Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, цели и задачи исследований 9
1.1 Анализ технологии строительства и условий эксплуатации газопроводов 10
1.2 Анализ дефектности металла газопроводов ООО «Оренбурггазпром» 19
1.3 Неразрушающие методы контроля дефектов металла трубопроводов 30
1.4 Методы оценки потенциальной опасности участков трубопроводов с дефектами формы труб 38
1.4.1 Определение остаточного ресурса безопасной эксплуатации трубопроводов с дефектами формы труб аналитическими методами 38
1.4.2 Изменение напряженно-деформированного состояния металла труб в зонах вмятин в процессе гидравлических испытаний 45
1.4.3 Применение акустических неразрушающих методов контроля к диагностированию дефектов формы труб 47
1.5 Постановка задачи и цели исследования 49
2 Разработка методики оценки механических свойств металлов, основанной на методе АУЗИ 52
2.1 Определение пластических свойств сталей методом АУЗИ 52
2.1.1 Метод АУЗИ 52
2.1.2 Оценка влияния основных факторов, на результаты определения пластических свойств сталей 57
2.1.3 Влияние упругих деформаций металла на скорость распространения акустических волн 60
2.1.4 Влияние пластических деформаций металла на скорость распространения акустических волн 61
2.2 Изменения скорости распространения акустических волн при малоцикловой усталости металла 64
2.3 Применение метода АУЗИ при диагностировании механических повреждений трубопроводов 67
2.4 Методика контроля механических свойств металлов методом АУЗИ 70
Выводы по главе 2 73
3 Определение предельных характеристик дефектных труб 74
3.1 Причины образования дефектов формы труб 74
3.2 Методика проведения и оборудование для гидравлических испытаний труб 81
3.3 Оценка потенциальной опасности газопроводов с дефектами формы труб по результатам гидравлических испытаний 92
Выводы по главе 3 109
4 Эффективность контроля и определения остаточного ресурса металла дефектных труб 110
4.1 Контроль дефектов формы труб методом АУЗИ ПО
4.2 Методика определения остаточного ресурса газопроводов с дефектами формы труб 114
4.3 Обоснование необходимости
проведения гидравлических испытаний дефектных труб 121
Выводы по главе 4 125
Основные результаты работы и выводы 126
Список использованных источников
- Анализ технологии строительства и условий эксплуатации газопроводов
- Методы оценки потенциальной опасности участков трубопроводов с дефектами формы труб
- Определение пластических свойств сталей методом АУЗИ
- Методика проведения и оборудование для гидравлических испытаний труб
Введение к работе
В настоящее время в РФ эксплуатируется несколько десятков тысяч километров газопроводов, построенных в 1970-80 годы. Несовершенство технологии строительства приводит к снижению качества строительно-монтажных работ, возникновению различных дефектов в металле стенки труб и снижению безопасности эксплуатации газопроводов. Длительные сроки эксплуатации газопроводов и непрерывно изменяющиеся параметры перекачки способствуют увеличению количества механических и развитию усталостных повреждений в металле труб, которые в свою очередь могут привести к авариям.
Аварии на газопроводах наносят непоправимый ущерб окружающей среде, экономике и нередко бывают причиной гибели людей. Примеров аварий, приводящих к значительному экологическому и экономическому ущербу, можно привести много, поскольку на трубопроводном транспорте нефти и газа ежегодно происходит свыше 100 аварий с выходом продукта. В общем, по данным РАО «Газпром», дефекты, вызвавшие разрушения, составили: металлургические - 13,3 %; строительные - 23,9 %; эксплуатационные - 36,7 %; прочие - 26,1 %. По данным мировой статистики только за последние 30 лет количество аварий в нефтяной и газовой промышленности возросло в три раза, а ущерб от них вырос в девять раз.
В настоящее время в процессе диагностирования газопроводов установлено, что в процессе деформационного старения металла стенок труб дальнейшая эксплуатация газопроводов с дефектами формы труб возможна при условии обоснованно рассчитанного ресурса безопасной эксплуатации.
