Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Полимерные и композитные материалы в развитии трубопроводного транспорта 8
1.1 Становление и развитие применения труб из полимерных и компо зитных материалов для транспорта углеводородного сырья 8
1.2 Физико-механические свойства полимерных материалов для произ водства труб 18
1.3 Полимерные материалы, используемые для сооружения труб, при меняемых при строительстве трубопроводов 34
ГЛАВА 2. Развитие технологий изготовления труб из полимерных и композитных материалов 37
2.1 Развитие технологий производства труб из полимерных и композитных материалов 45
2.1.1 Ручное формование изделий из стеклопластиковых материалов 45
2.1.2 Метод напыления полимерного материала .47
2.1.3 Метод намотки полимерного материала 49
2.1.4 Изготовление изделий методом вакуумной инфузии 50
2.1.5 Изготовление изделий методом пултрузии. 52
2.1.6 Инжекция полиэфирной смолы .53
2.1.7 Метод препрегов SM и BMC .56
ГЛАВА 3. Анализ осложняющих факторов при эксплуатации полимерных трубопроводов .59
3.1 Исследование химической стойкости полимерных трубопроводов
при транспорте углеводородного газа совместно с газовым конден сатом 59
3.1.1 Сорбционно-диффузионные процессы в полимерах 59
3.1.2 Действие на полимеры химически активных сред .62
3.1.3 Сорбция и диффузия газов в полимерных материалах .65
3.1.4 Химическая стойкость полимерных трубопроводов при контакте с газовым конденсатом 3.2 Исследование влияния гидроудара при транспорте углеводородного сырья по пластмассовым трубопроводам .73
3.3 Факторы, вызывающие старение в трубопроводных системах. 76
3.4 Механизмы разрушения в полимерных материалах
3.4.1 Типы разрушений полимерных трубопроводов .84
3.4.2 Типы трещин в неметаллических трубах 86
3.5 Угроза целостности трубопроводов из полимерных и композитных материалов 89
3.5.1 Усталостное разрушение трубопроводов .89
3.5.1.1 Циклическая усталость трубопроводов 89
3.5.1.2 Статическая усталость или разрушение при ползу чести .90
3.5.2 Коррозия в пластмассовых материалах 92
3.5.3 Износ в полимерных трубах 94
ГЛАВА 4. Особенности эксплуатации гибких морских тру-бопроводов .95
4.1 Конструкция и работа гибких морских трубопроводов 95
4.2 Прокладка гибких морских трубопроводов 99
4.3 Инспектирование гибких подводных трубопроводов 104
4.4 Повреждения трубопроводов в период эксплуатации .106
Выводы 112
Список литературы
- Физико-механические свойства полимерных материалов для произ водства труб
- Метод намотки полимерного материала
- Сорбция и диффузия газов в полимерных материалах
- Инспектирование гибких подводных трубопроводов
Введение к работе
Актуальность темы
Одной из важных задач развития трубопроводного транспорта является повышение долговечности элементов этих систем, стойкость против агрессивных сред и вследствие этого повышение экологичности проектов. Трубопроводы из конструкционных полимерных материалов нашли широкое применение в нефтегазовой индустрии. Они используются при создании современных нефте-проводных напорных систем для транспортировки нефти, газа, выкидных линий нефтяных скважин, сборных нефтяных коллекторов и различных трубопроводных систем инженерной инфраструктуры нефтегазовой отрасли.
В связи с большой изношенностью трубопроводных систем и необходимостью обеспечения их эксплуатационной надежности исследование развития трубопроводного транспорта из полимерных и композиционных материалов в нефтегазовой отрасли и разработка рекомендаций по усовершенствованию способов их практического применения являются крайне важными и актуальными задачами.
Цель диссертационной работы – исследование развития трубопроводного транспорта из полимерных материалов в нефтегазовой отрасли. В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:
анализ развития трубопроводов из полимерных и композитных материалов;
анализ физико-механических свойств исходного сырья для изготовления полимерных трубопроводов;
анализ развития технологий при сооружении труб из полимерных и композитных материалов;
анализ основных процессов изготовления труб из полимерных и композитных материалов;
исследование химической стойкости полимерных трубопроводов при транспорте углеводородного сырья с газовым конденсатом;
проведение комплексного анализа факторов и механизмов разрушения в полимерных материалах;
рассмотрение эксплуатационных характеристик гибких трубопроводов в морских условиях.
