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 | 2 || 4 | 5 |

Развитие и научное обоснование методов ремонта магистральных нефтегазопроводов без остановки транспортировки продукта

-- [ Страница 3 ] --

- тяжелой гусеничной техники - бульдозера весом 53 т на 1, 2, 3 скоростях;

- колесного трактора (погрузчика) на базе К-700 весом 30 т на 1, 2 скоростях;

- автомобиля ЗИЛ весом 15 т со скоростью 10, 20, 40 км/ч.

На длине 16,0 м (по 8,0 м в каждую сторону от оси стенда и через 4,0 м друг от друга) устанавливались контрольные вешки (всего 5 вешек).

В момент прохождения транспортом зачетной отметки (вешки) производились измерения виброскорости, которые записывались в память компьютера. Измерения времени прохождения зачётного расстояния производились секундомером и записывались в протокол наблюдений.

Каждый вид измерения производился по десять раз.

С целью построения статистической математической модели полученные результаты были подвергнуты математической обработке.

Для построения статистической математической модели в виде многочлена произвольной степени n в системе MathCad использовалась функция regress (VX, VY, n), которая возвращает вектор VS, запрашиваемый функцией interp (VS, VX, VY, x) и содержащий коэффициенты многочлена n-ой степени.

Задаем время и координаты точек как элементов векторов:

(11)

где элементы вектора Vt – время прохождения в секундах расстояния в 16 метров транспортным средством в каждом из десяти опытов; элементы вектора VX – время в секундах с начала отсчета до момента времени нахождения транспортного средства в контрольной точке; элементы векторов VY и VT –замеренные значения скоростей, соответственно, защитного футляра и трубы в фиксированные моменты времени: 0 с; 0,25Vt0 с; 0,50Vt0 с; 0,75Vt0 с и Vt0 с. Время прохождения расстояния 16 м для первого опыта равно 15,2 с. Поэтому при обработке данных первого опыта принимается Vt0 = 15,2 с.

Аппроксимация многочленом виброскорости полукожуха выполнялась по дискретным значениям времени и скорости, представленным в виде элементов векторов VX, VY соответственно:

Z = regress (VX, VY, n); (12)

fk (х) = interp (Z, VX, VY, n). (13)

В результате преобразований аппроксимирующий многочлен имеет следующий вид:

fk (t) = k1t3 + k2t2 + k3t + k4, (14)

где k1, k2, k3, k4 – коэффициенты при степенных функциях; t – время.

Обработка экспериментальных данных позволила получить графики виброскорости для защитных футляров и рабочего трубопровода. Для варианта «полукожух» установлено, что виброскорость на рабочей трубе значительно ниже, чем на полукожухе, и составляет 65 % от виброскорости полукожуха.

Экспериментальные значения виброскорости, представленные в виде функций от времени, используются для нахождения перемещений (амплитуды). Они определяются из решения задачи Коши, где в качестве правой части дифференциального уравнения задаётся аппроксимирующий многочлен виброскорости.

Исходя из изложенного, решается дифференциальное уравнение вида

у (t) = f (t, у), (15)

где f (t, у) = fk (t) для исследуемых объектов, например полукожуха,
согласно (13).

у = у (t) – решение дифференциального уравнения функции перемещений, где аргументом является время (t), должно удовлетворять начальному условию

у(t0) = 0 t0 = 0. (16)

Это означает, что в начальный момент времени, когда транспортное средство подъезжает к первой контрольной точке, полукожух и рабочая труба находятся в состоянии покоя, и начинают воспринимать воздействие, передаваемое через грунт.

Вычисление производится методом Рунге-Кутты одношаговым методом четвертого порядка, которое представлено в виде графиков амплитуды колебаний полукожуха и трубопровода (рисунок 5). Из приведенных графиков рисунка 5 следует, что по результатам десяти опытов (100 измерений) амплитуда колебаний рабочего трубопровода значительно ниже амплитуды колебаний полукожуха ( 66 %), а период колебания практически одинаков – 25 с.

  Совмещенный график амплитуды колебаний полукожуха и трубопровода по-19

Рисунок 5 – Совмещенный график амплитуды колебаний полукожуха и трубопровода по результатам десяти опытов (100 измерений)

На рисунке 6 приведены графики зависимости амплитуды колебаний рабочего трубопровода от линейной скорости для трех исследуемых схем, построенных по данным 90 опытов (900 измерений). Из анализа зависимостей, приведенных на рисунке 6, следует:

- амплитуда колебаний не зависит от линейной скорости транспортного средства;

- амплитуды колебаний рабочего трубопровода по схеме «труба в трубе» и без футляра практически совпадают (разница в пределах 5 %), т.е. защитный футляр (кожух) не снижает амплитуду колебаний;

- амплитуда колебаний рабочего трубопровода по новой технологии (полукожух) значительно ниже, составляет около 50 % от двух других вариантов.