Существующие подходы к решению проблем технической диагностики, основанные только на известных методах оценки прочности конструкций, не позволяют с полной достоверностью оценить их безопасность эксплуатации в целом по той причине, что проблема диагностики является системной. Она должна основываться на учете всего необходимого комплекса оценочных
5 характеристик, которые формируют уровень безопасности конструкции с учетом всех этапов функционирования. Из него следует, что контролируемые системы должны иметь интегрированную конструкцию по составу функциональных задач и системную основу для решения каждой из них. Следовательно, необходим соответствующий спектр научного обеспечения задач повышения надежности оборудования и конструкций. Этот вывод формирует состав научных и технических проблем диагностики промышленных систем, их приоритетность и необходимую достаточность разработки.
Проблемы разработки современных систем диагностики технического состояния трубопроводной системы России состоит не только в разработке математического и программного обеспечения, позволяющего прогнозировать остаточный ресурс безопасной эксплуатации магистральных, соединительных и шлейфовых газопроводов, но и в создании нового, более совершенного инструментально - приборного парка.
Конечной целью технического процесса обслуживания трубопроводной системы является уменьшение аварийности газопроводов и снижение эксплуатационных затрат. Если расходы на капитальный ремонт могут быть подсчитаны достаточно точно, то ущерб от аварий прогнозировать очень трудно. В связи с этим встает вопрос создания концепции комплексной системы диагностики и обеспечения безопасной эксплуатации линейной части газопроводов, которая должна выполнять функции методологического руководства по разработке системы диагностики, оценки технического состояния по результатам диагностики и вывода трубопровода на ремонт.
Основным элементом такой концепции должно быть научное обоснование:
необходимости создания практических методик и алгоритмов оценки работоспособности газопроводов;
необходимой для диагностических служб нормативно - технической и организационно - методической документации;
структуры системы комплексной диагностики;
- рациональных методов планирования программ эксплуатации, ремонта и реконструкции газопроводов на базе результатов комплексной диагностики.
Таким образом, при строительстве и эксплуатации оборудования, конструкций и газопроводов необходим четкий и достоверный контроль над проведением строительных и диагностических работ.
Несмотря на большой объем опубликованных исследований в области увеличения долговечности и безопасной эксплуатации газопроводов, подверженных механическому разрушению, некоторые вопросы все же остаются не изученными, среди них можно выделить следующие:
1. Влияние циклического режима эксплуатации на работоспособность и безопасную эксплуатацию дефектных участков газопроводов, требует дальнейших экспериментальных исследований.
2 Несовершенство методов прогнозирования безопасной эксплуатации участков газопроводов, подвергнутых механическим повреждениям и эксплуатируемым под воздействием циклических нагрузок.
В связи с вышеизложенным, целью работы является повышение эффективности методов определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации газопроводов с дефектами формы стенки труб, работающих в условиях статических и циклических режимов, на основе результатов неразрушающего контроля, расчетных методик и гидравлических испытаний дефектных труб.
Реализация' этой цели в диссертационной работе осуществляется путем постановки и решения следующих основных задач исследования:
1 Исследовать методику акустического неразрушающего контроля напряженно-деформированного состояния металла газопроводов с дефектами формы труб.
2. Определить остаточный ресурс безопасной эксплуатации газопроводов с дефектами формы труб при малоцикловой усталости по результатам метода автоциркуляций ультразвуковых импульсов (АУЗИ).
Определить эквивалентные режимы нагружения труб на основе анализа режимов эксплуатации газопроводов.
Определить остаточный ресурс вмятин и гофр на основе циклического нагружения давлением труб с дефектами формы.
5 Разработать методику определения остаточного ресурса безопасной
эксплуатации газопроводов с дефектами формы труб на основе результатов
экспериментальных исследований метода АУЗИ и гидравлических испытаний.
Научная новизна:
Установлены зависимости скорости распространения акустических волн от величины пластических деформаций металла и поврежденности металла в результате усталостного нагружения.
На основании результатов исследований метода АУЗИ разработан способ определения механических свойств металлов при пластическом деформировании.