Научная новизна работы
Впервые создана историко-техническая картина становления и развития трубопроводного транспорта из полимерных и композитных материалов.
Рассмотрено развитие технологий производства труб из полимерных и композитных материалов в нефтегазовой отрасли, а также применение различного рода добавок, обеспечивающих необходимые эксплуатационные свойства полимерных материалов. Проведен комплексный анализ осложняющих факторов, механизмов разрушений и исследование химической стойкости при эксплуатации полимерных трубопроводов.
Проведен комплексный анализ факторов и угроз, влияющих на целостность трубопроводов из полимерных и композитных материалов.
Практическая значимость работы
Материалы диссертационной работы могут быть учтены при выборе труб для сооружения трубопроводов в зависимости от свойств перекачиваемой среды и условий прокладки.
Разработана информационная база данных по развитию трубопроводного транспорта из полимерных и композитных материалов.
Материалы диссертационной работы могут быть использованы при создании обобщающих историко-технических трудов, посвященных развитию нефтегазового дела.
Отдельные главы работы используются в учебном процессе для подготовки магистров на кафедре «Транспорт и хранение нефти и газа» в
ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по направлению «Нефтегазовое дело».
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных Международных конференциях: «XI Международная научная конференция, современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (г. Уфа, 2010); «Международный молодежный нефтегазовый форум (г. Алматы, 2011); «VIII Международная учебно-научно-практическая конференция Трубопроводный транспорт-2012» (г. Уфа, 2012); «64-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ» (г. Уфа, 2013); «Межрегиональный семинар Рассохинские чтения» (8-9 февраля 2013 г. Ухта); «IX Международная учебно-научно-практическая конференция Трубопроводный транспорт-2013» (г. Уфа, 2013); «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела: материалы XIV международной научной конференции, посвященной 75-летию академика Академии наук Республики Башкортостан профессора Д.Л. Рахманкулова» (23-25 сентября 2014 г. Уфа); X Международная учебно-научно-практическая конференция Трубопроводный транспорт-2015» (г. Уфа, 2015).
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных трудов, в том числе: 3 статьи в журналах перечня ВАК Министерства образования и науки РФ и 14 тезисов докладов на научно-технических конференциях.
Структура диссертации
Физико-механические свойства полимерных материалов для произ водства труб
На каждом этапе развития человечества всегда стояла задача обеспечения жизненно необходимых условий существования. Техническая реализация и создание эффективных способов целенаправленного перемещения продуктов жизнеобеспечения было одним из главных условий выживания человеческого общества [88].
Именно трубчатые каналы из всего многообразия предметов и форм живого и растительного мира для жизнеобеспечения, подсказала сама природа. Трубчатая конструкция как показывали исследования, обеспечивает постоянную, регулируемую подачу продукта в нужном направлении, в необходимом количестве и в требуемые сроки, а также остается одной из самых совершенных как по функциональным признакам, так и по прочностным характеристикам.
В настоящее время по трубопроводам транспортируется вода, газ, нефть и нефтепродукты и т. п. С каждым днем возрастают объемы транспор тируемых материалов, усложняется номенклатура и структура коммуни каций, которые и составляют системы их жизнеобеспечения и фун кционирования. Направленное, закономерное и необратимое движение транспортируемой среды, в процессе эксплуатации обеспечивают трубопро воды. Эти показатели и обеспечивают в местах их использования возмож ность развития технологических систем и производственных комплексов. Использование различных водоприемных и водоотводящих сооружений, строительство дамб, прокладка каналов из трубопроводов, зародилась жителями Египта и Месопотамии. Они же одни из первых начали применять гончарные и свинцовые трубы [30]. Римляне для доставки воды строили множественные акведуки. Дюкеры – напорные водоводы, создавались при пересечении углублений, оврагов с перепадом высот более 50 м. Аналогичные решения для прохождения суходолов, оврагов, канав и других препятствий используются в современной гидротехнике при прокладке водоводов. Изготовленные из листов гончарные и свинцовые трубы использовались для прокладки водопроводов. Полученная форма трубы в поперечном сечении и с продольным швом была oвальной или грушевидной, но эти трубы оказались прочными, несмотря на свою простоту и примитивность. Водоподъемные механизмы в Средневековье были простыми: колесo, рычаг, ворот, блок, винт. Первое время в действие они приводились людьми, а позднее использовали силу воды ветра. На Руси водовозное и водопроводное дело называлось ремеслом по доставке и добыче воды.
