WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

- нанесение нового изоляционного покрытия в заводских условиях;

- определение допустимых эксплуатационных характеристик;

- оформление сопроводительных документов (технического паспорта, сертификата).

Очистка должна проводиться в три этапа: при демонтаже трубопровода, после доставки труб на трубную базу для проведения визуального контроля, перед операциями контроля неразрушающими методами и восстановления. На третьем этапе необходимо применение одного из песко-, дробе-, водоструйного методов очистки.

Рассмотрены все операции по восстановлению труб, включая исправление дефектных участков и подготовку кромок. Для каждого вида дефектов проанализированы известные методы ремонта и выбраны оптимальные для восстановления труб в условиях трубной базы. Кривизну труб не целесообразно устранять, а следует отразить в техническом паспорте на трубу радиус кривизны R и угол поворота оси q, определяемые по формулам:

h L2 L2 360 L h R = + » ; q = arcsin » 458,4, град, (3) 2 8 h 8 h p 2R L где L, h – длина и прогиб трубы; h/L < 0,1.

Нельзя применять накладные заплаты и муфты. Допустимо вваривать заплату заподлицо в стенку трубы с обязательным выполнением последующих операций по обеспечению надёжности: контроль, устранение усилений и ослаблений шва, термообработку. Для усиления труб с трудноустраняемыми дефектами типа расслоений, коррозии на внутренней поверхности рекомендуется формирование композитной силовой оболочки (разработки ГУП «ИПТЭР»). Степень упрочнения демонтированных труб характеризуется коэффициентом упрочнения h, который принимает значения:

h < 1, если ремонт выполняется без силовой оболочки;

h 1, если ремонт выполняется с применением силовой оболочки.

Целесообразно совмещение восстановления труб с нанесением нового изоляционного покрытия в базовых условиях. Проанализированы и предложены несколько типов высококачественных изоляционных покрытий, в наибольшей степени пригодных для нанесения в условиях трубной базы. Одним из перспективных направлений является покрытие труб внутренним защитным слоем на основе полимерных красок.

Для восстановленных после демонтажа труб рабочее давление следует определять с учётом коэффициента упрочнения h и дополнительного запаса, отражающего возможное старение металла:

h Р = Р, (4) восст нов (1+ 0,025 СЭ T)0,где Рнов – допустимое рабочее давление для новой трубы с аналогичными параметрами; Рвосст – та же характеристика для восстановленной трубы;

Сэ – углеродный эквивалент стали, из которой изготовлена труба; Т – срок эксплуатации трубопровода до демонтажа.

Для оценки остаточного ресурса восстановленных труб разработаны два подхода.

Первый подход основан на формулах Коффина-Менсона, который использует эмпирическую зависимость между относительными сужением и удлинением металла демонтированных труб y = 2,41 d и выражается приближённой формулой E N » ln, (5) 4 (as sраб - 0,4 sВ) 1 - 2,41 d которая учитывает все основные параметры: «стандартные» свойства металла sВ, d, Е; нагрузку в виде рабочего напряжения sраб ; уровень дефектности в виде as, которая определяет качество восстановления труб.

Неудобством применения формулы (5) при массовом производстве (восстановлении) труб является то, что в этой формуле фигурирует коэффициент концентрации напряжений as, который неодинаков для всех труб и к тому же не всегда известен. Поэтому разработан другой подход к оценке ресурса труб при массовом производстве. Этот подход реализован в следующих формулах:

25 d (Рт - Рраб ) Nост 10k ; k = ; (6) (Рт - 0,4 РВ ) где Рраб – рабочее давление; Рт – давление, при котором кольцевое напряжение в стенке трубы равно пределу текучести металла; РВ – давление, при котором кольцевое напряжение в стенке трубы равно пределу прочности металла. Формулы (6) применимы в области 0,4 PВ Pраб Pт. При Pраб < 0,4 PВ остаточный ресурс не требуется рассчитывать, поскольку напряжения в стенке трубы меньше предела усталости металла. При Pраб > Pт остаточный ресурс принимается равным нулю, поскольку напряжения в некоторых местах становятся больше предела текучести металла.

В работе приведены примеры расчёта эксплуатационных характеристик восстановленных труб. На примерах показано, что ресурс восстановленных труб сильно зависит от рабочего давления, запаса пластичности, наличия дефектов. Например, снижение относительного удлинения при разрыве на 35 % приводит к снижению ресурса более чем в три раза; снижение рабочего давления на 25 % приводит к повышению ресурса в 4 и более раз;

повышение концентрации напряжений на 1/3 снижает ресурс в 4,2 раза.