3. Получена зависимость величины максимальных деформаций в области дефектов формы по результатам тензометрирования и метода АУЗИ.
4 Разработана методика оценки поврежденности металла дефектных участков газопроводов при циклических деформациях с прогнозированием остаточного ресурса безопасной эксплуатации.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Мероприятия по диагностике и предотвращению отказов газопроводов с дефектами формы труб внедрены в УЭСП ООО «Оренбурггазпром». Оценка остаточного ресурса безопасной эксплуатации металла труб с дефектами формы, по предлагаемой методике, позволила обосновать необходимость и сроки проведения ремонта и повысить безопасность эксплуатации магистрального газопровода Ду 700 мм «Оренбург-Салават-Уфа».
Апробация работы. Результаты работы докладывались'. - на. Ш Всероссийской научно-технической конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций» - 2002 г.;
Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы подготовки кадров для развития экономики Оренбуржья» - 2002 г.;
региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбургской области - 2002 г.;
IV Международной научно-технической конференции «Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред» - 2002 г.;
IV Международной научной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций» - 2005 г.
Разработанная методика оценки механических свойств металлов при пластическом деформировании в 2003 г. награждена дипломом лауреата научно-исследовательских работ молодых ученых и специалистов Оренбуржья. Также получено положительное решение о выдаче патента на изобретение «Способ оценки механических свойств при пластическом деформировании» (№2002110486/28(011033) от 19.04.2002 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных трудов и тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников из 124 наименований, содержит 134 страницы машинописного текста (без приложений) и включает 44 рисунка, 10 таблиц, 2 приложения.
Анализ технологии строительства и условий эксплуатации газопроводов
При эксплуатации и ремонте объектов и оборудования газоперерабатывающей промышленности и трубопроводного транспорта система контроля направлена на предотвращение отказов и аварии, что позволяет сократить простой и эксплуатационные расходы, увеличить сроки эксплуатации и межремонтных периодов, уменьшить продолжительности и стоимости ремонтов.
Трубопроводный транспорт является восстанавливаемой системой, в рамках которой отказавшие элементы подвергаются ремонту, восстанавливающему их исходные параметры, или заменяются новыми, аналогичными им элементами. Для восстановительных работ требуются определённые затраты времени, поэтому работу газопровода с позиции теории надежности можно рассматривать как процесс с определенным сроком восстановления.
Металл труб линейной части газопроводов в процессе эксплуатации подвергается двухосному напряженно-деформированному состоянию (НДС) с различным соотношением компонентов напряжений и имеет запас большого количества энергии, сжатого под определенным давлением перекачиваемого продукта. В реальных условиях эксплуатации линейная часть газопровода подвергается различного рода внешним воздействиям, которые могут быть объединены в три самостоятельные группы /116, 119/: - воздействия, характеризующиеся технологическими параметрами (внутренним давлением и температурой); - механические воздействия; - коррозионные воздействия. Более подробно данные группы можно разделить на следующие факторы/51, 107/:
- металл труб в течение всего срока эксплуатации практически постоянно находится под воздействием двухосного напряженного состояния, с различным, зависящим от многих факторов, отношением напряжений в кольцевом и продольном направлениях. При прокладке газопроводов непосредственно в грунте напряженное состояние в теле трубы, помимо прочего, будет зависеть от свойств грунта и глубины заложения газопроводов. Перемещения грунта, вызванные деформацией земной поверхности, могут существенно изменить условия работы металла газопроводов. В практике эксплуатации, особенно в районах с развитой горнорудной промышленностью, известны многочисленные разрушения газопроводов. Причем наблюдаются как поперечные разрывы от растягивающих напряжений, так и потеря устойчивости с образованием гофр от сжатия. На напряженное состояние газопроводов оказывают влияние также и изгибающие нагрузки;