Первый напорный водовод из свинцовых труб в России для подачи в Московский Кремль был построен в 1631-1633 гг. [64, 73].
Деревянные трубы применяли в Лондоне с 1613 г. на протяжении 200 лет для распределения ее среди населения после заборa воды из источников [64].
С 1652 г. в городе Бостоне (США) был построен первый деревянный водопровод, рассчитанный на небольшое давление, эксплуатировавшийся до 1799 г. Первый аналогичный построенный водопровод в Нью-Йорке в 1799 г. был тaк же из деревянных труб [73].
Требовалось увеличение количества изготавливаемых труб и повышения их качества , на тот момент это вопрос был важным из-за развития градостроительства, что привело к созданию чугунных труб. В 1465 г. были отлиты первые чугунные трубы оттеснившие трубы из других материалов. Начало XIX в. под Москвой характеризуется завершением строительства водoпровода из чугунных труб. Металлические трубы дали большой толчок к освоению новых видов промышленного производства, что привело к улучшению условия труда. Повышенный спрос на металлические трубы постaвил вопрос о поиске новых видов труб. В 1830-e гт. в Голландии и в других странах Европы и США начали изготавливать и применять бетонные трубы [73].
Различные изделия, детали, трубы начали производить из плавленого базальта, как материала стойкого к воздействию щелочей и кислот найденного экспериментальным путем в 1850-х гг. [31].
Широкое использование получили в середине XIX в. стальные трубы. В Англии в 1842 г. и в России — в 1960-х гг. построенные и запущены первые заводы по производству стальных труб. Первоначально, методом кузнечной сварки из листa былa созданa труба, а менее чем через 10 лет изготовлена стальная бесшовная трубa [73]. Трубы из стали хорошо себя зарекомендовали, поскольку из них можно было изготовить различные формы в совокупности с удобным соединением, обладавшие явными преимуществами: были легче литых чугунных; прочнее керамических, медных, свинцовых; обладали повышенной гибкостью. Далее в конце XIX в. пoявились железобетонные комбинированные трубы. Производство железобетонных труб началось в 1893 г. на предприятии фирмы «Бонна» в Париже и из них же был построен вoдовод диаметром 1800 мм, напором 0,35 МПа и длиной 1600 м [73].
В начале XX в. в промышленности появился новый материал для труб — асбестоцемент. В 1906 г. на заводе в Казале-Монферрaто были изготовлены первые такие трубы. Обществом «Этернит» начато производство в 1913 г. асбестоцементных труб длиной до 4 м и диаметром до 500 мм [64,73].
Началo становления трубопроводного производствa в России относится к концу XIX и началу XX в., на том момент уже завершилось техническое перевооружение промышленности. В 1880-х гг. построен завод первым акционерным обществом «Трубопрокатных заводов» в Приднепровье по производству листового железa и труб [73].
К 1870 г. был заложен научно-технический потенциал необходимый для возможности реализации транспортa нефти по трубопроводaм. Д. И. Менделеев в 1863г. говорил о необходимости «устроить oт нефтяных колодцев к заводу трубы для проведения нефти как на завод, так и на морские суда» [49]. Первыми данную идею воплотили в жизнь американцы и в США появились первые нефтепроводы.
Лишь вопросoм времени сталa реализация идеи после создания металлических труб для транспортирования нефти по трубопроводу.
Фирмa «Братья Нобель» решилa «водворить железный трубопровод с паровыми насосами» на Апшеронскoм полуострове, учитывая экономическую целесообразность строительствa нефтепровод [79]. На строительство данного объекта предполагалось привлечь специалистов, изначально имевших опыт строительствa подобных сооружений в США, но поскольку они потребовали слишком большой срoк для ознакомления с местными породами и условиями, то от этой идеи пришлось отказаться [96].
