авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов в условиях северо-востока европейской части россии

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

АЛЕННИКОВ СЕРГЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

УДК 622.691.4.052.012.002.51

РАЗВИТИЕ методов оценки

эксплуатационной работоспособности

технологических газопроводов В УСЛОВИЯХ

СЕВЕРО-ВОСТОКА ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

Специальность – 25.00.19. Строительство и эксплуатация
нефтегазопроводов, баз и хранилищ

Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ухта - 2008

Работа выполнена в Ухтинском государственном техническом университете

и филиале ООО «ВНИИГаз» - «Севернипигаз»

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор, профессиональный инженер России

Быков Игорь Юрьевич

Официальные оппоненты Доктор технических наук

профессор Ягубов Хан-Гусейн-оглы

Кандидат технических наук

Назаров Андрей Владимирович

Ведущая организация ООО «Печорнипинефть»

Защита состоится 25 декабря 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.291.02 в Ухтинском государственном техническом университете по адресу: 169300, г. Ухта, Республика Коми, ул. Первомайская, 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ухтинского государственного технического университета.

Автореферат размещен на интернет-сайте Ухтинского государственного технического университета http://ugtu.net в разделе «Диссертационный совет».

Автореферат разослан «___» ______________ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, профессор Н.М. Уляшова

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Главным содержанием научно-технической политики ОАО «Газпром» является ориентация на интенсивные технологии и оборудование, обеспечивающие высокую работоспособность, экономическую эффективность, ресурсосбережение, надежность, промышленную и экологическую безопасность объектов газопроводного транспорта. Это в полной мере относится к технологическим газопроводным системам, выполняющим роль операционных управляющих каналов, предназначенных для реализации основной технологической задачи – магистрального транспорта газа. Состояние эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов определяется динамикой режимов перекачки газа, знакопеременностью массовых сил в трубных конструкциях надземно-подземного заложения и консолидационными подвижками грунтов природного, техногенного или климатического (например, пучение) характера. Все это учитывается проектно-конструкторской документацией в соответствии с нормативно-техническими требованиями по прочностной надежности газопроводной сооружений. Помимо нормативного коэффициента запаса прочности, эти требования регламентируют отбраковочные критерии, значения которых предполагают принятие однозначных мер по устранению обнаруженных дефектов или нормативных несоответствий. Однако анализ существующих методов оценки эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов показал, что выявляемые в процессе эксплуатации дефекты или нормативные несоответствия часто неадекватны фактической несущей способности трубных конструкций. Это связано с реально возникающей при строительстве пересортицей трубных элементов, с завышением их параметров прочности, толщин стенок и т.п. Тогда формальная отбраковка таких несоответствий приводит к необоснованно завышенному объему ремонтно-восстановительных работ и, следовательно, к повышению себестоимости единицы транспортируемого газа. Такое положение дел предопределяет необходимость и целесообразность уточнения и развития методов оценки эксплуатационной работоспособности, положенных в основу диагностического обследования технического состояния технологических газопроводов, обеспечивающих принятие оптимальных решений об отбраковке дефектных участков, их ремонтном восстановлении или продлении срока эксплуатации. Таким образом, развитие и совершенствования методов оценки эксплуатационной работоспособности труб технологических газопроводов являются задачами актуальными.

Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Комплекс исследований, представленный в диссертации, соответствует п.6.4. «Научно-техни-ческое и методическое обеспечение эксплуатации и технического обслуживания магистральных газопроводов и компрессорных станций» Перечня приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2002-2006 гг. и п. 4.2. «Развитие технологий и совершенствование оборудования для обеспечения надежного функционирования ЕСГ, включая методы и средства диагностики и ремонта» Перечня приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2006-2010 гг., утвержденных соответственно 15.04.2002 г. и 11.10.1005 г. Председателем Правления ОАО «Газпром» А.Б.Миллером.