- в металле труб практически неизбежно наличие различного рода концентраторов напряжений. Они могут быть технологического (царапины, задиры, усиления сварных швов, подрезы и т.д.) и эксплуатационного (коррозионные язвы, каверны, питтинги, вмятины, гофры и т. д.) происхождения. Действие концентраторов напряжений усиливается в местах отклонений трубы от цилиндрической формы. Перечисленные дефекты, как правило, располагаются на поверхности трубы, а главная опасность их заключается в том, что они зачастую становятся инициаторами внезапных хрупких разрушений)
- металл газопровода подвергается воздействию коррозионно-активной среды, как с внутренней, так и с внешней поверхности. При контакте с наводороживающими средами помимо разрушения поверхности металла происходит существенное ухудшение исходных механических свойств. Опасность коррозии многократно увеличивается при наличии на поверхности трубопровода углубившихся коррозионно-механических трещин, когда электрохимическая защита становится неэффективной и даже вредной;
- газопровод аккумулирует большое количество потенциальной энергии перекачиваемого продукта, что повышает его склонность к протяженным разрушениям, особенно в условиях высоких динамических нагрузок. Кроме того, газопровод накапливает значительную энергию упругой деформации металла, что усложняет условия работы металла;
- металл газопровода испытывает воздействие циклических, а точнее повторно - статических нагрузок, носящих случайный характер. Это приводит к постепенному накоплению повреждений в металле, вследствие локализации микропластических деформаций, что в сочетании с другими неблагоприятными факторами существенно увеличивает опасность хрупких разрушений;
- трубы, предназначенные для изготовления газопроводов, зачастую испытывают воздействие ударных нагрузок. Отдельные соударения практически всегда сопровождают такие операции, как сортировка труб, погрузочно-разгрузочные и строительно-монтажные работы. Ударные нагрузки при наличии в трубе хрупких участков или при работе в условиях низких температур могут вызвать зарождение локальных трещин. Таким образом, можно заключить, что несущая способность газопровода, его эксплуатационная надежность определяется в первую очередь силовыми факторами, свойствами и качеством металла труб, а также способностью сопротивляться зарождению и росту трещин в условиях воздействия механических нагрузок и коррозионно-активных сред.
Методы оценки потенциальной опасности участков трубопроводов с дефектами формы труб
При расчетах на прочность часто используют понятие «предельное состояние», которое разграничивает все возможные состояния конструкции на работоспособные и отказовые. В общем случае для несущих элементов линейной части газопроводов в качестве предельного состояния могут выступать /63, 78/: - исчерпание прочности от силового воздействия (статическая и усталостная прочность); - потеря общей и местной устойчивости при деформациях; - достижение элементом предельных поперечных перемещений; - разрушение трубопроводов в результате утонения стенки за счет коррозии и механического износа; - потеря герметичности в результате образования локальных нарушений; - колебания подводных и надземных трубопроводов за счет динамического воздействия напоров воды и воздуха.
При контроле изменений механических свойств металла газопроводов в области дефектов типа вмятин, гофр, овальности, кроме неразрушающих методов контроля, экспертными организациями широко применяются различные аналитические методы, основанные на теоретических выкладках и предварительных замерах геометрических размеров дефектов.
В СНиП Ш-42-80 /109/ при оценке степени опасности дефектов типа вмятин, руководствуются отношением глубины вмятины к толщине стенки газопроводов. Участки и торцы труб с вмятиной глубиной более 3,5 % диаметра трубы или имеющие надрывы подлежат вырезке.
Данный подход имеет как положительную, так и отрицательную сторону. Во-первых, данное ранжирование (более 3,5 % диаметра трубы) не учитывает усталость металла дефектного участка трубы в результате циклических изменений внутреннего давления, создаваемого транспортируемой средой в ходе изменения режимов перекачки продукта. Во-вторых, не принимаются во внимание основные геометрические размеры вмятин. Таким образом, вырезают дефекты, которые в реальных условиях могли бы эксплуатироваться еще определенное время. Отсутствует критерий оценки вмятин, содержащих дополнительные дефекты типа надрывов, рисок, царапин и т.д.