Метод намотки полимерного материала
Резиновые трубы диаметром 50—600 мм рассчитанные на рабочее давление до 18 МПа и работоспособные при температуре до 200С разработаны В США [120]. В конструкции для прочности использованы синтетические материалы, а так же термоусадочная резина, стойкая к нефтепродуктам. Трубы выдерживают без разрушений до 1,25 млн. циклических нагрузок, отличаясь повышенной надежностью. Полиэтиленовые трубы большого диаметра (450-1600 мм) производит фирма «Phillips Driskopain», а разработанная греческой фирмой «AG Petrazaiks» сертифицированная специальная технология применяется для сваривания их в инфракрасных лучах, [17].
Предложена конструкция плавучей наливной трубы большого диаметра фирмой «Gates Rubber Co» (США). Наружный каркас трубы цилиндрической формы из легкого ячеистого пенопласта обеспечивает за счет ее оснащения плавучесть [60].
Предложена плавучая труба для перекачки нефти фирмой «Uniroyal» (Великобритания) [120]. Снабженная концевой арматурой (фланцами) труба, проходит вулканизацию и снаружи покрывается кольцевыми слоями материала соединяющиеся между собой и с поверхностью трубы неопреновым адгезивом, например вспененного полиэтилена, обеспечивающего необходимый запас плавучести. На том же неопреновом адгезиве поверх слоя плавучести накладывается водонепроницаемая защитная оболочка из полихлорвинила, нейлона или бутадиен-акрилонитрита на неопрене.
Применение стеклопластиковых труб взамен металлических увеличивает срок службы трубопроводов в 5-8 раз, исключает применение антикоррозионных защитных средств, снижает массу трубопровода, исключает применение сварочных работ [41].
В отличии от металлических труб, стеклопластиковые имеют некоторые отличительные особенности: сниженные энергозатраты на перекачку транспортируемой среды, высокие гидравлические характеристики обеспечивающиеся идеальная гладкость внутреннего канала и препятствующая образованию отложений. Не требует изоляции (внутренней и внешней), химических ингибиторов, поскольку не подвергаются коррозии [8].
Фирмой «Smith Fiberglass Production»производятся трубы диаметром от 25 до 1200 мм, выдерживающие давление до 28 МПа изготовленные из стек-лопластиковых материалов.. В настоящее время компанией «Ameron International Corporation» поставляются стеклопластиковые трубы, нашедшие достаточное применение в нефтегазодобывающей промышленности России в качестве нефтепроводов, в том числе на объектах ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз».
Стеклопластиковые трубы GRE на основе эпоксидного связующего «AMIPOX» (рисунок 4) изготавливаются из высокопрочного стекловолокна, эпоксидной смолы и отвердителя (диаметром 80-600 мм, стандартной длиной труб 9м, давлением 10-240 атм., для температуры транспортируемого вещества от -40 до плюс 130С со сроком службы более 50 лет). Трубы соответствуют стандартам ASTM-D-2992 и ASTM-D-2996 для готовых изделий и имеют сертификаты, подтверждающие их соответствие требованиям авторитетных международных институтов и организаций: Международная организация стандартизации (ISO), Американский институт нефти (API), Европейский комитет по стандартизации (CEN), Скандинавская организация по стандартизации (DNV), Лаборатория по технике безопасности США (UL). На применение этих труб в нефтяной и газовой промышленности имеются также разрешение Росгортехнадзора, российские сертификаты соответствия, сани тарно-эпидемиологическое заключение [99].
Фирмой «Dunlop Oil and Marine» (компания ContiTech) разработан новый ряд изделий под названием «Deepflo» для транспортировки очищенной от кислого газа сырой нефти. Трубопровод погружен на глубину, на которой на него слабо воздействуют волны, но при этом он не укладывается на дно моря, то есть находится в плавающем состоянии между дном и поверхностью моря [59]. Рукава серии «Deepflo» спроектированы таким образом, чтобы они могли эксплуатироваться в подводной среде на протяжении десятилетий. Они могут изготавливаться с внутренним диаметром до 30 дюймов (750 мм). И резина, и арматура подвергаются жестким испытаниям для определения показателей старения и усталости. Комбинированное армирование с применением патентованного материала армида также максимально снижает вес и увеличивает гибкость конструкций с большим проходным диаметром. Срок службы трубопроводов также зависит от коррозии соединительных муфт. Для предупреждения прямого воздействия со стороны морской воды на металлические детали, соединительные муфты могут полностью заливаться резиной.