Работа выполнялась в рамках договорных тем Ухтинского государственного технического университета и филиала ООО «ВНИИГАЗа» - «Севернипигаз».

Цель работы. Целью диссертационной работы является развитие методов оценки эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов в условиях Северо-Востока европейской части России.

Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

  • проанализированы существующие методы оценки и обеспечения эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов;
  • сформирован комплекс методик для проведения исследований;
  • выполнено комплексное обоснование методов оценки эксплуатационной работоспособности труб газопроводного назначения;
  • разработаны методы обеспечения эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов;
  • оценена практическая и экономическая значимость выполненной работы.

Научная новизна.

1. Обоснован относительный показатель оценки ресурса Ron эксплуатационной работоспособности газопроводных конструкций, определяемый как отношение фактически действующего запаса прочности КД к его нормативно заданному значению КНТД (Ron = КД/КНТД).

2. Найдены выражения для оценки относительного показателя ресурса эксплуатационной работоспособности надземных трубопроводных конструкций в зависимости от их напряженно-деформированного состояния при нарушении проектного пространственного заложения.

3. Получены аналитические выражения для оценки ресурса эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов по фактической толщине стенок труб с механическими повреждениями или дефектами формы сечения.

4. Разработан критерий оценки допустимого значения смещения кромок в стыках сварных швов.

5. Предложен относительный показатель для оценки оптимальности монтажного зазора между бандажом и наружной поверхностью усиливаемой трубы.

Основные защищаемые положения. Основными защищаемыми положениями диссертационной работы являются:

  • системность оценки и комплекс методик для научных, лабораторно-стендовых и трассовых исследований прочностного ресурса действующих технологических газопроводов;
  • обоснование относительного показателя и комплекса аналитических решений для количественной оценки ресурса эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов при разных нормативно-технических несоответствиях;
  • методы обеспечения эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов путем стабилизации их напряженно-деформированного состояния, прочностного усиления или оптимальной отбраковки сварных швов;
  • ведомственные документы в виде стандартов предприятия, включающих основные положения диссертации.

Практическая ценность работы.

1. Предложены оценочные показатели остаточного ресурса эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов для оптимальной отбраковки участков труб с механическими дефектами, включая смещение кромок сварных швов.

2. Сформулирован методологический комплекс для оценки уровня эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов.

3. Разработаны конструкция самокомпенсирующейся трубопроводной опоры (патент RU 2 308 633 С2) и экспресс-метод для определения допустимого смещения кромок сварного шва.

Результаты диссертационных исследований включены в стандарты предприятия ООО «Севергазпром» (СТП 8828-169-01; СТП 8828-170-04).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на межрегиональной научно-технической конференции «Проблемы добычи, подготовки и транспорта нефти и газа» (Ухта, УГТУ, 2000 г.), на семинарах-совещаниях ООО «Севергазпром» «Повышение уровня надежности и эксплуатации магистральных газопроводов, ГРС и объектов газоснабжения» (г. Вологда, 2002, 2003 гг.; Мышкин, 2004 г.) и «Повышение эксплуатационной надежности оборудования газокомпрессорных станций» (Мышкин, 2005 г.), на Всероссийской конференции «Большая нефть: проблемы, перспективы. Нефть и газ Европейского Северо-Востока» (г.Ухта, УГТУ, 2003 г.), на II Межрегиональной практической конференции «Современные проблемы нефтепромысловой и буровой механики» (г.Ухта, УГТУ, 2004 г.), на совместных научных семинарах кафедр ПЭМГ и МОН и ГП (г.Ухта, УГТУ, 2005, 2006, 2007, 2008 гг.).

В процессе работы использованы фундаментальные положения и результаты, полученные в работах А.В.Алексашина, Н.П.Алешина, С.А.Бобровского, Б.И.Борисова, И.Н.Бирилло, Б.В. Будзуляка, А.И. Гриценко, В.А. Динкова, Ю.В. Илатовского, А.Т. Санжаровского, Ю.А. Теплинского и др.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основное содержание диссертации изложено на 190 страницах машинописного текста, в т.ч. 56 рисунков и 25 таблиц; библиографический список включает 128 наименований; количество приложений 2.

