Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса 14
1.1 Особенности эксплуатации магистральных трубопроводов подземной прокладки 14
1.1.1 Классификация напряжений, действующих на трубопровод 19
1.1.2 Переменные составляющие рабочего нагружения магистральных трубопроводов 21
1.2 Конструктивно-технологические концентраторы напряжений магистральных трубопроводов 24
1.2.1 Характеристики стыковых сварных соединений, выполненных дуговой сваркой плавлением 26
1.2.2 Особенности коррозионного разрушения сварных соединений, выполненных дуговой сваркой плавлением 30
1.2.3 Конструктивно-технологическая концентрация напряжений в стыковых сварных соединениях, выполняемых дуговой сваркой плавлением 34
1.3 Контроль качества и диагностика сварных магистральных трубопроводов 37
1.3.1 Неразрушающие методы контроля качества сварных соединений и основного металла 38
1.3.2 Внутритрубная диагностика магистральных трубопроводов 42
1.3.3 Диагностические работы на магистральных газопроводах в составе совмещенных ремонтных колонн 44
1.4 Цель и задачи работы 45
Глава 2 Оценка конструктивно-технологической концентрации напряжений в кольцевых монтажных стыках магистрального газопровода 47
2.1 Методика проведения эксперимента 49
2.2 Определение концентрации напряжений от геометрических параметров кольцевого монтажного стыка 51
2.3 Определение концентрации напряжений в кольцевом монтажном стыке от смещения кромок 2.3.1 Существующая методика оценки допустимости дефектов типа «смещение кромок» кольцевых сварных соединений. 54
2.3.2 Определение концентрации напряжений в кольцевом монтажном стыке от дефекта типа «смещение кромок» методом конечных элементов 56
2.4 Выводы по главе 2 66
Глава 3 Оценка работоспособности околошовных участков кольцевого монтажного стыка магистральных газопроводов в условиях циклического нагружения 67
3.1 Методика циклических испытаний сегментов труб магистральных газопроводов с кольцевым монтажным сварным соединением 67
3.1.1 Выбор размеров и схемы приложения усилий в трубном сегменте-образце при одноосном нагружении 67
3.1.2 Построение кинетических диаграмм усталостного разрушения при одноосном растяжении с использованием метода «меток» 69
3.2 Циклические испытания образцов-сегментов труб с кольцевым монтажным швом и поверхностными концентраторами напряжений в околошовной зоне 72
3.2.1 Методика и оборудование эксперимента 72
3.2.2 Сопротивляемость участков околошовной зоны кольцевого стыка трубопроводов коррозионно-механическому разрушению при циклическом нагружении 75
3.3 Выводы по главе 3 79
Глава 4 Разработка технических и технологических требований к приборам на базе ультразвуковых эхо-импульсных сканеров для диагностирования поверхности трубопроводов при проведении ремонтных работ 81
4.1 Организация работ по диагностическому обследованию околошовных зон кольцевых сварных соединений на линейной части магистральных газопроводов при проведении ремонтных работ . 81
4.2 Совершенствование средств оперативной диагностики магистральных газопроводов при проведении ремонтно-восстановительных работ 87
4.2.1 Поиск, обнаружение и определение координат дефектных областей на трубопроводе 87
4.2.2 Локализация, идентификация и измерение геометрических параметров дефекта 91
4.3 Тестовые испытания средств дефектоскопии для оперативной диагностики трубопроводов 95
4.3.1 Проведение эксперимента на повторяемость результатов сканирования 103
4.3.2 Проведение эксперимента на нахождение различных типов дефектов 104
4.4 Применение средств дефектоскопии для диагностирования трубопроводов при производстве ремонтных работ 125
4.5 Экономический эффект от применимости средств дефектоскопии для диагностирования трубопроводов при проведении ремонтных работ 129
4.6 Выводы по главе 4 133
Общие выводы 135
Список литературы 138
- Особенности эксплуатации магистральных трубопроводов подземной прокладки
- Определение концентрации напряжений в кольцевом монтажном стыке от дефекта типа «смещение кромок» методом конечных элементов
- Организация работ по диагностическому обследованию околошовных зон кольцевых сварных соединений на линейной части магистральных газопроводов при проведении ремонтных работ
- Экономический эффект от применимости средств дефектоскопии для диагностирования трубопроводов при проведении ремонтных работ
Введение к работе
Актуальность темы. В процессе длительной эксплуатации магистральных газопроводов (МГ) все чаще отмечаются случаи хрупкого разрушения металла труб в околошовной зоне кольцевых сварных соединений. Анализ аварий и инцидентов показывает, что основными факторами, приводящими к разрушению, являются дефекты, такие как очаговая коррозия, трещины по механизму коррозионного растрескивания под напряжением (КРН), а также деформации от монтажной сборки стыков.
