Введение к работе
Актуальность темы
Необходимость обеспечения промышленной безопасности оборудования оболочкового типа (газопроводы, сосуды, работающие под давлением) в течение всего периода его эксплуатации является основополагающей проблемой В процессе эксплуатации оборудования, особенно длительно эксплуатируемого, происходит постоянное снижение его эксплуатационных свойств и характеристик безопасности Для обеспечения промышленной безопасности необходимо знать закономерности данных процессов Используя их, можно планировать компенсирующие мероприятия, позволяющие поддерживать эксплуатационные параметры в допустимых пределах
Своевременный анализ и объективная оценка протекающих деградационных процессов позволяет определять динамику реального технического состояния оборудования, предупреждать возникновение нештатных ситуаций, уменьшать вероятность отказа, риск аварии, а также прогнозировать возможный безаварийный период (остаточный ресурс) его эксплуатации
Предельное состояние оборудования оболочкового типа в системе магистрального транспорта газа достигается в результате происходящих износовых процессов, вызываемых накоплением различных повреждающих факторов Указанные факторы обусловлены возникновением концентрации нагрузок в местах локальных дефектов, а также наличием коррозионного износа металла конструкции, приводящих к труднопредсказуемым отказам длительно эксплуатируемого оборудования
Нормативная документация по отбраковке дефектов труб линейной части магистральных газопроводов построена исходя из предположений, что дефекты, размеры которых являются допустимыми с точки зрения прочностных требований, либо не оказывают влияния на общую несущую способность, либо их влияние компенсируется принятыми коэффициентами запаса прочности Кроме того, в настоящее время фактически отсутствует нормативная база по отбраковке дефектов труб компрессорных станций При проведении диагностических обследований приходится пользоваться нормативными документами по сооружению газопроводов, когда любые, даже незначительные, дефекты недопустимы При проектировании оборудования оболочкового типа отсутствует учет непосредственного влияния локальных дефектов
Неадекватность такого подхода очевидна Аналитические исследования,
представленные в диссертационной работе, показывают, что потенциально
опасной является эксплуатация оборудования, отработавшего расчетный срок
службы Применение для оценки ресурса данной категории оборудования тех
же нормативных подходов, что и при проектировании, может привести к
неоправданной перебраковке диагностируемых конструкций s\
С позиции диагностики дефекты, параметры которых превышают браковочный уровень, согласно действующей нормативной документации, доллсны быть устранены, либо оборудование должно быть снято с
эксплуатации Однако при сохранении общего уровня безопасности важную роль играет анализ степени повреждающих процессов силовых элементов конструкции
Специфика оборудования оболочкового типа заключается в том, что одни и те же его типы (газопроводы, сосуды) работают в условиях различных технологических параметров, отличаются конструктивным и материальным исполнением Это предопределяет виды, закономерности и степень повреждающих процессов в условиях их эксплуатации и, следовательно, величину интенсивности отказов
К настоящему времени накопилось достаточно большое количество работ, посвященных изучению данного вопроса Это труды учебных, отраслевых институтов ГОУ ВПО «УГНТУ», ГОУ ВПО «ПГТУ», ГУП «ИПТЭР», ООО «ВНИИГАЗ» и других предприятий, работы ведущих ученых Аскарова Р М , Бакиева А В , Белова П Г, Бугая Д Е , Буренина В А , Гареева А Г, Герцбаха И Б , Гумерова А Г, Елохина А Н, Зайнуллина Р С , Захарова М Н, Ибрагимова И Г, Кузеева И Р , Куркина С А , Ризванова Р Г , Рябчикова Н М , Султанмагомедова С М, Халимова А Г, Хлуденева А Г и других Тем не менее пока недостаточно сведений по расчетному определению характеристик безопасности конструктивных элементов сосудов и трубопроводов при длительной эксплуатации
Целью работы является совершенствование методов оценки безопасности эксплуатации оборудования оболочкового типа на основе критериев, учитывающих динамику износовых процессов при длительной эксплуатации в системе магистрального транспорта газа
Реализация цели диссертационной работы осуществляется путем постановки и решения следующих основных задач
статистическое исследование технического состояния оборудования оболочкового типа, отработавшего расчетный срок службы, выявление основных факторов, снижающих безопасность его эксплуатации,
на основе экспериментальных исследований - разработка критерия безопасности оборудования оболочкового типа в зонах локальных объемных и плоскостных дефектов,