Публикации. Список научных трудов включает более 60-ти наименований, в том числе по теме диссертации опубликовано 14 научных работ, включая 10 статей, 2 нормативных документа (СТП 8828-169-01; СТП 8828-170-04), 1 патент РФ на изобретение (RU 2 308633С2) и 1 монография.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационного исследования, сформулированы цели и задачи исследований, показаны научная новизна, практическая ценность и апробация полученных результатов.

В первой главе выполнен анализ существующих методов оценки и обеспечения эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов. Показано, что работоспособность надземных конструкций зависит от ряда факторов, к которым относятся: эффективность взаимодействия трубопровода с несущими опорами; наличие механических повреждений цилиндрической оболочки труб (вмятины, задиры, утончение стенок и пр.), а так же дефектность сварных швов, и в частности, смещение кромок на торцах стыков труб. Эти факторы влияния могут быть заложенными еще на этапе строительства или приобретенными уже на стадии эксплуатации, но в любом случае их проявление связано с установленным несоответствием конструктивных параметров требованиям нормативно-технической документации и правилам промышленной безопасности. Результаты проведенного анализа позволяют обобщить существующие методические подходы к оценке эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов в виде некоторого системного алгоритма, схема которого представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема системной оценки работоспособности технологических

газопроводов в процессе их эксплуатации

Основой этого алгоритма является постановка регулярного базового диагностического обследования технологических газопроводов с последующей оценкой соответствия измеренных значений контролируемых параметров действующим нормативным требованиям. Особенностью этих требований является конкретная регламентация допусков отбраковки обнаруженных несоответствий по параметрам надежности, значения которых при проектировании задаются в соответствии с установленными нормативами. В реальном исполнении трубные элементы технологических обвязок обладают, как правило, значительным дополнительным прочностным ресурсом, который не учитывается действующими нормативными критериями оценки технического состояния эксплуатирующихся технологических газопроводов. Такое положение дел порождает неоправданно завышенный объем ремонтных работ, особенно после проведения внутритрубной дефектоскопии. Между тем, многие дефектные элементы обвязок, подлежащие по нормативным требованиям замене, вполне пригодны для текущей безопасной эксплуатации в течение продолжительного периода времени, что подтверждается опытом работы и статистикой аварийности газотранспортных систем.

Таким образом, существующие методы оценки эксплуатационной работоспособности технологических трубопроводов требуют уточнения и совершенствования в аспекте развития традиционных и разработки новых исследовательских подходов, что и определяет актуальность диссертационной работы.

Во второй главе представлено методическое обеспечение проводимых исследований. Сформирован комплекс методик для исследования конструктивных особенностей технологических газопроводов и оценки влияния разнообразной дефектности на их напряженно-деформированное состояние. Комплекс включает стандартный визуально-измерительный контроль технического состояния обследуемых обвязок с разработанной методикой и устройствами для определения профиля и кривизны механических дефектов; ультразвуковую толщинометрию; механическую и ультразвуковую твердометрию; рентгенографический и ультразвуковой поиск внутренних структурных дефектов сварных швов с акустико-эмиссионным контролем их развития под воздействием эксплуатационных нагрузок; магнитовихретоковое выявление трещиноподобных дефектов в околошовной зоне; метод магнитной структуроскопии по величине коэрцитивной силы для оценки уровня напряженно-деформированного состояния металлических и сварных конструкций; методику металлографической микроскопии сталей, а также стандартный метод их механических испытаний на разрывной машине. Все приборы занесены в Государственный реестр, имеют сертификаты соответствия и поверочные аттестаты. Кроме того, исследовательский комплекс включает методику гидравлических полигонных испытаний кольцевых сварных швов на разрыв.