Применяемые в настоящее время автоматизированные сканирующие системы, использующие принцип классической ультразвуковой дефектоскопии, в силу конструктивных особенностей, не способны выявлять дефекты металла труб, расположенные в непосредственной близости к линии сплавления кольцевых сварных швов. Это связано с временной локальной потерей акустического контакта между датчиками и поверхностью трубы при перемещении сканера-дефектоскопа через усиление шва, что приводит к появлению на участках, прилегающих к кольцевому сварному соединению, необследованной зоны, размеры которой могут доходить до 7 - 10 см в зависимости от конструкции сканера и траектории его движения.
Несмотря на то, что нормальные к кольцевому шву продольные растягивающие напряжения, вызываемые внутренним давлением перекачиваемого продукта, почти вдвое ниже радиальных и наличие конструктивно-технологических и эксплуатационных концентраторов напряжений в самих кольцевых швах МГ и их околошовной зоне может быть менее опасным, чем в зоне продольных заводских швов, снижение требований к контролю и дальнейшая эксплуатация газопровода с дефектами в околошовной зоне кольцевых сварных соединений может привести к его разрушению.
Для обоснования требований к процедуре обследования зон кольцевых сварных соединений и снижения вероятности разрушения МГ в процессе эксплуатации, необходимо выполнить оценку работоспособности участков околошовной зоны кольцевых сварных соединений, в зависимости от конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов, влияющих на их эксплуатационную надежность, что является актуальной темой исследования.
Цель работы. Обосновать влияние конструктивно - технологических и эксплуатационных факторов на работоспособность околошовных зон кольцевых (монтажных) сварных соединений для разработки требований к процедуре их обследования при проведении капитального ремонта линейной части МГ.
Основные задачи исследования:
Оценить степень влияния конструктивно - технологических и монтажных факторов на напряженно-деформированное состояние кольцевых сварных соединений МГ.
Определить параметры сопротивляемости разрушению металла околошовных зон кольцевых сварных соединений, выполненных ручной дуговой сваркой (РДС) плавлением, в зависимости от длительности эксплуатации трубопровода и воздействия коррозионно-активных сред.
Разработать, на основании проведенных исследований, требования к процедуре обследования околошовных зон кольцевых сварных соединений труб в процессе проведения ремонтных работ на линейной части МГ.
Разработать технические и технологические требования к сканерам-дефектоскопам, используемым в составе ремонтных колонн при капитальном ремонте МГ.
Научная новизна.
Установлено, что на недоступных для контроля автоматизированными сканерами-дефектоскопами участках околошовной зоны кольцевых соединений МГ, выполненных ручной дуговой сваркой плавлением, под действием конструктивно-технологических и монтажных факторов могут возникнуть зоны с аномально высокой концентрацией рабочих напряжений. Дополнительное воздействие на околошовную зону остаточных сварочных напряжений и внутреннего рабочего давления снижает сопротивляемость сварного соединения хрупкому механическому разрушению и коррозионному растрескиванию под напряжением, что определяет повышенные требования к производству диагностических работ.
Выявлено, что значения теоретического коэффициента концентрации рабочих напряжений K, определяемые геометрическими параметрами выполненного ручной дуговой сваркой неповоротного стыкового сварного соединения, достигают уровня 1,23 - 1,78 в зоне перехода от литой части шва к основному металлу. Вариации значений K в указанном диапазоне зависят от пространственного положения участка кольцевого шва, в котором тот выполнялся при монтаже.
