WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

УДК 622.692-027.45 

На правах рукописи

Климов  Павел  Викторович

ИССЛЕДОВАНИЕ  И  РАЗРАБОТКА

МЕТОДОВ  ТОРМОЖЕНИЯ  СТРЕСС-КОРРОЗИИ

НА  МАГИСТРАЛЬНЫХ  ГАЗОПРОВОДАХ

Специальность 25.00.19 – Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Уфа  2012

Работа выполнена в Акционерном обществе «Интергаз Центральная Азия» (г. Астана) и Государственном унитарном предприятии «Институт  проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР») (г. Уфа)

Научный консультант

- доктор технических наук, профессор

Гумеров Кабир Мухаметович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор

Султанов Марат Хатмуллинович

- доктор технических наук, профессор

Халимов Андались Гарифович

- доктор технических наук, профессор

Пашков Юрий Иванович

Ведущее предприятие

- РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

Защита диссертации состоится  ___________ 2012 г. в ___часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан ___________ 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор                         Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Надёжность и безопасность газотранспортных систем имеют важное государственное значение как для России, так и Казахстана. Однако, как показывает практика, существует ряд проблем в этой области. Наиболее острая проблема связана со стресс-коррозией магистральных газопроводов (МГ), которая является причиной большинства аварийных ситуаций.

Несмотря на важность данной проблемы, до сих пор не выработаны эффективные методы борьбы со стресс-коррозией. Применяемый до настоящего времени подход сводится к следующим трём этапам:

1) методом внутритрубной диагностики (ВТД) выявляются дефекты (стресс-коррозионные и другие) глубиной более 0,1…0,2 толщины стенки в зависимости от возможностей дефектоскопов;

2) расчётными методами оцениваются опасность обнаруженных дефектов и остаточный ресурс участка трубопровода;

3) выполняется ремонт трубопровода методом замены участков, содержащих опасные дефекты.

Такой подход позволяет снизить вероятность разрывов трубопровода, но имеет существенные недостатки.

Во-первых, точность и достоверность результатов внутритрубной диагностики низки по отношению к стресс-коррозионным дефектам, а закономерности развития стресс-коррозии не изучены в достаточной степени. Поэтому высока погрешность оценок и прогнозов. Всегда существует вероятность внезапных разрушений, что и наблюдается на практике.

Во-вторых, не выявляются дефекты меньших размеров. Число их значительно больше, и они будут продолжать расти даже после удаления всех опасных дефектов. То есть при данном подходе не останавливается сам процесс развития стресс-коррозии.

В-третьих, не диагностируется состояние трубопровода в инкубационный период развития стресс-коррозии. Поэтому к моменту следующего обследования количество новых и подросших старых стресс-коррозионных дефектов будет значительно больше, чем в предыдущий раз. Это требует постоянного увеличения объёма ремонтных работ.

В настоящее время существует много разных гипотез о природе этого явления, которые отличаются в основном тем, что на главную роль выдвигаются разными исследователями разные факторы. Отсюда следуют разные выводы и рекомендации. Одни специалисты предлагают разработать для магистральных газопроводов специальные новые марки сталей, другие – разработать более эффективные изоляционные материалы, третьи – внести изменения в технологию строительства трубопроводов. Даже встречаются предложения обработать специальными составами почву по всей трассе. Но ни одно из этих предложений полностью не решает проблему стресс-коррозии в целом, поскольку они «выхватывают» из полной гаммы факторов и зависимостей только одну или несколько случайных составляющих. При этом сама физическая природа явления остаётся невыясненной. Без установления такой физической (химической, механической) модели трудно рассчитывать на успех в борьбе со стресс-коррозией.

Модель должна объяснить все известные факты и ответить на ряд вопросов, в том числе:

  • Почему стресс-коррозия часто происходит на магистральных газопроводах и не наблюдается на магистральных нефтепроводах, на трубопроводах системы газоснабжения?
  • Какова роль изоляционного покрытия (битумного, пленочного, заводского)? Какие его характеристики следует развивать для эффективного торможения стресс-коррозии?
  • Как влияет работа системы электрохимической защиты (ЭХЗ) на стресс-коррозию?

Только после получения адекватной физической модели данного явления и её апробации на всех известных фактах можно рассчитывать на существенные успехи в решении проблемы защиты магистральных газопроводов, в частности тех, которые построены из труб без заводской изоляции и находятся в эксплуатации более 20 лет.

Учитывая важность проблемы обеспечения надежности и безопасности газотранспортных систем, в данных исследованиях были поставлены следующие цель и основные задачи.