разработка научно обоснованной методики по оценке безопасности эксплуатации газопроводов компрессорных станций в зонах локальных дефектов,
на основе математического анализа технического состояния оборудования — разработка кинетических моделей коррозионного износа, позволяющих прогнозировать характеристики промышленной безопасности (вероятность безотказной работы, интенсивность износовых отказов) и управлять промышленным риском с учетом влияния коррозионных повреждений на общую потенциальную опасность эксплуатируемого оборудования,
разработка компьютерной программы, позволяющей прогнозировать техническое состояние газопроводов и сосудов давления с целью предупреждения аварий и инцидентов
Научная новизна:
-
Предложен критерий безопасности, устанавливающий момент начала разрушения трубной стали Х70 в зонах локальных объемных и плоскостных дефектов различной глубины и конфигурации, приводящих к развитию инцидентов и аварий длительно эксплуатируемого оборудования в системе магистрального транспорта газа
-
Впервые разработан и научно обоснован метод обеспечения безопасности эксплуатации газопроводов компрессорных станций категории В, позволяющий определять предельно допустимые размеры объемных дефектов, ремонтируемых шлифовкой
-
В зависимости от режимных параметров эксплуатации впервые разработаны кинетические модели абсолютной скорости износа конструктивных элементов сосудов давления, позволяющие, через прогнозирование вероятности безотказной работы и интенсивности износовых отказов, управлять аварийным риском длительно эксплуатируемого оборудования
Практическая значимость и реализация результатов работы:
-
Результаты проведенных статистических исследований технического состояния газопроводов и сосудов используются ООО «Баштрансгаз» при технической обработке и анализе результатов комплексных диагностических обследований
-
Методы кинетического моделирования коррозионных процессов конструктивных элементов сосудов давления в зависимости от режимных параметров эксплуатации, управления промышленным риском, прогнозирования характеристик безопасности (интенсивности износовых отказов, вероятности безотказной работы) оборудования оболочкового типа с учетом факторов его коррозионного повреждения, а также критерий безопасности, устанавливающий момент начала разрушения трубной стали Х70 в зонах локальных дефектов, реализованы в виде компьютерной программы (авторское свидетельство №2005620289), использующейся в ООО «Баштрансгаз» при планировании диагностических и ремонтных мероприятий, а также в ГУП «БашНИИнефтемаш» на стадии конструктивно-технологического проектирования оболочковых конструкций
3. На основе методики по оценке безопасности эксплуатации газопроводов компрессорных станций в зонах локальных дефектов разработан стандарт СО-З-И-00154358-39-425-06 «Инструкция по отбраковке и ремонту шлифовкой дефектов труб компрессорных станций при их переизоляции», рекомендованный Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору в качестве стандарта ООО «Баштрансгаз»
4 Методика вероятностного прогнозирования характеристик
промышленной безопасности оборудования оболочкового типа с учетом
факторов его коррозионного повреждения используется в ГОУ ВПО «УГНТУ»
при подготовке и переподготовке специалистов нефтегазового профиля
На защиту выносятся теоретические обобщения известных и полученных автором результатов исследований в области повышения
безопасности эксплуатации оборудования оболочкового типа в системе магистрального транспорта газа
Апробация работы
Основные результаты работы доложены и положительно оценены на научно-технических конференциях молодых ученых и руководителей предприятий ТЭК РФ (гМосква, Минпромэнерго РФ, 2006 г, 2007 г), XVI Съезде Международной топливно-энергетической ассоциации (г Москва, 2007 г), научных конкурсах «Лучший молодой специалист» среди трудящейся молодежи РБ (гУфа, 2005 г., 2006 г), Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2005» (г Уфа, 2005 г), научно-технических конференциях «Инжиниринг, инновации, инвестиции» (г Челябинск, 2005 г, 2006 г), всероссийском семинаре-совещании Ростехнадзора РФ «Проблемы промышленной безопасности в системе нефтегазового комплекса трубопроводного транспорта» (гУфа, 2005 г), VI Конгрессе нефтегазопромышленников России «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (гУфа, 2005 г), научно-технической конференции молодых ученых и руководителей ОАО «Газпром» (г Самара, 2005 г), научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (г Уфа, 2006 г)
Публикации
По теме диссертации опубликованы 33 научные работы, в том числе 2 в изданиях, входящих в Перечень ВАК Минобразования и науки РФ
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, списка использованных источников из 118 наименований Диссертация содержит 136 страниц машинописного текста и включает 37 рисунков, 23 таблицы
