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:     | 1 || 3 | 4 |

Совершенствование метода прогнозирования технического состояния магистрального газопровода по результатам диагностики

-- [ Страница 2 ] --

цепочки событий, ведущие к вершинному событию - разгерметизации МГ. Как правило, метод “дерева отказов” используется при анализе технологических установок для расчета вероятности возникновения аварии инициирующих событий, лежащих в основании «дерева». В настоящей работе применение этого метода преследует другую цель, а именно - определение спектра факторов (природных, антропогенных, конструктивно-технологических, эксплуатационных), влияющих на вероятность разгерметизации МГ. Полученная информация может использоваться для обоснования дифференцированного подхода к определению влияния различных факторов на интенсивность аварий и разработки методики оценки локальных интенсивностей аварий на различных участках МГ. Наличие технологических факторов, провоцирующих развитие коррозионных дефектов, объясняется тем, что последовательность изготовления труб, механические воздействия при погрузочно-разгрузочных, транспортных и монтажных операциях, некачественная очистка перед нанесением защитных покрытий обусловливает неоднородность структурного состояния, механических, физико-химических и электрохимических свойств поверхностного слоя.

Эти воздействия снижают сопротивление трубопроводов коррозионно-усталостному разрушению, вероятность которого очень велика в условиях циклического колебания нагрузок и воздействия активных грунтовых сред.
Основными причинами коррозионного разрушения трубопроводов являются:

  • низкое качество изоляционного покрытия, нанесение изоляции в полевых условиях, нарушение ее целостности в процессе строительных и монтажных работ, оседания грунта и другие факторы;
  • несвоевременный ввод в эксплуатацию средств электрохимической защиты, низкая защищенность по времени;
  • неправильная оценка степени агрессивности грунта, его кислотности, влажности и других физических свойств.

Совместное действие коррозионной среды, дефектов и малоциклового нагружения интенсифицирует процесс снижения работоспособности трубопровода.

Во второй главе осуществлена оценка механических характеристик трубопроводов при длительной эксплуатации.

В процессе эксплуатации магистральных трубопроводов происходит постепенное снижение механических характеристик металла труб. Большая часть ныне действующих магистральных трубопроводов, как отмечалось ранее, находится в эксплуатации свыше 30 лет. За прошедший период в металле труб под воздействием непрерывных нагрузок внешних и внутренних, коррозионных процессов неизбежно происходит структурная перестройка металла, приводящая к снижению прочностных характеристик сталей, которая определяется уровнем рабочего давления и амплитудой изменения этого давления при работе. Существенное влияние оказывают и условия прокладки. Совокупность перечисленных факторов приводит к тому, что для каждого участка трубопровода величину остаточного ресурса необходимо определять с учетом комплекса перечисленных факторов и на основании расчетов принимать решение о реконструкции, замене или дальнейшей эксплуатации участка.

Практика эксплуатации магистральных трубопроводов в России, странах Западной Европы, Америки свидетельствует о том, что основными причинами разрушений металла трубы являются концентраторы напряжений механического происхождения (царапины, риски, надрезы и т.д.) и дефекты стенки трубы, возникающие при длительном контакте с коррозионно-активной средой. Причем оказывается, что разрушение металла может происходить в тех случаях, когда действующие напряжения не превышают нормативных в связи с тем, что при длительной эксплуатации происходит изменение состояния металла и снижение сопротивления его разрушению, которое связано с процессами его старения. Это приводит к необходимости периодической проверки образцов металла труб в лабораторных условиях по стандартным методикам с определением основных механических характеристик и сопоставлением полученных значений с характеристиками металла после изготовления труб, которые определяются на заводах-изготовителях.

Анализ результатов химического состава показывает, что ни по одному из исследованных компонентов нет отклонений от величин содержания их от требований ГОСТа.

Исследования образцов, в процессе которых определялись значения ударной вязкости в интервале температур от -80 до +20 KCU, ударная вязкость KCV в том же интервале температур, ударная вязкость KCU после механического старения, величина работы развития трещины , доля вязкой составляющей в изломе образцов с различными радиусами надрезов проводились по методу А.П. Гуляева с учетом доли вязкой составляющей в образцах с острым надрезом. Испытания в этом случае проводились на поперечных образцах.