Цель работы – разработка научных основ борьбы со стресс-коррозией магистральных газопроводов, находящихся в эксплуатации длительное время.

Основные задачи работы:

1. Анализ особенностей и технического состояния газотранспортных систем на примере магистрального газопровода Средняя Азия – Центр (САЦ);

2. Анализ методов приборного обследования магистральных газопроводов применительно к проблеме стресс-коррозии;

3. Обследование наиболее подверженных стресс-коррозии участков газопровода САЦ, в том числе с привлечением новых методов; разработка предложений по совершенствованию системы диагностики;

4. Исследование металла труб, вырезанных с мест разрушений по стресс-коррозионному механизму, анализ структурных изменений, химического состава, взаимодействия системы «водород - сталь» в условиях эксплуатации газопроводов;

5. Обобщение всех известных результатов, построение физической модели стресс-коррозии магистральных газопроводов, установление основных этапов и закономерностей явления;

6. Апробация построенной физической модели стресс-коррозии на результатах выполненных исследований в области трубопроводного транспорта, а также в других смежных областях, где наблюдаются аналогичные явления;

7. Разработка предложений по контролю, оценке и торможению стресс-коррозии на магистральных газопроводах.

Основой для решения данных задач явились труды отраслевых институтов (ГУП «ИПТЭР», ООО «ВНИИГАЗ», ОАО «ВНИИСТ», ОАО «РосНИТИ»), академических институтов (Институт проблем сверхпластичности материалов, ИМЕТ им. А.А. Байкова), лабораторий и кафедр высших учебных заведений (УГНТУ, РГУНГ им. И.М. Губкина, ЮУрГУ, МГТУ им. Н.Э. Баумана), Центров технической диагностики «Диаскан», «Подводспецтранснефтепродукт», «Спецнефтегаз», региональных управлений магистральными газопроводами России и Казахстана, результаты исследований, выполненных специалистами Управления пусконаладочных работ и диагностики (г. Уральск), работы ведущих ученых: И.Г. Абдуллина, Р.М. Аскарова, Х.А. Азметова, А.Г. Гареева, И.Ф. Гладких, А.Г. Гумерова, К.М. Гумерова, Т.С. Есиева, Р.С. Зайнуллина, А.М. Короленка, А.Г. Мазеля, Е.М. Морозова, Ф.М. Мустафина, Ю.И. Пашкова, В.В. Притулы, В.О. Соловья, О.И. Стеклова, В.В. Харионовского, Н.М. Черкасова, К.М. Ямалеева и других. Кроме того, в работе использованы данные о фактическом техническом состоянии магистральных газопроводов, результаты расследования аварий, диагностических обследований, испытаний ремонтных конструкций и технологий ремонта.

Методы решения поставленных задач

В работе использованы современные теоретические и экспериментальные методы исследования, физическое и математическое моделирование процессов, положения механики разрушения, химии и электрохимии, широкомасштабные и тонкие эксперименты с образцами металла, включая электронно-микроскопические исследования и рентгеноспектральный анализ.

Научная новизна

1. Впервые разработана и апробирована физическая модель стресс-коррозии магистральных газопроводов, позволяющая объяснить все известные особенности и закономерности развития процесса, а также предложить научно обоснованные методы торможения и остановки стресс-коррозии.

2. Установлено, что основными факторами, определяющими развитие стресс-коррозии магистральных газопроводов, являются генерация атомарного водорода на поверхности металла труб и напряженное состояние металла труб. При отсутствии источника атомарного водорода или при низком уровне напряжений (менее 0,5 предела текучести) стресс-коррозия сильно замедляется или останавливается.

3. Установлено, что инкубационный период развития стресс-коррозии связан с проникновением атомарного водорода в металл, что приводит к структурным изменениям (наводороживанию, обезуглероживанию, росту зерна, блокировке дислокаций, охрупчиванию), повышению внутренних напряжений (за счёт накопления в межзёренных областях молекулярного водорода и метана), разрыву межзёренных связей, зарождению и росту микротрещин.

4. Установлено, что все другие факторы (марка стали, температура, электрохимический потенциал, свойства грунта, состав грунтовых вод, вибрация, природно-климатические условия и др.) влияют на стресс-коррозию через интенсивность генерации атомарного водорода и скорость его внедрения в металл труб.