Проанализированы требования, предъявляемые при выборе труб для использования на магистральных трубопроводах. По действующим нормам совокупность требований можно разделить на три группы:

- одна группа требований ведёт к унификации и стандартизации, к снижению разнообразия труб, материалов, работ;

- другая группа требований направлена на снижение металлоёмкости, стоимости труб и трубопроводов, сроков строительства и ввода в эксплуатацию;

- третья группа требований направлена на обеспечение прочности, надёжности, безопасности трубопровода.

При использовании восстановленных труб первую группу требований трудно будет выдерживать из-за того, что степень разнообразия восстановленных труб будет выше, чем новых. Для описания свойств восстановленных труб требуется ввести дополнительно 2-3 параметра, которых не было для новых труб.

Вторая группа требований будет соблюдена, но не в полном объеме, а только в части стоимости труб. Металлоёмкость восстановленных труб может быть выше, чем новых, и это не должно считаться недостатком.

Третья группа требований, отвечающая за прочность, надёжность, безопасность трубопроводов в случае применения восстановленных труб должна соблюдаться неукоснительно, даже в большей мере, чем при использовании новых труб. Для этого используются дополнительные коэффициенты надёжности или запаса прочности.

Сформулированы критерии пригодности восстановленных труб к повторному использованию на магистральных трубопроводах. Эти критерии учитывают категорию трубопровода (не допускаются на участках высшей категории), рабочие давления, размеры труб, остаточную дефектность, наличие концентраций напряжений, свойства материалов, свариваемость.

Проанализированы области повторного использования восстановленных труб на магистральных трубопроводах, в том числе:

- при строительстве новых участков трубопроводов, за исключением магистральных газопроводов с рабочим давлением выше 6,0 МПа;

- при реконструкции и капитальном ремонте длительно эксплуатируемых трубопроводов;

- при выборочном ремонте дефектных участков старых трубопроводов методами врезки катушки и установки ремонтной муфты;

- для изготовления различных соединительных деталей трубопроводов (отводов, переходов, тройников) и ремонтных конструкций (муфт, заплат);

- в качестве защитных футляров трубопроводов.

Для восстановленных труб весьма важно документальное сопровождение. Во-первых, на предприятии, занимающемся восстановлением демонтированных труб, должна действовать система качества.

Во-вторых, на каждую восстановленную трубу должен составляться технический паспорт с индивидуальным номером. Технический паспорт выполняет функцию сертификата и должен содержать следующую информацию:

- название предприятия, город;

- номер трубы (совпадает с маркировкой на трубе);

- тип трубы, наличие изоляции или усиливающей оболочки;

- диаметр наружный;

- номинальную (минимальную) толщину стенки;

- длину;

- кривизну (радиус кривизны и угол поворота оси);

- разрешенное рабочее давление;

- испытательное давление;

- марку стали;

- химический состав;

- эквивалент углерода и параметр РСМ;

- класс прочности;

- механические свойства стали и сварных соединений;

- результаты циклических испытаний сварных соединений;

- результаты неразрушающего контроля;

- результаты гидравлических испытаний;

- температурные условия эксплуатации;

- другие сведения по необходимости;

- дату составления паспорта;

- должность и фамилию ответственного лица.

Комплекс разработанных в четвёртой главе предложений позволяет на трубной базе организовать восстановление труб, определять их эксплуатационные характеристики, снабжать сопроводительной документацией.

Основные выводы 1. При подготовке демонтированных труб к повторному использованию нельзя применять понятие «партия» труб в таком же смысловом объёме, как на производстве новых труб. Поэтому нельзя пользоваться нормативной базой производства новых труб. Необходимо контролировать, восстанавливать и сертифицировать каждую трубу по отдельности.

2. В зависимости от условий эксплуатации трубопроводов деградация свойств металла труб происходит по двум механизмам: деформационного старения и водородно-индуцированной коррозии, переходящей в структурные изменения, расслоение и растрескивание под напряжением.

Установлено, что причиной низкой прочности стыков, выполненных газопрессовой сваркой, являются неметаллические включения на плоскости сплавления.

3. Обоснован и предложен автоматизированный метод для сплошного ультразвукового контроля демонтированных труб в условиях трубной базы. Метод позволяет выявить и измерить дефекты поверхностные, внутристенные, геометрические, кривизну трубы и толщину стенки по всей поверхности трубы.

Разработан метод контроля пластичности металла труб на основе статического изгиба. Получена количественная связь между запасом пластичности металла, толщиной стенки трубы и радиусом пуансона (формула 1).

Разработан метод испытаний металла труб на трещиностойкость.

Установлено, что сопротивляемость росту поверхностных трещин в два раза выше, чем сопротивляемость росту сквозных трещин.

