение, 1971. - 320 с.

96. Механическая усталость в статистическом аспекте / Под ред. Серенсе-на C.B. М.: Наука, 1969. - 174 с.

97. Механические свойства конструкционных материалов при сложном напряженном состоянии: Справочник / Лебедев A.A., Ковальчук В.И., Гигиняк Ф.Ф. Киев: Наукова думка, 1983. - 366 с.

98. Миллер К.Ж. Усталость металлов прошлое, настоящее и будущее // Заводская лаборатория. - 1994. - № 3. - С. 31 - 44.

99. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Гос. изд-во ф.-мат. лит-ры, 1961. - 863 с.

100. Миркин Л.И. Справочное руководство по рентгеноструктурному анализу. М.: Наука, 1979. - 230 с.

101. Михеев М.Н., Горкунов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. М.: Наука, 1993. - 252 с.

102. Мотт Б.В. Испытание на твердость микровдавливанием. М.: Метал-лургиздат, 1960. - 274 с.

103. Мочернюк Н.П., Красневский С.М., Лазаревич Г.И. Влияние времени эксплуатации МГ и рабочего давления газа на физико-механические характеристики трубной стали 19 Г // Газовая промышленность. 1991. - № 3. - С. 34 - 36.

104. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, A.B. Ковалев и др. М.: Машиностроение, 2005. - 656 с.

105. Неразрушающий контроль материалов и изделий: Справочник / Под ред. Самойловича Р.П. М.: Машиностроение, 1976. -456 с.

106. Ничипурук А.П., Дегтярев М.В., Горкунов Э.С. Микроструктура, механические и магнитные свойства стали Ст 3 и стали У 8 после циклического деформирования растяжением //Дефектоскопия. 2001. - № 1. - С. 32 - 37.

107. Новиков В.Ф., Яценко Т.А., Бахарев М.С. Зависимость коэрцитивной силы от одноосных напряжений //Дефектоскопия, 2001. №11. - С. 51-57.

108. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических.установок (ПНАЭ Г-7-002-86) / Госатомнадзор СССР. М.: Энергоатом-издат, 1989. -525 с.

109. Одинг И.А.1 Структурные признаки усталости металлов. М.: Изд-во АН1. СССР, 1949.-245 с.1 %

110. Панасюк В.В. Методы оценки трещиностойкости конструкционных материалов. Киев: Наукова думка, 1977. -277 с.

111. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. М.: Наука, 1985. - 502 с.

112. Петров В.А. Способ определения повреждаемости нагруженного материала. -A.C. РФ № 2077046. БИПМ. - 1997. - № 10. - С. 183.

113. Петров И.П., Спиридонов В.В. Надземная прокладка трубопроводов. -М.: Недра, 1973.-472 с.

114. Петров И.П., Спиридонов В.В. Расчет опор для надземной прокладки трубопроводов // Строительство трубопроводов, 1963. №4. - С. 12-17.

115. Пиласевич A.B., Новоселов В.В. Старение сталей подземных трубопроводов // Нефть и газ. 1999. - № 5. - С. 56 - 59.

116. Порай-Кошиц М.А. Практический курс рентгеноструктурного анализа, т. II. М.: Изд-во МГУ, 1960. - 632 с.

117. Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Госатомнадзор СССР, 1990. - 190 с.

118. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник в 2-х кн. /Под ред. В.В. Клюева М.: Машиностроение, 1986. 352 с.

119. Пустыников В.Г., Васильев В.М. Влияние упругой и пластической деформации на эффект Баркгаузена // Дефектоскопия, 1975. №5. - С .126-129.

120. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1979.-744 с.

121. Ратнер С.И. Усталость металлов. . М.: Изд-во АН СССР, 1960, - 223с.

122. РД 50-490-84. Методические указания. Техническая диагностика. Прогнозирование остаточного ресурса машин и деталей по косвенным параметрам. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 19 с.

123. Ренский А.Б., Баранов Д.С., Макаров P.A. Тензометрирование строительных конструкций и материалов. М: Стройиздат, 1977. - 240 с.

124. Рети П. Неразрушающие методы контроля металлов. М.: Машиностроение, 1972. - 208 с.

125. Розенфельд И.Л. Атмосферная коррозия металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1960.-372 с.

126. Розов Н.В. Производство труб: Справочник. М.: Металлургия, 1974.598 с.

127. Рудницкий В.А. Метод динамического идентирования для оценки механических характеристик металлических материалов //Дефектоскопия. 1997. - № 4. -с. 79 - 82.

128. Семин A.M. Определение механических свойств металлов по характеристикам твердости. М.: Современный гуманитарный университет, 2000. - 152 с.