Экспериментально установлено, что различные участки околошовной зоны кольцевых сварных соединений, выполненных ручной дуговой сваркой на трубах из стали типа 17Г1С, имеют различную сопротивляемость разрушению и коррозионную стойкость в условиях циклического нагружения. Наиболее низкий уровень сопротивляемости разрушению зарегистрирован в зоне сплавления шва с основным металлом. При удалении от шва сопротивляемость разрушению растет и на расстоянии 1,1-1,7 толщин стенки трубы от центра шва приближается к уровню трещиностойкости основного металла.
Показано, что при увеличении срока эксплуатации газопровода сопротивляемость разрушению на околошовном участке кольцевых монтажных сварных соединений снижается более значительными темпами по сравнению с основным металлом труб, как на воздухе, так и в коррозионно-активной среде.
На основании проведенных исследований обоснованы требования к процедуре обследования околошовных зон кольцевых сварных соединений трубопроводов и разработаны технические и технологические требования к сканерам-дефектоскопам, используемым в составе ремонтных колонн при капитальном ремонте МГ.
Защищаемые положения.
-
Оценка напряженно-деформированного состояния участков околошовной зоны кольцевых монтажных стыков трубопроводов, выполненных ручной дуговой сваркой плавлением, и возможности формирования в них при длительном нестационарном нагружении условий для хрупкого механического разрушения и реализации механизма коррозионного растрескивания под напряжением.
-
Экспериментальное обоснование существования в околошовной зоне кольцевых монтажных сварных соединений труб магистральных газопроводов из сталей типа 17Г1С, эксплуатируемых в условиях нестационарного нагружения, участков с пониженной сопротивляемостью коррозионно-механическому разрушению и дальнейшего снижения их работоспособности при увеличении срока эксплуатации МГ.
-
Обоснование дополнительных требований к процедуре диагностического обследования околошовной зоны кольцевых сварных монтажных стыков, выполняемой при проведении капитального ремонта МГ.
-
Разработка технико-технологических требований к сканерам-дефектоскопам и системы диагностирования трубопроводов, включающей использование электромагнитно-акустических сканеров-дефектоскопов в составе ремонтных колонн при проведении капитального ремонта МГ.
Практическая значимость.
Основные научные результаты диссертационной работы, предложенные методика и программа испытания существующих и разрабатываемых средств дефектоскопии МГ при проведении ремонтно-восстановительных работ вошли в следующие нормативные документы:
- «Временные типовые технические требования к наружным сканерам-дефектоскопам для автоматизированного неразрушающего контроля трубопроводов при капитальном ремонте»;
- «Типовые требования к испытаниям наружных сканеров-дефектоскопов перед их допуском к применению на объектах ОАО «Газпром»;
- Р Газпром «Организация и проведение технического диагностирования линейной части магистральных газопроводов наружными сканерами-дефектоскопами при капитальном ремонте. Общие требования».
Апробация работы. Результаты работы докладывались на:
- 3-й Международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов», 2006 г.;
- 4-й Международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов», 2008 г.;
- 16-ом тематическом семинаре «Диагностика оборудования и трубопроводов КС», 2008г.;
- 18-й Международной деловой встрече «Диагностика-2009», 2009 г.;
- 5-й Международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов», 2010 г.;
- 18-ом тематическом семинаре «Диагностика оборудования и трубопроводов КС», 2010 г.;
- 20-й Международной деловой встрече «Диагностика-2011», 2011 г.;
- 19-ом тематическом семинаре «Диагностика оборудования и трубопроводов КС», 2011 г.;
- научно-техническом совете ОАО «Оргэнергогаз», 2011;
- расширенном научном семинаре секции Ученого совета НИИ природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ, 2012.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, из них 4 в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Минобрнауки РФ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов и списка литературы из 125 наименований. Основное содержание и общие выводы изложены на 152 страницах машинописного текста, содержащих 74 рисунка и 11 таблиц.
Особенности эксплуатации магистральных трубопроводов подземной прокладки
Трубопроводный транспорт является одним из самых экономичных способов передачи жидких и газообразных продуктов на дальние расстояния с минимальными потерями продукта в процессе доставки его потребителям. Современные магистральные трубопроводы — исключительно протяженные металлические сооружения. Протяженность некоторых газопроводов превышает 4 тыс. км. Они пересекают страну с севера на юг и с востока на запад.