5. Впервые сформулированы и обоснованы требования к изоляционным материалам для защиты газопроводов от стресс-коррозии: долговечность адгезии, наличие ингибирующих свойств. Эти свойства обеспечиваются при наличии определённой химической активности материала по отношению к защищаемой поверхности. Одним из таких материалов является асмол за счёт наличия в молекулах активных по отношению к металлу азотосодержащих радикалов.

6. Впервые исследованы закономерности взаимодействия системы «металл - асмол». Установлено, что на поверхности металла образуется дополнительная защитная пленка из продуктов взаимодействия асмола с железом, а в подповерхностном слое металла повышается стойкость против коррозии за счёт обогащения углеродом. Это приводит к торможению стресс-коррозии как в инкубационный период, так и в период зарождения и развития трещин.

7. Разработана методика оценки стресс-коррозионных дефектов, основанная на положениях механики разрушения. Установлены закономерности взаимодействия параллельных трещин, образующих стресс-коррозионный дефект.

На защиту выносятся:

1. Физическая модель стресс-коррозии магистральных газопроводов;

2. Закономерности развития стресс-коррозии на магистральных газопроводах;

3. Результаты исследования металла трубопроводов, испытавших стресс-коррозионное разрушение (наводороживание, обезуглероживание, растрескивание);

4. Результаты исследования напряженного состояния стенки трубопровода, содержащего стресс-коррозионный дефект в виде сети параллельных трещин;

5. Физические явления, обнаруженные на границе «металл - асмол» при их взаимодействии; механизмы усиления защитного действия изоляционного покрытия;

6. Методика диагностики, оценки и торможения стресс-коррозии на магистральных газопроводах, находящихся в эксплуатации более 20 лет.

Практическая ценность и реализация результатов работы

1. Разработанная физическая модель позволяет совершенствовать методы диагностики магистральных газопроводов, подверженных стресс-коррозии. Для этого рекомендовано:

  • при внутритрубной диагностике одновременно применять магнитные дефектоскопы поперечного и продольного намагничивания, позволяющие выявлять трещины разной ориентации;
  • при наружном обследовании применять метод магнитной локации, позволяющий одновременно выявлять дефекты изоляционного покрытия, нарушения работы системы электрохимической защиты, а также аномально напряженные участки с высокими напряжениями в стенке трубопровода.

2. Разработанная методика позволяет при оценке дефектов стресс-коррозионного происхождения более точно учитывать эффекты взаимного влияния параллельных трещин в стенке трубопровода, а также эффект охрупчивания металла в результате наводороживания.

3. Разработаны требования к изоляционным материалам для применения на участках газопроводов, подверженных стресс-коррозии. Основные требования – долговечность адгезии и наличие ингибирующих свойств материала. Для восстановления изношенных участков действующих газопроводов предложено использовать мастику асмол и ленту Лиам, которые обладают комплексом необходимых свойств и способны остановить стресс-коррозию.

4. Для повышения эффективности всех работ по обследованию и ремонту трубопроводов рекомендовано перейти к единой системе координат на основе GPS или Глонасс; сформировать единую электронную базу данных с результатами всех обследований; в техническом паспорте газопровода указать лишь факты проведения работ и реквизиты электронной базы данных. Это позволит более оперативно и полно использовать результаты обследований, проведенных разными исполнителями, в разное время, разными методами и приборами.

5. В процессе обследования участка магистрального газопровода Средняя Азия – Центр обнаружен новый фактор опасности – неправильный спектр тока, подаваемого катодной станцией. Наличие составляющей  50 Гц свидетельствует о неисправности установки несмотря на правильные показания по напряжению и силе тока. Разработан бесконтактный метод контроля спектра токов в любой точке технического коридора газопровода на основе метода магнитной локации.

6. Разработаны 3 стандарта организации, практически воплощающие все рекомендации по обследованию, оценке и торможению стресс-коррозии на магистральных газопроводах Республики Казахстан.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на:

  • научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (Уфа, 2004 г.);
  • Международной практической конференции «Эффективные решения по реконструкции действующих магистральных газопроводов» (Алматы, 2005 г.);
  • Международных учебно-научно-практических конференциях «Трубопроводный транспорт» (Уфа, 2005, 2006, 2009, 2010, 2011 гг.);
  • X Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (Уфа, 2006 г.);
  • конференции «Коррозия металлов, предупреждение и защита» в рамках Инновационно-промышленного форума (Уфа, 2006 г.);
  • Международной научной конференции «Инновационная деятельность предприятий по исследованию, обработке и получению современных конструкционных материалов и сплавов» (Орск, 2008 г.);
  • Всероссийских научно-практических конференциях «Энергоэффективность. Проблемы и решения» (Уфа, 2009, 2010, 2011 гг.);
  • XIV Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» при XIV специализированной выставке «Строительство. Коммунальное хозяйство. Энергосбережение – 2010» (Уфа, 2010 г.);
  • научно-практических конференциях «Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа», «Проблемы и методы рационального использования нефтяного попутного газа» (Уфа, 2010 г.);
  • 2-й Международной конференции «Обеспечение эксплуатационной безопасности объектов подземного хранения газа» (Германия, Лейпциг, 2010 г.);
  • XV Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (Уфа, 2011 г.);
  • Международной научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (Уфа, 2011 г.).