Разработана система водозащиты для плавучих нефтедобывающих комплексов фирмой «Eddelbttel & Schneider GmbH» (компания «ContiTech»). Данная продукция разрабатывается специально для каждой конкретной установки и сопровождается сложным динамическим анализом и расчетами усталости, соударения и т.д. Специфическим свойством систем водозащиты из резины является простота монтажа. Несмотря на большой внутренний диаметр, монтаж может выполняться с помощью судового крана без необходимости привлечения дорогого оборудования (рисунок 5). У берегов Бразилии, Анголы и других регионов мира данная система получила широкое признание и используется рядом плавучих добывающих комплексов с использованием труб с проходным отверстием диаметром от 400 до 1000 мм [22].
Сорбция и диффузия газов в полимерных материалах
Эксплуатационный цикл материальных систем состоит из их концепции, развития, обслуживания, старения, распада, и переработки материальной системы. Важными аспектами в жизненном цикле разработки являются:
Взаимодействие между технической системой и нетехнической окружающей средой, так называемая разработка срока службы (SLE) является модулем разработки полного жизненного цикла. В случае с пластиковыми трубами, SLE включает в себя действия научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, связанных с материалом и системой свойств и функции [21]. Действия в этой области включают в себя исследования неблагоприятных событий, развитие новых материалов и экспериментальных методов для определения долгосрочных свойств, и развития методов экстраполяции, чтобы предсказать срок службы полимерных систем на период от 50 до 100 лет [106].
Много событий, связанных с трубопроводами, являются статистическими в природе. Вероятность разрушения трубопроводов, как и любого другого оборудования, увеличивается в зависимости от возраста. Даже новая трубопроводная система может быть подвергнута разрушению из-за различных причин. SLE принимает во внимание наступление статистических событий и вероятность их возникновения. Таким образом, множество инженеров, сообществ, и заинтересованных лиц сталкиваются со статистическим вопросом относительно жизнеспособности существующего трубопровода, его сро 77 ка службы, и средств предотвращения разрушения и восстановления. Очевидно, любое решение относительно восстановления или обновления этих возрастных систем будет нуждаться в систематическом исследовании эксплуатационного состояния, потенциальных неудачных событий и их причин. Статистика неблагоприятных событий и их результаты предоставляют ценную информацию о механизмах повреждения и измерениях, чтобы предотвратить неожиданное разрушение трубопроводов [101].
Долгосрочное поведение полимерных труб и труб, основанных на полимерных соединениях крайне важно для многих практических целей. Важность этого факта заключается в том, что поведение полимерных материалов сильно зависит от места и температуры использования.
Многие события могут быть связаны с долгосрочным поведением полимеров и пластмассовых труб. Реакция пластиковых материалов проявляет себя в изменении некоторых химических, физических и механических свойств. В макроскопическом уровне, изменение силы и жесткости - два показателя, которые могут быть связаны с долгосрочным поведением. В таблице 15 дается краткий обзор явлений, которые могут вести к изменению силы или жесткости в пластиковых материалах.
Для труб под высоким давлением, главным является долгосрочное поведение при эксплуатационной температуре и связанные с этим факторы безопасности. При высоких температурах внутреннее давление сопротивления полимерных труб заметно меньше, чем при более низких температурах использования [119]. Таблица 15 - Явления, отвечающие за потенциальное изменение силы и жесткости в пластмассах.
Полимерные трубы с устойчивым внутренним давлением обычно разрабатываются сроком службы до 50 лет. Рассматривая зависимость времени в поведении таких труб, крайне важно иметь оценку сопротивления давления полимерных трубопроводов при длительном использовании. Метод оценки поведения выбранных труб во времени должен иметь хорошие эксплуатационные качества для прохождения тестов разрушения при разрыве в течение определенного периода времени и далее средствами надлежащей экстраполяции, чтобы получить оценку там его поведения в долгосрочной перспективе [102].