Случающиеся разрушения магистральных газонефтепроводов весьма опасны. Зона поражения окружающей среды от очага разрушения составляет от нескольких сот метров до нескольких километров. Особая опасность при разрушениях связана с возможностью загазованности территорий и населенных пунктов, образованием взрывоопасной смеси газа и воздуха, возгоранием транспортируемых продуктов, их попаданием в крупные водоемы.
Условия работы металла труб в газонефтепроводах высокого давления сугубо специфичны, резко отличаются от условий работы металла в других стальных конструкциях, что обусловлено следующими факторами: 1. Эксплуатация металла труб одного и оого же трубопровода вследствие его большой протяженности осуществляется в резко отличающихся природно-климатических условиях — от вечной мерзлоты в северных районах до пустынь и полупустынь в южных. Этими же условиями определяется широкий диапазон типов и механических характеристик грунтов, в которых проложен трубопровод, возможность возникновения в металле труб пластических деформаций при пересечении разнообразных естественных препятствий — водных преград, болот, гор, оврагов и др.
В подземных газопроводах металл работает при температуре грунта. Защемление труб диаметром до 1020 мм грунтом осуществляется на участке длиной несколько десятков метров. На рис. 1.1 приведены результаты измерений упругих осевых перемещений и напряжений, снятых при разрезке подземного газопровода диаметром 426 мм.
Как видно, защемление труб грунтом осуществляется на длине 25-50 м. Перемещения концов труб в месте разреза достигали 29 мм, а продольные напряжения 200 МПа. В газопроводах диаметром 1020 мм и более защемление трубопровода грунтом не всегда бывает достаточным, температурный режим их работы и величина продольных деформаций в значительной степени определяются условиями работы аппаратов воздушного охлаждения (ABO) и их количеством. При отсутствии ABO температура трубопровода может возрастать по его длине, так как грунт уже не способен отобрать тепло, полученное газом при компримировании. Поэтому обеспечение защемления мощных газопроводов в различных грунтах, предупреждение их всплытия или выпучивания в болотистых и обводненных местах являются сложной технической; задачей, которую не всегда удается надежно решить, вследствие чего устойчивость трубопровода не всегда бывает обеспечена. 2. В зависимости от природно-климатических условий металл труб работает в широком диапазоне температур — от 40- 60 С в летний период до -15 С в зимний, а в северных климатических зонах на участках надземной прокладки минимальная температура эксплуатации может быть значительно ниже. Строительно-монтажные работы на трубопроводах выполняются в ряде случаев только зимой при температуре до -60 С. [3, 4, 74, 75].
Также неоднородные температурные поля в сосудах давления появляются при нестационарных тепловых режимах, возникающих, главным образом, при пусках или остановках оборудования, и могут быть представлены в виде трех основных схем: 1) неравномерное распределение температуры по толщине стенки; 2) неравномерное распределение температуры по длине оболочки; 3) неравномерное осесимметричное распределение температуры в районе патрубка при подаче через него более горячего или более холодного теплоносителя [36, 38].
При изменении температуры на AT осевые напряжения в упругой области работы трубопровода изменяются на величину ±Ао = хтЕАТ, (1-1) где «т - коэффициент линейного расширения; Е - модуль нормальной упругости. Знак плюс соответствует понижению, а минус - повышению температуры [36].
3. Металл труб в течение амортизационного срокс (свыше 30 еет) практически постоянно работает в условиях двухосного напряженного состояния с различным, зависящим от многих факторов, отношением напряжений в кольцевом и продольном направлениях. Кроме того, металл нефтепроводов испытывает малоцикловые нагрузки, которые в отдельных случаях могут вызывать напряжения, достигающие предела текучести.
Влияние схемы напряженного состояния трубопроводов на пластические свойства металла труб наглядно прослеживается по изменению относитель ного удлинения. Так, если на плоских пятикратных образцах при одноосном растяжении удлинение составляет 20-30 %, то в условиях плоского напряженного состояния при гидравлических испытаниях до разрушения полноразмерных труб пластическое удлинение периметра достигает только 3-7%, а в трубах из высоковязких пластичных сталей контролируемой прокатки - 8-12% [39,74,75,112,113].