Отдельные методические и практические вопросы по теме диссертации докладывались и обсуждались на совещаниях главных инженеров Управлений магистральными газопроводами в 2005-2011 гг., на научно-техническом совете АО «Интергаз Центральная Азия».

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 48 печатных работ, в том числе 14 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК, 1 монография,  2 статьи в иностранных научных изданиях. Получены 4 патента на изобретения.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего  273 наименования, 4 приложений. Изложена на 337 страницах машинописного текста, содержит 135 рисунков, 37 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и основные задачи работы, показаны научная новизна и практическая значимость результатов исследований.

Первая глава посвящена анализу особенностей и возможных механизмов протекания стресс-коррозии на магистральных газопроводах.

В мире со стресс-коррозией впервые столкнулись более ста лет назад при сооружении и эксплуатации крупнотоннажных судов. Тогда причину связывали с действием морской воды.

Затем стресс-коррозия проявилась на силовых элементах атомных станций. При этом причину связывали с воздействием радиационного излучения на конструкционные материалы.

Затем стресс-коррозия обнаружилась и стала всё чаще наблюдаться на теплоэнергетическом оборудовании ТЭЦ. Там причину связывали с действием на металл перегретого водяного пара.

В химической промышленности стресс-коррозия проявилась на сосудах давления, в которых хранится водород. Это дало толчок к исследованиям взаимодействия металлов с водородом. В результате появились теории наводороживания металлов, водородного охрупчивания и растрескивания.

Когда стресс-коррозия стала происходить на магистральных газопроводах (в мировой практике – 60-е годы, в России – 80-е), разные специалисты связывали это с разными факторами: c климатическими условиями, рельефом местности, температурой, вибрацией, с составом грунтов, даже с микробиологическим составом почвы. Одним из нерешённых оставался вопрос – почему стресс-коррозия происходит только на магистральных газопроводах и не происходит на нефтепроводах, хотя все исходные материалы (трубы, металл, изоляция), нормы проектирования, климатические и грунтовые условия совершенно одинаковы? Этот вопрос приводил многих исследователей к выводу, что причина стресс-коррозии находится в перекачиваемом продукте – природном газе. Но тут возникал другой вопрос – почему стресс-коррозия не наблюдается на газопроводах системы газораспределения, хотя продукт перекачки тот же – природный газ?

Не найдя ответов на эти простые вопросы, решили, что механизмы стресс-коррозии магистральных газопроводов очень сложны, практически не поддаются расшифровке, и в какой-то мере согласились с существованием явления как «неизбежного зла». Не сумев остановить или хотя бы замедлить развитие стресс-коррозии, решили бороться хотя бы с последствиями – вовремя ликвидировать выросшие до опасных размеров дефекты. Однако такой подход нельзя признать совершенным, поскольку не остановлен сам процесс, приводящий к появлению и развитию дефектов – стресс-коррозионных трещин.

Всё изложенное выше подтверждает, что необходимы глубокое изучение данного явления, построение физической модели. Только с появлением такой модели можно рассчитывать на успех в борьбе с самим явлением.

Изучение явления можно проводить разными методами.

1. Экспериментальный метод, который предполагает перенос изучаемого явления в лабораторию путём испытаний образцов. Для установления закономерностей необходимо варьировать всеми факторами, которые могут влиять на явление: нагрузками, средами, электрическими параметрами и др. Затем, анализируя полученные результаты испытаний, сопоставляя с данными практики, иногда удаётся установить эмпирические зависимости.

Но в случае стресс-коррозии магистральных газопроводов экспериментальный подход будет малоэффективным. Не зная ключевых факторов, трудно выбрать варьируемые условия и параметры, соответствующие изучаемому явлению. Если стремиться варьировать все факторы и параметры, то эксперименты сильно затянутся во времени, так как количество изучаемых факторов и параметров в данном случае велико. Если условия максимально приблизить к практике, то длительность экспериментов будет такой же, как и на реальных трубопроводах (10…20 лет). Чтобы ускорить эксперименты, необходимо знать физическую модель явления и динамику процессов в виде математических формул. Ни того, ни другого пока не знаем, поэтому планировать ускоренные испытания можем. Во всяком случае, всегда будет стоять вопрос – насколько соответствуют ускоренные испытания решаемой задаче?