Существующие руководящие принципы для дизайна пластмассовых труб учитывают краткосрочное и длительное напряжение в трубе и применяют факторы безопасности к длительному кольцевому напряжению под гидростатическим давлением. Согласно существующей процедуре, испытания внутреннего гидростатического давления на разрыв и его экстраполяция на 50 лет обслуживания трубы, рассматривается как одни из наиболее глав 79 ных разработок и оценочных критериев. Испытания на разрушение при разрыве обычно проводятся приблизительно до 2 лет при различных температурах. Для того чтобы определить длительное поведение и оценить срок службы труб из полимерных и композитных материалов, испытания на разрыв выполняются и экстраполируются на намного более длительные периоды использования трубы. Для долгосрочной экстраполяции расчетного напряжения разрушения при разрыве, используется регрессионный анализ.
Кривые разрушения при разрыве относятся к долгосрочному внутреннему гидростатическому давлению труб при различных температурах и средах, которые являются полезными при исследовании разрушения и определении остающегося срока службы системы трубопровода. Для основанных на полиолефине термопластических труб при повышенной температуре могут быть идентифицированы три области долгосрочного поведения (рисунок 17). Первая область характеризует эластичную чувствительность трубы, а третья область выражает хрупкое поведение, вызванное тепловым и химическим старением. Промежуточная область между этими двумя является переходной зоной, в которой происходят качественные изменения в поведении трубы [3]. Одним из стандартных тестов в исследованиях разрушения трубы является проверка неудавшихся выборок трубы при соответствующей температуре и среды, а также сравнение результатов со справочными значениями [108]. В зависимости от заданной величины одной из вышеупомянутых зон, может быть вынесено частичное мнение о состоянии трубы и остающегося срока службы.
Все действия в области разработки жизненного цикла требуют знания зависимости времени и процесса старения системы. Для оценки срока службы, старения механизмов, потенциальных отказов, времени разрешения, надежности, должна быть проведена оценка материала и системы. В работе В.Н. Манина и А.Н. Громова (1980г.) [48] сказано, что старение полимерных и композиционных материалов являются необратимыми физическими или химическими изменениями.
Инспектирование гибких подводных трубопроводов
Чем больше длина секции гибкой трубы, тем большие отклонения в расстояниях между соединяемыми элементами системы можно допускать и тем быстрее можно его осуществить. Допустимые отклонения в зависимости от длины секции гибких труб: минимальная длина участка гибких труб на каждый дюйм (25,4 мм) диаметра соединяемых трубопроводов должна составлять 6,1 м, а общая длина участка гибких труб - не менее 30 м.
Вблизи устья реки Миссисипи ввиду движения грунта дна могут происходить повреждения обсадных труб буровых скважин.
В местах распространения оползней ила морского дна, повреждения трубопроводов происходят не только при горизонтальном смещении дна. Присутствует также и вертикальное медленное погружение трубопровода в ил, создающее изгибающие моменты и коррозию под напряжением, особенно вблизи мест присоединения трубопровода к стоякам.
Некоторые компании используют гибкие трубы для спуска морских стояков при бурении скважин в районах распространения оползней. В этом случае ожидается дополнительное погружение трубопровода, проложенного по дну моря на глубине 137 м, на 18 м под поверхность донного ила (рисунок 25). Было проложено 304 м гибких труб диаметром 254 мм [10].
Большая часть работ по прокладке гибких трубопроводов в Мексиканском заливе выполнена с помощью стандартного рабочего судна длиной от 30 до 79 м. Лебедка для прокладки трубопровода, вращающая барабан с намотанными на нее гибкими трубами, устанавливается на палубе судна, а направляющий желоб - на корме (для избежания перегибов труб во время прокладки трубопровода)[117, 118]. Работа по прокладке выполняется без постоянного натяжения труб при скорости движения судна от 0,5 до 1 м/с. При необходимости трубопровод может быть легко извлечен обратно на судно.