Во всех образцах сопротивление разрушению при ударном нагружении выше значений, приведенных в ГОСТах для этой марки стали.

Полученные результаты соответствуют указанным выше техническим условиям. Вместе с тем оказывается, что в настоящее время отсутствуют данные испытаний металла труб газопроводов, находящихся в эксплуатации свыше двадцати лет. Однако имеются результаты испытаний образцов металла труб, взятых с трасс трубопроводов с различными сроками эксплуатации (26 и 21 год). Испытания проведены в ЦНИИ Чермета им. И.П. Бардина, Т.В. Бирманом и Н.Б. Блиновой.

Сопоставление механических характеристик металла труб KCU, KCV, работы развития трещин p, для образцов с различным сроком эксплуатации (26 лет и 21 год, таблица 2), что показывает некоторое снижение механических свойств стали от 10 до 30%. В таблице 2 приведено относительное изменение средних значений ударной вязкости KCV, KCU и работы развития трещины ар образцов металла труб со сроком эксплуатации 26 и 21 год.

Таблица 2

Относительное изменение средних значений ударной вязкости KCV, KCU и работы развития трещины р образцов металла труб со сроками эксплуатации 26 и 21 год

Ударная вязкость KCV, KCU Дж./см2 Температура С
-80 -60 -40 -20 +20
KCV 26 35 43 62 68 92
KCV 21 50 78 82 90 112
0,70 0,5513 0,7561 0,7556 0,6428
KCU 26 18 19 45 30 59
KCU 21 22 32 62 70 87
0.8182 0.5235 0.6716 0.4286 0.6782
Ар26 4 5 10 20 50
Ар21 10 12 21 35 70
0,4 0,4167 0,4762 0,5714 0,7143

Из приведенных данных видно, что за этот срок произошло существенное изменение работы развития трещины, которое в области температур, соответствующих условиям эксплуатации , увеличилось на 27%. Следовательно, при дальнейшей эксплуатации следует ожидать увеличения повреждений металла труб. Для уточнения влияния температуры газа на механические характеристики необходимо провести дополнительные испытания образцов металла труб газопроводов из различных климатических зон с разными среднегодовыми температурами транспорта газа. Вместе с тем, эти данные можно использовать при прогнозировании изменения механических характеристик в процессе эксплуатации и величины остаточного ресурса линейной части.

Образцы вырезались из поврежденных коррозией мест так, чтобы на поверхности образцов остались наиболее характерные коррозионные повреждения. На каждом образце определялась толщина металла в месте коррозионного повреждения и определялось среднее условное значение толщины образца. Результаты испытаний на растяжение показывают, что уменьшение максимальной разрушающей нагрузки пропорционально уменьшению толщины образца.

Изменение усилия при пределе текучести (повышение пластической деформации) в образцах с коррозионными язвами не пропорционально изменению средней толщины образцов. При уменьшении толщины образцов на 10% усилие при пределе текучести меняется в среднем также на 10%, а при уменьшении толщины на 15 17%, усилие предела текучести снижается на 35%.

Следует отметить, что в изломах всех образцов, включая ударные, на поверхности которых были коррозионные повреждения, не обнаружено коррозионных трещин. Это и объясняет, что с уменьшением текучести образца в пределах до 20% из-за коррозионных повреждений пропорционально уменьшается максимальная разрушающая нагрузка. При больших уменьшениях толщины (до 30%) усилие предела текучести уменьшается существенно из-за повышения локальных пластических деформаций.

Внутритрубная диагностика, проводимая в настоящее время на магистральных трубопроводах, позволяет определить достаточно точно глубину, размеры коррозионных повреждений и их месторасположение. Важнейшим элементом в этом случае является, с одной стороны, правильная оценка размеров дефектов (длины, глубины, ширины), зависящая от разрешающих способностей внутритрубных диагностических снарядов, а, с другой, достоверностью расчета остаточной прочности стенки трубопровода, пораженного коррозионными дефектами.