4. В металле трубопроводов практически неизнежно наличие кон центраторов - задиров, царапин, ориентированных вдоль образующей трубы. Они могут быть заводского, транспортного и строительного происхождения. Действие концентраторов напряжений усиливается в местах отклонения трубы от цилиндрической формы из-за овальности сечений и наличия вмятин.
На рис. 1.2 показано изменение кольцевых деформаций наружной поверхности от внутреннего давления в трубах с различной овальностью (в сечении по малой оси овала).
Как видно, по мере уменьшения овальности за счет увеличения внутреннего давления, значение деформаций в указанном сечении растет тем быстрее, чем больше овальность в исходном состоянии. При давлении 1 МПа локальные деформации могут достигать значений, соответствующих пределу текучести (кривая 1) при сравнительно низком значении средних напряжений в металле трубы. Максимальное значение локальной деформации составляет около 0,6 % при давлении 5,5 МПа, затем прирост деформаций прекращается, что соответствует моменту принятия трубой цилиндрической формы.
Наиболее опасным для работы труб является сочетание в одном сечении вмятины и задира или наличие задира на малой оси овального сечения труб.
Определение концентрации напряжений в кольцевом монтажном стыке от дефекта типа «смещение кромок» методом конечных элементов
В настоящее время одним из наиболее распространенных численных методов для рещения задач механики твердого тела является метод конечных элементов (МКЭ).
Существенный толчок в своем развитии МКЭ получил после того как было доказано, что его можно рассматривать как один из вариантов метода Рэлея-Ритца, который путем минимизации потенциальной энергии позволяет свести задачу к системе линейных уравнений.
Основная идея метода конечных элементов состоит в том, что любую непрерывную величину (перемещение, температура, давление и т.п.) можно аппроксимировать моделью, состоящей из отдельных элементов (участков). На каждом из этих элементов исследуемая непрерывная величина аппроксимируется кусочно-непрерывной функцией, которая строится на значениях исследуемой непрерывной величины в конечном числе точек рассматриваемого элемента. В общем случае непрерывная величина заранее неизвестна, и необходимо определить значения этой величины в некоторых внутренних точках области. Дискретную модель, однако, очень легко построить, если сначала предположить, что известны числовые значения этой величины в не которых внутренних точках области. После этого возможно перейти к общему случаю.
Чаще всего при построении дискретной модели непрерывной величины область определения непрерывной величины разбивается на конечное число подобластей, называемых элементами. Эти элементы имеют общие узловые точки и в совокупности аппроксимируют форму области. В рассматриваемой области фиксируется конечное число точек. Эти точки называются узловыми точками или просто узлами. Значение непрерывной величины в каждой узловой точке первоначально считается известным, однако необходимо помнить, что эти значения в действительности не определены, и необходимо определить их путем наложения на них дополнительных ограничений в зависимости от физической сущности задачи. Используя значения исследуемой непрерывной величины в узловых точках и ту или иную аппроксимирующую функцию, определяют значение исследуемой величины внутри области [7].
Для исследования напряженно-деформированного состояния сварного соединения со смещением кромок был применен программный комплекс ANSYS Workbench. Геометрическая модель создавалась с помощью программного комплекса SolidWorks. Для проверки адекватности математической модели было проведено моделирование трубного сегмента длиной 5 метров, диаметром 1020мм, толщиной 10мм, нагруженного внутренним давлением. Моделируемый материал - сталь (Е=2"Па, v = 0,3). Геометрическая модель показана на рис. 2.4, разбиение на сетку конечных элементов показано на рис. 2.5.
Давлением от 1 до 8 МПа с шагом 1МПа нагружалась внутренняя поверхность трубного сегмента. Ограничения накладывались на перемещения по оси X,Y,Z граней сегмента лежащих на плоскости XOY. Вычислялась интенсивность напряжений, определяемая из тензора напряжений по формуле
Как видно из представленного распределения, приложенные ограничения на перемещения влияют на напряженно-деформированное состояние (НДС) только вблизи закреплений и существенного изменения НДС в основной части сегмента не вызывают. Максимальная интенсивность напряжений в основной части имеет место на внутренней поверхности трубного сегмента и ее максимальная величина достигает ЗббМПа, на внешней поверхности величина интенсивности напряжений равна З53МПа.
Согласно безмоментной теории сопротивления материалов / 77 / для оболочки, нагруженной внутренним давлением, напряженное состояние определяется следующими соотношениями
Из полученных результатов видно, решение задачи методом конечных элементов с данными граничными условиями хорошо согласуется с решением задачи аналитическими методами сопротивления материалов. Разницу полученных значений следует связать с упрощенным подходом к оценке напряженного состояния классической теории сопротивления материалов для оболочковых конструкций с малой толщиной стенки.
Для оценки влияния смещения кромок на НДС стенки трубопровода также моделировался трубный сегмент длиной 5 метров. Геометрическая модель строилась следующим образом:
1) Сегмент трубы длиной 2 метра моделировался посредством вытягивания контура, образованного двумя концентрическими окружностями с диаметрами 1020мм и 1000мм.
2) Сегмент трубы длиной 3 метра моделировался посредством вытягивания контура образованного двумя полуокружностями и двумя полуэллипсами, с осями, подбираемыми таким образом, что бы получить требуемое максимальное смещение кромок в верхней части сварного соединения.
Граничные условия:
1) Сечения трубы на концах трубного сегмента являются жестко закрепленными.
2) Давление прикладывается ко всем внутренним поверхностям. Величина давления изменялась от 1 до 8МПа с шагом 1 МПа. 3) Напряжения вблизи жестких заделок не рассматривались.
Были получены следующие результаты:
На внешней поверхности трубного сегмента вблизи максимального смещения кромок, со стороны смещенного вниз кромки была обнаружена значительная концентрация интенсивности напряжений (рис, 2.7).
На внутренней поверхности со стороны смещенной вниз кромки на 1-3 часа и 9-11 часов (рис. 2.8) также наблюдалась концентрация интенсивности напряжений, по значениям близкая к установленной на внешней поверхности концентрации.
Организация работ по диагностическому обследованию околошовных зон кольцевых сварных соединений на линейной части магистральных газопроводов при проведении ремонтных работ
Основой для выполнения ремонтных работ является информация о местоположении, типах и размерах дефектов труб, которая формируется в процессе выполнения диагностических процедур. Среди всего многообразия дефектов, выявляемых при диагностировании трубопровода перед выполнением ремонтных работ, наиболее опасными являются трещины на внешней поверхности стенки трубы, имеющие природу происхождения по типу КРН и, кроме того, трудно выявляемые на стадии проведения визуального и измерительного контроля.
Анализ методов и средств неразрушающего контроля состояния металла газопроводов показывает, что для обследования тела труб и околощовных зон с целью обнаружения и локализации дефектов типа КРН, трещин и расслоений наиболее эффективно применение акустического (ультразвукового) метода при направлении луча перпендикулярно наиболее эффективному сечению отражателя (дефекта).
Предложенное решение основано на ультразвуковом эхоимпульсном методе контроля с использованием волнового эффекта распространения колебаний в стенке трубы.
Выполненный автором анализ статистики отказов, результатов внутри-трубной дефектоскопии и обследований участков трубопроводов в полнопрофильных шурфах показывает, что дефекты околошовной зоны кольцевых сварных соединений по своему составу не отличаются от дефектов основного металла труб. Это, прежде всего: .Коррозионные дефекты (рис. 4.1 и 4.2), такие как: язвенная коррозия в зонах действия блуждающих токов, проявляющая себя в индустриальных районах, насыщенных энергоемкими сооружениями, создающими утечку токов в грунт в зонах прохождения трубопроводов; коррозия в знакопеременных зонах блуждающих токов, отличающаяся от первой меньшим временем пребывания газопровода в анодной зоне и протеканием катодных реакций на тех же, свободных от изоляции, участках трубопровода; язвенная коррозия в анодных зонах мощных макрокоррозионных элементов, например дифференциальной аэрации. Наиболее опасна при совпадении сквозных дефектов изоляции с анодными зонами макропар, особенно при расположении дефектов в изоляционном покрытии в нижней части трубы. Распространена, как правило, в южной климатической зоне, в грунтах с повышенной концентрацией минеральных солей; коррозия на уровне колебания зеркала грунтовых вод или в зонах периодического смачивания трубопровода;
Подпленочная язвенная коррозия. Присутствует в зонах отслоения изоляционного покрытия, как правило, в тяжелых глинистых фунтах и часто классифицируется, как биокоррозия.
2. Механические повреждения трубопровода, такие как вмятины (рис. 4.3), гофры, задиры, вызванные внешним воздействием на трубу на стадии строительства, эксплуатации или ремонта.
3. Трещины и трещиноподобные дефекты (рис. 4.4), наиболее опасным из которых является КРН (стресс-коррозия) - колонии продольных трещин с дальнейшим их ростом и смыканием в основную трещину.
4. Металлургические дефекты типа «расслоение».
В соответствии с «Инструкцией по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании магистральных газопрово дов», разработанной при участии автора и введенной 18.11.2008 года, а также, в соответствии с выводами предыдущих глав настоящей работы, все эти дефекты подлежат:
выявлению;
определению их местоположения и геометрических параметров;
документированию по формам Норм и Правил.
При производстве ремонтных работ, перед восстановлением (нанесением) нового изоляционного покрытия приняты следующие виды контроля состояния металла труб:
внещний осмотр (визуальный и измерительный) контроль;
инструментальный контроль, имеющий соответствующее приборное наполнение.
Следует отметить, что практически все дефекты тела трубы коррозионной и механической природы могут быть выявлены при внещнем осмотре и визуальном контроле. Их геометрические размеры фиксируются при помощи универсальных шаблонов, линеек, луп и не требуют применения приборов неразрушающего контроля (рис. 4.5, 4.6).
Таким образом, для обеспечения эксплуатационной надежности отремонтированного трубопровода, методы и аппаратура инструментального контроля, применяемые при диагностировании, должны регистрировать. прежде всего, трещины и расслоения в металле труб, в том числе в околошовных зонах.
Экономический эффект от применимости средств дефектоскопии для диагностирования трубопроводов при проведении ремонтных работ
Каждый обнаруженный и устраненный дефект это потенциально предотвращенная авария, на ликвидацию последствий которой уходят десятки миллионов рублей. Но аварийного отказа может и не случиться.
В настоящей работе сравним стоимость обследования околощовной зоны в 100% объеме щтатными диагностическими средствами, применяемыми в отрасли и с применением разработанной системы на I км трубопровода.
Исходные данные приведены в таблице 4.9.
Разработаны технические и технологические требования к сканерам дефектоскопам, а также система диагностирования трубопроводов, включающая использование электромагнитно-акустических сканеров дефектоскопов при капитальном ремонте магистральных газопроводов в составе механизированных ремонтных колонн.
Разработана методика и программа испытания разработанных и раз рабатываемых средств дефектоскопии магистральных газопроводов при про ведении ремонтно-восстановительных работ, которые вошли в следующие документы: «Временные типовые технические требования к наружным ска нерам-дефектоскопам для автоматизированного неразрушающего контроля трубопроводов при капитальном ремонте»; «Типовые требования к испыта ниям наружных сканеров-дефектоскопов перед их допуском к применению на объектах ОАО «Газпром»; Р Газпром «Организация и проведение техни ческого диагностирования линейной части магистральных газопроводов на ружными сканерами-дефектоскопами при капитальном ремонте. Общие тре бования».
Разработанная система диагностирования трубопроводов при производстве ремонтных работ в составе сканера - дефектоскопа А2075 «SoNet» и ультразвукового томографа А1550 «IntroVisor» может эффективно решать задачи:
контроля основного металла тела трубы включая околошовные зоны трубопроводов диаметром 1020 1420 мм;
обнаружения продольных поверхностных трещин (КРН), коррозии и других дефектов тела трубы при наличии доступа к внешней поверхности трубы;
работы в составе дефектоскопических комплексов, при производстве капитального ремонта трубопроводов.
Ее применение позволяет;
снизить трудоемкость и стоимость подготовительных работ за счет исключения дополнительной зачистки поверхности трубы;
повысить производительность и достоверность контроля за счет исключения контактной жидкости, что особенно важно при работе в зонах кольцевых сварных швов;
получить и документировать результаты контроля в режиме реального времени;
в совокупности обеспечить снижение стоимости диагностических работ на 15 -20%.