В результате проведенных итальянскими учеными исследований труб с вмятинами, имеющими глубину до 8,6 % от диаметра трубы, установлено, что если в зоне вмятины отсутствуют дополнительные дефекты, то такие вмятины не снижают ее несущую способность /76/. Но в то же время не следует допускать к эксплуатации вмятины с глубиной более 3,5 % от диаметра трубы /109/, которые могут быть допущены к эксплуатации по расчетам согласно методике /47/ из-за некорректного определения по В-сканам локальных радиусов кривизны относительно глубоких вмятин. По их мнению, вмятину следует вырезать в том случае, если (h/D)-100 % 3,5 % или если эквивалентная деформация Єк 2,5 %. При определении разрушающего давления по следующему методу также используют величину остаточной пластичности для определения коэффициента концентраций напряжений /11/. По данной методике достоверными можно считать результаты для вмятин, глубиной не более 1 %. Данные вмятины по действующим НТД допускаются к эксплуатации.
В соответствии со следующей методикой /84/ коэффициент концентрации напряжений во вмятине зависит от вида и параметров дефекта и определяется прямым расчетом численными методами или с использованием инженерных зависимостей. При определении коэффициента концентрации напряжений учитывают: глубину вмятины, толщину стенки трубы, длину вмятины вдоль оси трубы, диаметр трубы и при расчете разрушающего давления для однократного нагружения учитывают: механические характеристики металла труб и коэффициент, характеризующий наличие в зоне вмятины сварного заводского или монтажного шва.
В рассматриваемой методике не даются конкретные рекомендации по определению остаточного ресурса безопасной эксплуатации рассматриваемых дефектов, т.к. по величине интенсивности напряжений в дефекте, без учета режимов эксплуатации невозможно оценить их остаточный ресурс.
Для оценки деформированного состояния вмятины и (или) гофра следующая методика /23/ использует геометрические параметры сечения трубопровода (наружный диаметр и толщину стенки трубы), габаритные размеры дефекта в продольном и окружном направлении и его глубину, физические характеристики материала труб (модуль упругости и коэффициент Пуассона), рабочее (нормативное) давление в трубопроводе и фактическое давление среды в данном сечении трубы.
В данном методе вмятина, содержащая дефекты типа надрывов, рисок, царапин и т.д. подлежит вырезке без дополнительного исследования неразрушающими методами контроля, что приводит к необоснованным остановкам в работе, связанных с вырезкой дефектных участков по трассе трубопровода
Определение пластических свойств сталей методом АУЗИ
Изготовление качественной продукции, в области изготовления оболочковых конструкций, требует надлежащего контроля на разных стадиях технологического процесса. При эксплуатации конструкций металл, применяемый при их изготовлении, подвергается различным неблагоприятным воздействиям, изменяющим его механические характеристики, которые в свою очередь характеризуют остаточную работоспособность металла конструкции в целом.
Оценка НДС металла и определение остаточного ресурса конструкций являются одними из важнейших вопросов, не имеющих однозначных решений в настоящее время. Существуют различные теоретические методики определения остаточного ресурса, основанные на показаниях диагностических приборов, работа которых базируется на акустических методах неразрушающего контроля. При большом разнообразии приборов данного типа, большинство из них определяют лишь геометрические параметры контролируемых дефектов, по величине которых дают заключение о пригодности конструкции к дальнейшей эксплуатации, но не оценивают изменение НДС металла в процессе деформаций, воздействия температур и т. п.
Акустические методы неразрушающего контроля, направленные на выявление внутренних дефектов и нарушений сплошности металлов, постепенно проникают в такие области металловедения, как определение механических свойств и структуры металла. Особый интерес представляют акустические волны Рэлея, которые имеют особенность выявления не только поверхностных, но и подповерхностных дефектов, расположенных на глубине, равной удвоенной длине волны /10/. Принцип действия ультразвуковых дефектоскопов основан на эхо-локации сплошности металла объекта, и позволяет выявлять дефекты в виде изменения амплитуды отраженного ультразвукового сигнала от дефекта. Однако изменение НДС металла изделия не влияет на амплитуду отраженного ультразвукового сигнала и практически не фиксируется ультразвуковыми дефектоскопами.