При прокладке фонтанной линии от скважины к сепаратору рабочее судно приближается к первой платформе и один конец монтируемого гибкого трубопровода с помощью крана передается на платформу. Пока водолазы закрепляют вертикальную часть трубопровода к деталям опорной фермы платформы, рабочее судно прокладывает по дну моря до второй платформы трубопровод. Здесь конец трубопровода передается на платформу, стояк закрепляется на опорной ферме. На всю операцию затрачивается меньше одного дня.
Таким образом, монтаж гибких труб выполняется очень быстро, что дат возможность выполнять прокладку гибких трубопроводов в Мексиканском заливе круглогодично, используя в зимнее время короткие периоды хорошей погоды. Отсутствие на рабочем судне стингера позволяет укладывать гибкий трубопровод и в непогоду, что невозможно в случае жестких труб.
Траншея под гибкий трубопровод копается специальным плугом, который тянет рабочее судно. Гибкий трубопровод проходит через желоб на салазках и опускается в траншею [116].
Разработка надежной и экономичной программы, инспектирование гибких труб требует необходимость изучения соответствующие технических норм, собственные и законодательные требования, после чего выдвигать конкретные требования применительно к рассматриваемому случаю. Одна из инспекционных программ, предложенная компанией «Pag-о-Flex» в 1990 г., реализована в Норвегии. Для ее успешной разработки потребовалась следующая исходная информация от конкретных изготовителей гибких труб: конструкция труб, различия между трубами, механизмы и последствия разрушения, технические нормы и коэффициенты безопасности, расчетные нагрузки.
Для разработки инспекционной программы также необходимо следующее: - определить метод и приоритетные объекты инспектирования; - разработать средства классификации дефектов и интерпретации получаемых результатов инспектирования; - обеспечить легкий доступ к соответствующим объектам, подлежащим инспектированию; - разработать и обеспечить поставку инспекционного оборудования, способного различать отраженные звуковые сигналы, получаемые от различ ных слоев стенки гибкой трубы.
При применении ультразвуковой дефектоскопии следует помнить, что для составных материалов характерна анизотропность. Скорости распространения звуковой волны меняются от одного слоя составной стенки трубы к другому, в силу чего для отраженных сигналов характерна сильная зашум 105 ленность в результате эффектов наложения и эха. Ультразвуковая дефектоскопия и является достаточно простотой, но она имеет некоторые недостатки. Ультразвуковой сигнал будет проходить только через однородную жидкость, так как пузырьки газа и отложения парафина могут повлиять на результат [53].
Датчики должны находиться в перпендикулярном положении относительно стенки трубы, отклонение в несколько градусов может привести к ошибочным результатам. Ошибки возрастают при проходе дефектоскопом трубопроводных колен. Учитывая это, фирма «Pipetronix» разработала ультразвуковой дефектоскоп «Ultrascan». Наиболее важная особенность ультразвукового дефектоскопа «Ultrascan» - чашеобразное расположение датчиков (рисунок 26). Расстояние от датчиков до стенки трубы задается заранее. В дефектоскопах большинства фирм-изготовителей, а именно, NKK, TDW и AMS, это расстояние поддерживается большим, чем один дюйм (25,4 мм).
В дефектоскопе фирмы «Pipetronix» датчики введены в полиэтиленовый каркас, «буксируемый» за дефектоскопом. Каркас изгибается и поддерживает постоянный контакт со стенкой трубы, даже при прохождении через колена трубопровода или сужения его, что делает результаты дефектоскопии менее зависимыми от рода жидкости, транспортируемой по трубопроводу [23].
Проведено исследование состоящее в изучении возможностей использования дефектоскопов «Ultrascan» для выявления дефектов в газопроводах. Решение было найдено в прогоне по газопроводу жидкостной пробки, ограниченной спереди и сзади обычными разделителями. Дефектоскоп «Ultrascan» помещается внутри этой пробки [11].
Инспектирование на предмет коррозионного разрушения также может быть затруднено, поскольку большинство существующих приборов неразру-шающего контроля рассчитано на выявление общей коррозии, но не локальных коррозионных процессов. Наиболее характерным коррозионным процессом для гибких труб является местная щелевая коррозия. Из-за шероховатости внутреннего канала трубы и геометрической изменчивости стального каркаса или внутренней трубки возможно развитие турбулентности течения, способствующего щелевой коррозии.