Наиболее точным и надежным способом определения остаточной прочности стенки газопровода, поврежденного коррозионными дефектами, являются гидростатические испытания. Однако во многих случаях проведение гидростатических испытаний не осуществляется из-за экологической, экономической и технической точек зрения. Кроме того оказывается, что повторное гидростатическое испытание не рекомендуется в связи с тем, что не проявившие себя дефекты могут активизироваться при повторном испытательном давлении.

Остается в этом случае лишь применение расчетных методов, основанных на экспериментальных исследованиях труб в лабораторных и промышленных условиях. Расчетные методы разработаны и непрерывно совершенствуются.

Существует несколько методов расчета максимально-допустимого рабочего давления (МДРД) труб с коррозионными повреждениями, созданных в основном в мемориальном институте им. Баттеле. В соответствии со СНИПом расчет давления осуществляется лишь по остаточной толщине стенки, без учета геометрических характеристик дефекта.

Эта методика использована для расчета МДРД газопровода
диаметром 1420 мм с толщинами стенки и 16,5 мм при наличии коррозионных повреждений с глубинами (З,4,5,б,7,8,9 мм) и длинами повреждений (L=50, 100,200,400,800,1000 мм).

В интервале длины дефектов 200 600 мм, которые являются наиболее распространенными по данным обследований, большее расчетное значение МДРД получается с учетом критической длины дефекта на 5-11 % в зависимости от глубины, причем с ростом глубины расхождение расчетных значений увеличивается.

Надежность и долговечность трубопроводов в значительной степени зависит от качества противокоррозионного покрытия. Объективным показателем является скорость коррозии защищаемого металла. Скорость коррозионных процессов металла труб с различными типами изоляционных покрытий зависит от адгезии и проницаемости покрытия, следовательно, можно считать, что в случае сохранения сплошности покрытия, коррозией металла под покрытием можно пренебречь. Потеря металла начинается лишь после разрушения покрытия. При расчете скорости коррозии можно считать, что коррозия, обнаруженная при инспекции впервые, началась с последнего года перед инспекцией. Это позволяет рассчитать и скорость коррозии. Сопоставляя данные по приросту глубины дефектов двух последовательных инспекций, можно определить и изменение скорости коррозии на различных интервалах глубин.

За основу расчёта скорости коррозии магистрального газопровода принимаем уравнение Эвига С.П., предлагающего степенную зависимость:

(1)

где - глубина коррозионного повреждения; - время действия коррозии, лет; - эмпирические коэффициенты, n-постоянная, зависящая от типа грунта и ее значение приводится в таблице 3.

На основании этого уравнения можно получить относительное изменение скорости коррозии, сопоставляя выражения для двух интервалов времени эксплуатации и .

(2) (3)

Получим: (4)

Уравнение (4) использовано для расчёта относительной скорости коррозии в различных грунтах, причем ее величина зависит от принимаемых интервалов времени ,. В таблице 3 приведены значения этой величины с интервалом в 5 лет.

Из приведенных данных видно, что темп коррозионных повреждений возрастает с разной скоростью, которая зависит от типа грунта (показателя n) и увеличивается от 1,3 до 2,2 раз. Если сопоставить темп изменения коррозии для этих же грунтов последовательно с шагом пять лет, то оказывается, что скорость коррозионных процессов уменьшается для грунтов с n=0,18 на 10% между интервалами времени 3035 лет и 510 лет, а для грунтов, в которых проводились исследования (n=0,48) в этом же временном интервале – на 23%.

Определение постоянной K, входящей в уравнение 1, приводится по результатам диагностических обследований магистрального газопровода Уренгой – Челябинск первой и второй очереди.

Полученные результаты позволяют определить среднюю глубину коррозионного повреждения за первый год эксплуатации.

Таблица 3

Относительная скорость коррозии магистрального газопровода

в различных типах грунтов, мм/мм (по Эвигу С.П.)

№ п/п Тип грунта n Интервалы времени
1 Песок грубый 0,18 1,133 1,219 1,283 1,336 1,381 1,419
2 Илистая глина 0,35 1,275 1,469 1,625 1,756 1,872 1,976
3 Слабо аэрорированный грунт 0,48 1,395 1,694 1,945 2,165 2,363 2,545
4 Болото 0,70 1,625 2,158 2,639 3,085 3,505 3,905


Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 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.