В работах /18, 19, 20, 77, 123/ представлены методы и приборы оценки изменения НДС металла в соответствии с параметрами акустического импульса, прошедшего через контролируемое изделие.
Преимуществом ультразвуковой волны как «датчика» является её свойство интегрировать, накапливать эффект снижения скорости распространения ультразвука по мере распространения в поврежденном материале/101/.
С учетом вышеизложенного, применили прибор ИСП-11 (испытатель структурных превращений-11) производства Новосибирской академии железнодорожного транспорта для определения дефектов термообработки и твердости металла к определению НДС металла в области упругих и пластических деформаций. Отличие данного прибора от других акустических приборов заключается в том, что он использует акустические волны, скорость которых зависит от изменения в структуре металла. Датчик прибора снимает показания не с точки замера, а с определенной длины поверхности металла -базы, заключенной между излучающим и приемным пьезопреобразователями, что в свою очередь дает интегрированную оценку НДС металла исследуемого объекта. В связи с этим, чем больше база между излучающим и приемным пьезопреобразователями, тем более точную характеристику свойств металла можно получить. Но не стоит забывать и о том, что с увеличением базы, также увеличивается затухание акустических волн, вследствие наличия дефектов, которые являются препятствиями на их пути, что в свою очередь дает погрешность в измерениях.
Работа прибора основана на методе АУЗИ, при этом начальный ультразвуковой импульс, излученный передающим пьезопреобразователем, проходя через контролируемое изделие, попадает на приемный пьезопреобразователь, после усиления в усилителе - формирователе, вновь подается на передающий пьезопреобразователь. За счет обратной связи происходит самонастройка генератора на данную структуру металла и возникает устойчивый процесс АУЗИ. Резонансная частота полученной последовательности импульсов прямопропорциональна скорости распространения акустических волн и служит определяющей характеристикой при оценке механических свойств металлов (рисунок 2.1).
В большинстве из выше рассматриваемых способов определения НДС металла возникают затруднения точного отсчета момента подачи ультразвукового импульса на поверхность контролируемого объекта, а также разброс экспериментальных данных, связанных с установкой и усилием прижатия датчика (качеством акустического контакта) и влиянием температуры /1/. Применение метода АУЗИ позволяет решить проблему отсчета момента подачи ультразвукового импульса, т. к. при известной частоте циркуляции ультразвуковых импульсов и базе между пьезопреобразователями, необходимость определения момента подачи начального ультразвукового импульса в контролируемое изделие отпадает
Методика проведения и оборудование для гидравлических испытаний труб
Проведенный совместно со специалистами УЭСП ООО «Оренбурггазпром» анализ причин образования геометрических дефектов труб газопроводов показал следующее. Наибольшее количество выявленных дефектов внутритрубной ультразвуковой дефектоскопией являются дефектами геометрии (вмятины, гофры), на участке газопровода «Оренбург-Салават-Уфа» 0-136 км заметно выделяется количество дефектов типа потеря металла и аномалии сварных кольцевых сварных швов. Дефекты формы трубы, превышающие по глубине 3,5 % от диаметра трубы, составляют менее 3 %, они к настоящему времени прошли наружное обследование и большинство вырезаны. Дефекты формы трубы с глубиной более 7 мм (средняя толщина стенки труб) составляет около 30 % от всех дефектов данного типа и сосредоточены в основном (более 42 %) в нижнем секторе труб. Дефекты типа потеря металла глубиной более 1 мм составляют 49 % от общего количества дефектов данного типа, причем более 73 % этих дефектов располагаются на наружной поверхности труб. Дефекты типа потеря металла глубиной более 1 мм как на наружной, так и на внутренней поверхности располагаются в основном (более 44 %) в нижнем секторе труб.
Расположение основных дефектов (вмятины и гофры глубиной более 7 мм и потеря металла глубиной более 1 мм) труб по трассе газопровода позволило выявить основные причины образования этих дефектов. Сосредоточение наиболее значимых дефектов наблюдается на пересечениях трассы газопровода с водными преградами и другим изменением профиля трассы в вертикальной плоскости.