Особенность этих испытаний заключается в том, что на отбракованном участке газопровода с помощью газовой резки отделяют фрагменты трубных катушек, содержащих дефектные кольцевые швы, и монтируют их в единую испытательную плеть. Проведение гидравлических испытаний выполнялось в соответствии со стандартом ООО «Севергазпром» СТП 8828-155-99.

В третьей главе представлено комплексное обоснование методов для оценки эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов. Природа факторов, влияющих на эксплуатационную работоспособность (нарушение высотных отметок проектной оси заложения, износ стенок труб, механические повреждения, изменение формы сечения, смещение кромок сварных стыков) различна, но проявление каждого из них в отдельности или любого их сочетания предопределяет снижение прочностной составляющей рассматриваемой конструкции. Поэтому в качестве главного оценочного критерия принят уровень напряженно-деформированного состояния трубных элементов. При этом, если максимальная фактическая или расчетная величина напряжений не превышает значений регламентируемых нормами на проектирование трубопроводов, то, несмотря на наличие дефектов или непроектную конфигурацию оси трубопровода, делается заключение о возможности его дальнейшей эксплуатации. С этой целью в работе предложен относительный показатель для оценки ресурса эксплуатационной работоспособности газопроводных конструкций Rоп с учетом их текущего напряженно-деформированного и прочностного состояния, определяемый как отношение фактически действующего запаса прочности Кд его к нормативно заданному КНТД значению:

Rоп = Кд / КНТД (1)

При Rоn > 1 эксплуатационная работоспособность оценивается как обеспеченная дополнительным запасом прочности, что является условием возможности безопасной эксплуатации газопроводных конструкций без ограничений; при Rоn 1 (+5%; 0%) ресурс эксплуатационной работоспособности оценивается как нормативно обеспеченный, но такое состояние предполагает постановку инструментального мониторинга с целью перспективного планирования ремонтно-предупре-дительных мер по регулированию эксплуатационных нагрузок или прочностному усилению дефектных участков; при показателе Rоn < 1 ресурс эксплуатационной работоспособности по прочностным показателям является необеспеченным, что требует проведения оперативных ремонтно-восстановительных работ по удалению и замене дефектных участков. На основе этого относительного показателя получены оценочные критерии и предложены методики для расчета их численных значений с целью текущей оценки уровня эксплуатационной работоспособности технологических газопроводов.

Прежде всего, предложена и апробирована методика для оценки ресурса эксплуатационной работоспособности надземных трубопроводных конструкций при нарушении их проектного пространственного заложения с целью снижения объемов отбраковочно-ремонтных работ по исправлению обнаруженных вертикальных невязок; методика основана на анализе геодезической привязки текущих и проектных высотных отметок газопроводных конструкций с аналитическим расчетом возможных деформаций и напряжений методом конечных элементов в оболочке COSMOS M. Пример графического представления результатов геодезической привязки высотных отметок представлен на рисунке 3, а результатов аналитических расчетов в виде эпюры изгибных напряжений на рисунке 4. Затем методом коэрцитиметрии выполняют измерения фактических напряжений изм на обследуемом участке и сравнивают их с расчетными величинами рас. При совпадении этих значений участок относят к напряженным, а фактически установленную величину напряжений, равную рас изм = , сопоставляют с допустимой [] для рассматриваемого материала, причем фактически действующий коэффициент запаса прочности в выражении оптимизационного показателя Rоn = Кд /КНТД получает вид Кд = []/, где допустимая величина [] определяется из соотношения [] = min {R1; R2}, а расчетные сопротивления растяжению R1 и сжатию R2 вычисляют в соответствии со СНиП 2.05.06-85 по формулам R1 = R1Н m / (k1 kн) и R2 = R2Н m / (k2 kн). Тогда значение относительного показателя оценки ресурса эксплуатационной работоспособности определяется из выражений:

при растяжении

(2)

при сжатии

. (3)



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.