На рисунке 7 изображены графики зависимости периода колебания от виброско­рости для рабочего трубопровода для трех скоростей, построенные по данным рабочих протоколов. Можно сделать вывод, что период колебания:

- зависит от линейной скорости транспортного средства;

- практически не зависит от наличия защитного футляра любой конструкции (в пределах точности измерений).

  Зависимости амплитуды колебаний от линейной скорости для трех-20

Рисунок 6 – Зависимости амплитуды колебаний от линейной скорости
для трех рассматриваемых схем

I скорость 1,00…1,03 м/с; II скорость 1,74…1,80 м/с;

III скорость 2,90…3,03 м/с

Рисунок 7 – Графики зависимости периода колебаний от линейной
скорости для рабочего трубопровода

Технология ремонта переходов через автодороги без остановки транспортировки газа вошла в новую редакцию СТО Газпром 2-2.3-231-2008 «Правила производства работ при капитальном ремонте линейной части магистральных газопроводов».

Создание новой технологии и соответствующей нормативной базы позволило начать ее внедрение на объектах ООО «Газпром трансгаз Уфа». В период 1997-2002 гг. по новой технологии было отремонтировано 68 переходов через автомобильные дороги, при этом было сэкономлено
53,4 млн м 3 газа

В шестой главе проведены исследования специфики возникновения и развития КРН на газопроводах ООО «Газпром трансгаз Уфа», а также созданы новые методики диагностирования КРН. Специфика проявления КРН на газопроводах ООО «Газпром трансгаз Уфа» связана с видами грунтов, рельефом местности, по которой пролегают газопроводы, и качеством строительно-монтажных работ при сооружении линейной части. За 1997-1998 гг. произошли восемь аварий на газопроводах диаметром 1420 мм, из них 7 по причине КРН. Для пяти аварийных утечек дефекты, их вызвавшие, были ориентированы в поперечном направлении. Из пяти таких аварий три произошли на входе на компрессорную станцию.

Аварии, вызванные продольными стресс-коррозионными дефектами, являются типичными для газопроводов больших диаметров, в то же время крупные поперечные стресс-коррозионные дефекты в ОАО «Газпром» и за рубежом ранее обнаружены не были.

Изучение материалов расследования аварий, анализ проектной и исполнительной документации, исследования в шурфах и образцов позволили определить основные причины возникновения и развития поперечных трещин стресс-коррозионного характера. Все перечисленные аварии произошли в нижних частях рельефа (пересыхающих в летний период водотоках) на газопроводах III категории с плёночным изоляционным покрытием трассового нанесения, с глубиной заложения 2,0…3,5 м, при несовпадении профилей трубной плети и траншеи.

Таким образом, погрешности строительно-монтажных работ, выразившиеся в несовпадении профиля трубной плети и профиля траншеи, вызвали изгибные напряжения, сопоставимые с пределом текучести трубной стали. Плёночное покрытие трассового нанесения не смогло защитить газопровод от грунтового электролита. Переменная влажность и неприлегание нижней образующей трубы к дну траншеи вызвали циклические напряжения в стенке трубы. Наличие концентраторов напряжений в четырёх случаях из пяти определяло направление развития стресс-коррозионных трещин. Всё это, вместе взятое, способствовало возникновению дефекта поперечного направления и его развитию по механизму КРН. Таким образом, можно считать доказанным возможность возникновения и развития КРН (магистральной трещины) поперечного направления.

После серии аварий, с учётом их специфики, на выходе КС «Полянская» на перегоне газопровода Уренгой – Петровск общей протяжённостью 12 км были намечены для обследования в протяжённых шурфах 14 участков. Все участки располагались в нижних складках рельефа местности. Выбранный перегон на выходе КС «Полянская» в системе ООО «Газпром трансгаз Уфа» в стресс-коррозионном отношении является наиболее опасным.

Исходя из проведённого анализа отказов, применительно к обследуемому участку, были определены основные диагностические признаки КРН:

- трубы производства Харцызского трубного завода из трубной стали Х70;

- плёночная изоляция трассового нанесения;

- соприкосновение газопровода с водотоками в нижних частях рельефа местности;

- характерные для протекания КРН грунты;

- наличие резкой границы между грунтами, например «глина – известняк»;

- несоответствие кривизны труб профилю траншеи.

Методику обследования поясним на примере участка ПК 3425+65, где было вскрыто и обследовано пять труб и обнаружен наиболее значительный стресс-коррозионный дефект длиной 4,5 м и глубиной 7 мм.

На рассматриваемом участке стресс-коррозионные дефекты были обнаружены на всех обследованных трубах. Дефекты выявлены и на импортных трубах, и на трубах Харцызского производства; максимальное количество очагов КРН – 20 (на трубе № 2, на границе «суглинок – известняк»), там же находится максимальный дефект. Общее количество очагов КРН – 32. Результаты обследования в графическом виде представлены на рисунке 8.