Вероятность образования вмятин и гофр на трубах различных типоразмеров, использованных при строительстве данного газопровода, оценивали по величине критической нагрузки (FKp), действующей на длинную цилиндрическую оболочку: F = W2 (2 п 2R 2яг где сгт - предел текучести металла трубы, МПа; t и DH- толщина стенки и диаметр трубы, мм; R - радиус поверхности, по которой распределена радиальная нагрузка. В соответствии с полученной величиной критической нагрузки (таблица 3.1) проведен расчет длины участка трубы Lxp с засыпным грунтом, достаточным для образования вмятин в нижней части труб, лежащих на твердом теле - «бугре» с радиусом кривизны 50 и 100 мм. LTP=FKp/(DH-H-p-g), (3.2) где Н - высота грунта над трубой, 1,5 м; р - плотность грунта, 2 10 кг/м ; g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с.
Анализ результатов расчетов критической нагрузки (таблица 3.1) позволяет отметить следующее /122/. Из всех труб, примененных при строительстве газопровода, наименее «жесткими», т.е. наиболее склонными к образованию вмятин, являются трубы 720x6,2 мм (номер трубы 5). Далее трубы по мере увеличения их устойчивости к образованию вмятин располагаются по номерам в следующий ряд: 10; 1; 12; 6; 11; 9; 4; 2; 7; 3; 8. Трубы с номерами 11 и 12 не применялись при строительстве газопровода и приведены для сравнения.
Анализ геометрических дефектов труб газопровода и расчетов критических нагрузок образования вмятин показал, что вероятной причиной образования вмятин и гофр является малая толщина стенки трубы и не соблюдение технических условий при строительстве. При применении высокопрочной стали расчетная толщина стенки трубы в зависимости от величины (Jo,2 уменьшается по линейной зависимости, а критическая нагрузка образования вмятин трубы в зависимости от толщины стенки трубы уменьшается по параболической. Вероятность потери устойчивости стенки трубы при изгибе с образованием гофр увеличивается по степенной зависимости с показателем 3 при уменьшении толщины стенки трубы. Учитывая вышеизложенное, и результаты оценки критической нагрузки, представляется целесообразным для предупреждения образования вмятин и гофр в процессе эксплуатации газопроводов, применять при их строительстве в пойменных зонах трубы с соотношением диаметра к толщине стенки не более 50.
Как отмечено выше, общепринято /ПО/, что газопроводы подвергаются порядка 300 циклов нагружения в год при изменении давления от нуля до нормативного рабочего давления. В связи с этим проведен анализ режимов работы магистральных газопроводов УЭСП ООО «Оренбурггазпром».
С целью установления влияния на безопасность эксплуатации газопроводов циклического изменения давления при транспортировке продукта необходимо определить количество циклов нагружения действующих газопроводов. Для этого проведен анализ цикличности нагружения газопроводов 0377 мм и 0720 мм (III-IV нитки) «Оренбург-Салават-Уфа» за 2000-2002 гг. При этом использовали данные режимных листов эксплуатации газопроводов УЭСП ООО «Оренбурггазпром». Режимные листы заполняются значениями величин давлений с интервалом в два часа.
Вышеуказанные газопроводы эксплуатируются с временными отключениями отдельных участков не менее одного раза в год с простоями до полугода. Подсчет количества циклов нагружения газопроводов проводился по месяцам в году, в течение которых осуществлялась подача продукта к потребителю. Далее рассчитывали среднемесячное количество циклов нагружения, и умножали на 12, получая, таким образом, среднее количество циклов в год. Всего было рассмотрено и проанализировано 28 месяцев работы газопроводов за последние 3 года.
Подсчет количества циклов по месяцам осуществляли по «Методике определения максимальных сроков ремонта обнаруженных внутритрубными дефектоскопами дефектов» ЗАО «Нефтегазкомплектсервис» /84/.