129. Серенсен C.B. Избранные труды. Т.2. Усталость материалов и элементов конструкций. Киев: Наукова думка, 1985. - 256 с.

130. Скугорова Л.П. Материалы для сооружения газонефтепроводов и хранилищ. М.: Недра, 1975. - 320 с.

131. СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.-52 с.

132. Сорохан Ц.Д., Красневский С.М. Концепция расчета остаточного ресурса линейной части магистральных газопроводов газопровод «Белтрансгаз»: Сб. докл. Одиннадцатой межд. дел. встречи «Диагностика 2001». - М.: ИРЦ Газпром, 2001,-194 с.

133. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. - 1989с.

134. Тарлинский В.Д., Головин C.B. Экспериментальная оценка свойств длительно эксплуатируемых газопроводов // Строительство трубопроводов, 1997. № 1 - 2. - С. 29 - 32.

135. Тетельман А., Безунер П. В ст. Механика разрушения. - М.: Мир, 1980. Вып. 20. С. 7-30.

136. Технологические трубопроводы в промышленном строительстве / Е.Я. Николаевский, Р.И. Тавастшерна, А.Л. Зильберберг, А.Г., Рузанов. М.: Стройиздат, 1979.-800 с.

137. Технология конструкционных материалов / Дальский A.M., Арутюнова И.А., Барсукова A.B. и др. М.: Машиностроение, 1985. - 448 с.

138. Технология металлов и материаловедение / Кнозоров Б.В., Усова Л.Ф., Третьяков A.B., и др. М.: Металлургия, 1987. - 800 с.

139. Технология термической обработки стали: Пер. с нем. / Под ред. Бер-штейна М.Л. М.: Металлургия, 1981. -606 с.

140. Томашов Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1959.-591 с.

141. Третьяченко Г.Н. Моделирование при изучении прочности конструкций. Киев: Наукова думка, 1981. - 341 с.

142. Трощенко В.Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении. Киев: Наукова думка, 1981. - 341 с.

143. Труфяков В.И. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках. Киев: Наукова думка, 1990. - 256 с.

144. Усманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. - 632 с.

145. Усталость металлов / Под. ред. Ужина Г.В. М.: Машиностроение,

146. Херцберг Р.В. Деформация и механика разрушения конструкционных материалов. Пер. с англ. / Под ред. Бернштейна М.Л., Ефишенко С.П. М.: Металлургия, 1989.-254 с.

147. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. М.: Мир, 1972.423 с.149 1968.-296 с.150151152153154

148. Хэнли Э.Дж. Кумамото X. Надежность технических систем и анализ риска. М.: Машиностроение, 1984. - 528 с.

149. Цаплин В.А., Бациевский А.Ф. Приборы для измерения твердости металлов. М.: Машгиз, 1964. - 187 с.

150. Червяков А.Н., Киселева С.А., Рыльникова А.Г. Металлографическое определение включений в стали. М.: Металлургиздат, 1962.

151. Шевандин Е.М., Решетникова Р.Е., Рубинштейн Л.М. Усталость металлов. . М.: Изд-во АН СССР, 1960, - 194 с.

152. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний: Справочник. М.: Металлургия, 1978. - 304 с.

153. Щербединский Г.В. Механические свойства металлов в проблемах продления ресурса безопасной эксплуатации высоко рисковых объектов // Заводская лаборатория. 2000. - № 1. - С. 8 - 11.

154. Экспериментальные методы исследования сварочных напряжений / Касаткин Б.С., Лобанов Л.М и др. М.: Наука, 1977. - 149 с.

155. Buchor J., Knese Z., Bileh Z. The influence of steel microstructure on dynamic fracture-toughness. in: Fract. and Role microstruct. Proc. 4th Eur. Conf. Fract., Leoben, 22—24 Sept. 1982 v. I, Warley: 1982, p. 280—287.

156. Chen Z., Denive V., Jiles D. Measurements of magnetic circuit characteristics for comprehension of intrinsic magnetic properties of material from surface inspection // J. Appl. Phys., 1993, 73, №10, P. 620-622.

157. Langman R. Measurement of stress by a hardness method. NDT Prog. 4-th Eur. Conf,—London, 13—17 Sept., 1987, 3, p. 1783—1799.

158. Robinson J. N., Tuck C, W. The relationship between microstructures and fracture toughness for a low-alloy steel. — Eng. Fract. Mech., 1972, v. 4, № 2, p. 377—392.

Информация о работе

Петров, Сергей Владимирович
кандидата технических наук
Ухта, 2009
ВАК 25.00.19

Диссертация

Разработка методики комплексного диагностирования протяженных надземных газопроводов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы