Введение к работе
Актуальность работы. Эксплуатирующиеся магистральные нефте-и газопроводы работают в сложных условиях, подвергаясь одновременному воздействию механических нагрузок и коррозионных сред. Причем их проявление носит, как правило, нестационарный характер. Это в равной мере относится и к механическим воздействиям от внутреннего давления или температурных перепадов, имеющих циклическую природу, так и к коррозии. В связи с этим возникают такие опасные виды коррозионно-механических разрушений, как коррозионная усталость и коррозионное растрескивание металла, а так же его ускоренная общая механохимическая коррозия.
Опасность коррозионно-механических разрушений состоит в недостаточной их предсказуемости и внезапности проявления (при наличии скрытых очагов). На развитие таких разрушений оказывает негативное влияние так называемая технологическая наследственность, связанная с металлургическим производством труб, строительством трубопроводов и условиями их эксплуатации (формирование остаточных напряжений, концентраторов напряжений в трубах, неметалличес-.ких включений в трубных сталях.'"нарушение целостности противокоррозионных покрытий и др.). В условиях коррозионно-механических воздействий на трубопроводы происходит значительное снижение их долговечности.
Несмотря на достигнутые успехи в деле повышения долговечности магистральных трубопроводов (МТ) в указанных условиях, вопросы влияния неметаллических сульфидных включений, остаточных напряжений и режимов катодной защиты на процессы зарождения коррозионно-механических трещин в нестационарных условиях эксплуатации изучены не в полной мере. Отсутствуют статистически апробированные математические модели некоторых видов коррозионно-механи-
4 ческих разрушений МТ, позволяющие прогнозировать их долговечность. Решение таких задач имеет научное и практическое значение. Диссертационная работа выполнялась в соответствие с комплексной программой Государственного комитета РФ по высшему образованию в рамках госбюджетной лаборатории по разработке теоретических основ диагностики коррозионного растрескивания магистральные трубопроводов; программой НИОКР РАО "Газпром" на 1993 - 1995 гг. в области защиты от коррозионного растрескивания под патгряжеять магистральных газопроводов высокого давления.'
Целью работы является исследование влияния условий эксплуатации и металлургического качества труб на долговечность магистральных трубопроводов для разработки методов ее повышения.
Для.достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
-
Исследовать статистику отказов магистральных газопроводов (МГ) с целью получения аналитической зависимости, пригодной для прогнозирования долговечности линейной части, эксплуатирующейся е условиях.коррозионно-механических воздействий, приводящих к коррозионному растрескиванию металла труб (КР).
-
Исследовать влияние на процессы зарождения коррозионно-механических трещин в 'условиях малоцикловой коррозионной усталости (МКУ) магистральных нефтепроводов и КР МГ величины кольцевых растягивающих напряжений, неметаллических сульфидных включений, остаточных напряжений и режимов катодной 'защиты для разработки рекомендаций по обеспечению установленного ресурса.
-
Получить расчетную зависимость долговечности МТ от величин действующих напряжений и активности коррозионной среды в условиях общей коррозии.
5 Научная новизна.
Предложена эмпирическая модель отказов Iff в условиях КР, пригодная для прогнозной оценки их долговечности. Данная модель позволила разделить газопроводы на две группы по их чувствительности к КР, зависящей от прочностных и технологических параметров трубных сталей.
Получена расчетная зависимость, позволяющая прогнозировать долговечность магистральных, трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях общей механохимической коррозии.
Количественно выявлено влияние неметаллических сульфидных включений в трубных сталях и режимов катодной поляризации на генерацию водорода и его проникновение в металл.
Практическая ценность.
Рекомендовано ограничивать величины кольцевых растягивающих напряжений в стенке трубы значениями не более 0,7 от нормированного предела текучести трубной стали для МТ. эксплуатирующихся в условиях МКУ.
Результаты исследований использовались при составлении инструкции РАО "Газпром" по обследованию и.индентификации разрушений, вызванных коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН).
Результаты исследований вошли составной частью' в учебное пособие, изданное по плану изданий Госкомвуза РФ и рекомендованное к использованию при' выполнении курсового и дипломного проектирования студентами специализации 09.07 - "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ", а так же были включены в каталог научно-технических разработок
УГНТУ-1995 Г.
На защиту выносятся:
Результаты статистического анализа отказов МГ и эмпирическая модель для прогнозной оценки долговечности. Данные о влиянии режимов катодной поляризации на корро-зионно-усталостную долговечность МТ.
Зависимость долговечности МТ в условиях общей механохимичес-кой коррозии от напряженного состояния и активности среды. Данные исследований влияния неметаллических включений в трубных сталях и режимов катодной защиты на генерацию водорода.
Апробация работы. Основные результаты и положения работь докладывались и обсуждались на: XXXXIV-XXXXVI научно-технических конференциях аспирантов и молодых ученых УГНТУ, Уфа.19ЭЗ-1995гг. . на межгосударственной науч.-техн. конференции "Нефть и газ Западной Сибири", Тюмень, 1993 г., на II Республиканской конференции "Проблемы нефтехимической промышленности", Стерлитамак, 1993 г., 1-ой научн. конференции молодых ученых-физиков РБ, Уфа,БГУ. 1994 г.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из ИЗ наименований и 2 приложений. Основной материал изложен на 129 страницах, включая 24 рисунка и 10 таблиц.
