Введение к работе
Актуальность работы. Обеспечение потребностей внутреннего и внешнего рынков энергоносителями и, в частности газом и нефтью, в современных экономических условиях хозяйствования приобретает важное социальное и политическое значение. Освоение все более удаленных от источников потребления газовых месторождений, таких как Ямальское, увеличение протяженности трубопроводных систем с одновременным повышением требований к их надежности и безопасности требует дальнейшего развития трубопроводного транспорта, разработки и внедрения новых научных и технических решений в области диагностики, анализа и прогнозирования развития дефектов трубопроводов.
В то же время возрастает относительная протяженность находящихся в эксплуатации газопроводов, чей ресурс уже исчерпан или близок к этому. Так, пятая часть от общей протяженности магистральных газопроводов эксплуатируется более 30 лет. Более половины объектов введено в эксплуатацию более 20 лет назад. Для поддержания их работоспособности необходимо проведение комплексного диагностического обследования этих трубопроводов.
Уже первый опыт, в частности внутритрубной диагностики, показал, что развитие трубопроводного транспорта велось без учета необходимости их диагностического обслуживания: отсутствуют камера приема-запуска снарядов, используются неравнопроходные сечения не только на переходах, но и на линейных участках и т.п.
Предварительный анализ отказов показывает, что их источником являются чаще всего дефекты металла и сварных соединений, в том числе металлургического и строительного происхождения. Вместе с тем установление причинно-следственной связи отказов с тем или иным видом дефектов все еще является проблемой из-за большого количества влияющих факторов и высокой трудоемкости этих работ. Недостаточна база данных о дефектности трубопроводов, что затрудняет выбор оптимальных методов и средств диагностики.
Тем не менее имеющийся анализ отказов сварных соединений свидетель-I ствует о наличии в них дефектов, превышающих предельно допустимые нормы при изготовлении. Это указывает на необходимость дополнительного } анализа выявляемое- и достоверности контроля при строительстве.
В действующих НТД и на практике отсутствует система оценки динамики фактического положения трубопровода в пространстве, а значит и выхода его напряженно-деформированного состояния за проектные решения.
Сооружение новых газопроводов системы Ямал-Запад с повышенными рабочими параметрами требует разработки комплексной системы их диагностического обеспечения. Решение этой проблемы возможно на пути создания единой комплексной системы контроля технического состояния газопроводов
на всем их "жизненном" цикле, начиная со строительства и заканчивая капитальным ремонтом и реконструкцией. Важнейшим условием реализации такой системы является широкое внедрение средств неразрушающего контроля, основанных на различных физических принципах, как новых, так и совершенствовании ранее применявшихся.
Применению средств неразрушающего контроля при изготовлении и строительстве магистральных газопроводов уделялось немало внимания и до настоящего времени. В период строительства и освоения Уренгойского газоконденсатного месторождения с привлечением ведущих организаций страны - МВТУ им. Н.Э.Баумана, ВНИИСТа, ИФМ, ВНИИНКа и других разрабатывались средства автоматизированного ультразвукового контроля. В это же время закладывались основы создания отечественных внутритрубных средств неразрушающего контроля основного металла и сварных соединений трубопроводов.
Большое внимание было также уделено теоретическим аспектам неразрушающего контроля, как новых (акустико-эмиссионный, автоматизированные ультразвуковой и электромагнитный), так и теории комплексного применения разных методов с точки зрения оптимизации объемов контроля и максимальной выявляемое дефектов. Существенный вклад в перечисленные работы внесен учеными ВНИИСТа, МГТУ им. Н.Э.Баумана, ВНИИНКа, ИЭС им. Е.О.Патона, институтов ВНИИГАЗ, "Транспрогресс" и других.
Теоретической основой и исходной базой для исследований и разработок автора явились труды отечественных ученых и специалистов - Н.П. Алешина, В.Н. Волченко, А.К. Гурвича, О.М. Иванцова, Л.С. Лившица, А.Г. Мазеля, А.З. Райхмана, В.Ф. Чабуркина, В.Г. Щербинского, ученых и специалистов зарубежных стран - М. Кренинга, Вюстемберга, Т. Вахавиолоса, Дж.О.Бейрн и др.
Цель работы и основные задачи исследований. Целью работы является повышение безопасности и надежности магистральных газопроводов путем разработки комплексной системы дагностического обеспечения линейной части магистральных газопроводов, предусматривающей формирование единого комплекса мер и технических решений по неразрушающему-контролю и. диагностике на этапах проектирование-строительство-эксплуатация. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ отказов газопроводов и систематизация дефектов, являющихся J очагами их развития при строительстве и в процессе эксплуатации; !
разработка технологии контроля технического состояния трубопровода I и сварных соединений в процессе строительства и эксплуатации с учетом создания единого информационного пространства результатов контроля;
разработка исходных и технических требований для создания новых средств высокопроизводительных автоматизированных средств контроля; .
формализация и разработка форм для сбора, автоматизированной обработки, учета, анализа, хранения и анализа результатов контроля технического состояния магистральных газопроводов на всех этапах "жизненного цикла".
разработка комплекса нормативно-технологической документации при изготовлении и строительстве магистральных газопроводов.
Методы исследования. Исследования выполнялись с применением аппаратуры и средств физических методов исследований, радиографического, акустических, магнитного, тензометрического и других методов контроля. Обработка результатов производилась с использованием методов математической статистики и корреляционного анализа.
Научная новизна работы заключается в следующих полученных результатах:
выявлены и формализованы основные признаки по критериям диагностики наиболее опасных групп дефектов, формирующих очаги отказов газопроводов;
предложены принципы построения многоуровневой системы диагностического обеспечения надежности линейной части газопроводов как единый непрерывный комплекс оценки состояния газопровода на этапах проектирование-строительство-эксплуатация;
разработан алгоритм расчета ультразвукового поля преобразователя с выравненной чувствительностью для раздельного режима излучения-приема в нормируемой области объекта контроля.
Практическая ценность работы и ее реализация. Основные результаты работы использованы при разработке научно-технической и производственной программы РАО "Газпром" "Комплексная система диагностики и технической инспекции газопроводов России", Положения РАО "Газпром" "О независимом техническом надзоре и контроле качества строительства объектов газотранспортной системы Ямал-Европа", инструкции РАО "Газпром" "О порядке взаимоотношений независимого технического надзора с подрядными организациями, осуществляющими строительство объектов газотранспортной системы Ямал-Европа". Разработаны и внедрены первые отечественные комплексы средств внутритрубной диагностики магистральных газопроводов диаметром 1020, 1220 и 1420 мм на основе магнитной дефектоскопии высокой разрешающей способности, апробированы комплекс автоматизированного уз контроля и новая система инструментального технического надзора и контроля качества строительства на белорусском участке протяженностью 209 км газотранспортной системы Ямал-Европа.