По результатам обследования всех 14 участков (120 труб) были выявлены 744 очага КРН, из них 15 – признаны опасными. В качестве критерия опасности принято давление разрушения менее 100 кг/см2. Обобщённые характеристики стресс-коррозионных дефектов всех участков представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Обобщенные данные по результатам обследования газопровода Уренгой – Петровск

№ учас-тка Пикетаж Длина труб, м Обнаруженные стресс-коррозионные дефекты Количество устраненных дефектов
обсле-довано заме- нено оставлено в газо-проводе коли-чество суммарная длина, м максимальная глубина, мм заменой труб шлифовкой
1 3386+64 102 57 45 44 8,30 4,0 44 -
2 3391+67 102 70 32 84 16,02 7,0 80 4
3 3400+50 113 102 11 96 16,35 4,0 95 1
4 3409+05 125 104 21 76 17,20 3,0 72 4
5 3415+72 147 82 65 67 12,62 5,0 63 4
6 3425+65 57 36 21 32 11,20 7,0 31 1
7 3430+00 125 96 29 54 9,20 4,0 54 -
8 3434+43 113 103 10 98 21,23 5,0 98 -
9 3443+25 47 47 - - - - - -
10 3457+85 80 - 80 2 0,65 0,5 - 2
11 3468+30 113 - 113 1 0,35 0,5 - 1
12 3473+35 159 148 11 132 22,67 6,0 127 5
13 3484+90 136 60 76 58 14,09 3,0 55 3
14 3514+60 34 - 34 - - - - -
Всего: 1453 905 548 744 149,88 719 25

На рисунке 9 приводится распределение выявленных дефектов по глубине. По оси абсцисс показана глубина дефектов с интервалом 1 мм (< 1 до 6…7 мм), по оси ординат – их количество.

  Распределение числа дефектов КРН в зависимости от их глубины -27

Рисунок 9 – Распределение числа дефектов КРН в зависимости

от их глубины

Показатель глубины дефекта до 1 мм не является достоверным, так как технические возможности вихретоковых приборов для обнаружения трещин позволяют выявлять их, начиная с глубины 0,5 мм, а дефекты КРН менее 0,5 мм остаются невыявленными.

С целью определения закона распределения и действительного количества дефектов КРН проведена обработка полученных экспериментальных данных по методу наименьших квадратов, начиная с глубины 1,0 мм.

Зависимость количества дефектов КРН от их глубины с коэффициентом корреляции К = 0,9899 подчиняется экспоненциальной зависимости

У = ехр (7,51373 – 1,03493 х). (17)

С учётом указанной зависимости получается, что количество дефектов КРН с глубиной менее 1,0 мм должно составлять около 1100, общее количество дефектов КРН, таким образом, составит около 1700.

Проведённые обследования легли в основу разработанного руководящего документа ВРД 39-1.10-023-2001.

Одновременно во вскрытых шурфах были проведены химические и микробиологические исследования грунтов, изоляции и продуктов коррозии. Всего в 13 шурфах было отобрано 88 проб.

Частично исследования выполнялись в лабораторных условиях и на трассе газопроводов, другая часть – только в лабораторных условиях,
где можно контролировать различные параметры и оценивать их влияние
на КРН.

Непосредственно на трассе в шурфах определяли окислительно-восстановительный потенциал и рН грунтовых вод, температуру и электрическое сопротивление грунта, а также качественно определяли содержание H2S. В лабораторных условиях исследовали пробы грунта в целом (валовый анализ), а также их кислотную и водную вытяжки. Влажность грунта, содержание органического углерода, сульфидов, подвижных форм железа, рН водной вытяжки и содержание в нем бикарбонатов, сульфатов, нитратов и хлоридов также определяли в лабораторных условиях. Для микробиологического анализа было отобрано 26 проб.

В таблице 3 представлены результаты определения численности трех наиболее показательных групп микроорганизмов (гетеротрофов-бродильщиков, денитрификаторов и СВБ) в пробах продуктов коррозии и праймера, изоляционного покрытия и грунта нижней образующей (шурф
№ 13, проба № 87). Кроме того, в качестве интегрального
показателя микробиологической активности использовалось общее микробное число (ОМЧ).

Таблица 3 – Сравнительные данные по составу микроорганизмов

№ п/п Группы микроорганизмов Продукты коррозии
и праймера
Изоляция Грунт
нижней
образующей
1 Гетеротрофы-бродильщики 0 5000000 4000
2 Денитрификаторы 300 1000000 6000000
3 СВБ 10000000 100000 100000000
4 ОМЧ 0 10000000 87000000


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 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.