Разработаны методы и образцы для определения ресурса металла труб и сварных соединений. Экспериментально подтверждено, что ресурс сварных соединений 2,5...3,0 раза ниже, чем металла труб. Наличие коррозионных дефектов глубиной до 1 мм в околошовной зоне приводит к снижению ресурса в 8...10 раз.

4. Очистка труб должна проводиться в несколько этапов. Финишная очистка одним из струйных методов должна проводиться перед контролем неразрушающими методами и восстановительными операциями.

Для каждого вида дефектов проанализированы существующие методы ремонта и выбраны оптимальные. Кривизну труб целесообразно не устранять, а отражать в техническом паспорте на трубу. Нельзя применять накладные заплаты и муфты. Для усиления труб с трудноустранимыми дефектами (расслоениями, коррозией на внутренней поверхности) целесообразно нанесение изоляционно-силовой оболочки на основе стекловолокна.

Эффективно совмещать восстановление труб с нанесением нового изоляционного покрытия в базовых условиях.

5. Предложена и обоснована методика определения допустимого рабочего давления для восстановленных труб, учитывающая эффекты старения металлов при длительной эксплуатации. Показано, что ресурс восстановленных труб сильно зависит от рабочего давления, запаса пластичности, наличия дефектов:

– снижение относительного удлинения при разрыве на 35 % приводит к снижению ресурса более чем в три раза;

– снижение рабочего давления на 25 % приводит к повышению ресурса в 4 и более раз;

– повышение концентрации напряжений на 1/3 снижает ресурс в 4,2 раза.

6. Комплекс разработанных предложений позволяет на трубной базе организовать восстановление труб, определять их эксплуатационные характеристики, снабжать сопроводительной документацией.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Козин И.В., Гумеров К.М., Галяутдинов А.А. Некоторые особенности использования демонтированных труб // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2003. – № 12. – С. 12.

2. Гумеров К.М., Козин И.В., Галяутдинов А.А. Стресс-коррозия как основной источник опасности на магистральных газопроводах // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. – Уфа, 2004. – С. 39-50.

3. Гумеров К.М., Галяутдинов А.А., Черкасов Н.М., Кудакаев С.М., Абдульманов А.М., Мокроусов С.Н. Стресс-коррозия – один из источников опасности на высоконагруженных подземных стальных трубопроводах, изолированных пленочными материалами // Нефтепромысловое дело.

– 2005. – № 4. – С. 42-46.

4. Галяутдинов А.А., Сафиуллин Н.Ф., Гумеров К.М. Некоторые особенности демонтажа трубопроводов // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Тез. докл. научн.-практ. конф. 20 октября 2005 г. – Уфа, 2005. – С. 113-115.

5. Гумеров И.К., Рябов И.А., Галяутдинов А.А. Особенности оценки остаточного ресурса трубопроводов системы газоснабжения // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Тез. докл. научн.-практ. конф. 20 октября 2005 г. – Уфа, 2005. – С. 116-119.

6. Черкасов Н.М., Галяутдинов А.А., Гумеров К.М. Подземные трубопроводы и защита их от коррозии // Проблемы промышленной безопасности в системе нефтегазового комплекса трубопроводного транспорта.

Матер. Всеросс. семинара. – Уфа: Ростехнадзор, 2005. – С. 104-113.

7. Галяутдинов А.А., Гумеров К.М., Рябов И.А. Некоторые особенности повторного использования демонтированных труб // Проблемы промышленной безопасности в системе нефтегазового комплекса трубопроводного транспорта. Матер. Всеросс. семинара. – Уфа: Ростехнадзор, 2005.

– С. 123-124.

8. Галяутдинов А.А. Повторное использование демонтированных труб // Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. научн.-практ. конф.

25 мая 2005 г. – Уфа, 2005. – С. 92-93.

9. Галяутдинов А.А., Хайрутдинов Ф.Ш., Гумеров К.М. Демонтаж выведенных из эксплуатации трубопроводов и повторное использование труб // Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. научн.-практ. конф.

25 мая 2005 г. – Уфа, 2005. – С. 94-96.

10. Гумеров К.М., Галяутдинов А.А., Сафиуллин Н.Ф. Взгляд на механизм КРН на магистральном газопроводе // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов: Сб. научн. тр. / ИПТЭР. – Уфа, 2005. – С. 67-76.

11. Черкасов Н.М., Гумеров К.М., Галяутдинов А.А. Проблемы защиты подземных трубопроводов от коррозии // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. – 2006. – № 1. – С. 25-30.

12. Гумеров И.К., Шмаков В.А., Галяутдинов А.А., Рябов И.А. Проблемы оценки остаточного ресурса и безопасности магистральных трубопроводов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов: Сб. научн. тр. / ИПТЭР. – Уфа, 2006. – С. 139-154.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»