2. Метод наблюдений. Такой метод, например, используется в астрономии и астрофизике. Несмотря на то, что никогда не ставились прямые испытания над планетами, звездами и галактиками, накопился огромный объём достоверных знаний, добытых путём наблюдений. Построены физические и математические модели движения планет, развития звёзд и галактик. Заодно открыты основополагающие законы физики (например закон всемирного тяготения). Эти знания не устарели и в наше время несмотря на появление новых средств наблюдения (телескопов, радиотелескопов, спутников, космических зондов).

В случае стресс-коррозии магистральных газопроводов вполне можно применить метод наблюдения, поскольку за всё время произошло очень много аварий по механизму стресс-коррозии. Причём, аварии происходили в разных природно-климатических районах, на разных трубопроводах, отличающихся диаметром, рабочим давлением, маркой стали, изоляционным покрытием, температурой и т.д. Уже есть возможность выдвинуть разные физические модели стресс-коррозии и проверить, сопоставляя с данными наблюдений. Для проверки модели можно и нужно использовать также результаты исследований в других отраслях: металлургии, сварке, гальванотехнике, физике металлов и физике растворов, теории дислокаций, химии и т.д. Естественно, имеет право на жизнь только та модель, которая нигде не противоречит известным фактам.

3. Теоретический метод. Таким методом построены некоторые разделы математики, например геометрии Римана и Лобачевского. Для создания этих теорий не было нужды и никаких практических оснований. Была  Евклидова геометрия, которая всех устраивала. Новые теории возникли сами по себе в головах математиков и на бумаге в виде математических выкладок и формул. Затем, много лет спустя, в природе нашлись объекты, которые соответствуют и подчиняются созданным новым теориям. На примере этих открытий среди математиков утвердилось мнение, что любой непротиворечивой теории, какой бы непривычной она ни была, найдется соответствующее природное явление. Причём, это явление необязательно должно быть известно до создания теории, оно может быть открыто много позже. Теория относительности Эйнштейна – один из таких ярких примеров.

В случае стресс-коррозии применение вышеуказанных методов исследования в чистом виде неэффективно и невозможно. В то же время элементы всех этих методов исследований могут и должны присутствовать в построении физической модели. Поэтому поступим следующим образом:

1) выдвинем гипотезу (или ряд гипотез) о механизме стресс-коррозии исходя из имеющихся в нашем распоряжении знаний путем построения логических связей событий и явлений;

2) для проверки гипотезы проведём дополнительные обследования газопровода и его фрагментов, испытания образцов;

3) проверим данную гипотезу на результатах исследований, выполненных в смежных отраслях науки;

4) попытаемся ответить с помощью выдвинутой гипотезы на вопросы, которые оставались без ответа (некоторые из них перечислены выше);

5) если гипотеза выдерживает все проверки, то можно считать её правильной и принять за физическую модель явления стресс-коррозии магистральных газопроводов;

6) далее на основе физической модели можно осознанно (не вслепую) провести поиск и разработку методов защиты от стресс-коррозии.

Последовательность этапов может быть и другой, но в сумме все этапы должны быть выполнены.

Гипотеза о механизмах стресс-коррозии может быть построена на основе логической цепи размышлений вокруг двух важнейших вопросов.

Первый вопрос: Почему на магистральных газопроводах стресс-коррозия происходит, а на других трубопроводах (нефтепроводах, нефтепродуктопроводах, промысловых трубопроводах, в системе газораспределения) стресс-коррозия не наблюдается? В чём отличительная особенность магистральных газопроводов?

Как показывает простейший анализ, магистральные газопроводы (на тех участках, где обнаруживается стресс-коррозия) имеют большие диаметры и эксплуатируются под большими рабочими давлениями. Это приводит к тому, что механические напряжения в стенке магистральных газопроводов значительно выше, чем на всех других трубопроводах. В этом состоит главное отличие магистральных газопроводов от всех других трубопроводов.

На прямолинейных участках трубопроводов кольцевые (окружные) напряжения от действия рабочего давления больше осевых напряжений примерно в два раза. Это объясняет тот факт, что большинство обнаруженных стресс-коррозионных трещин ориентировано в продольном направлении (перпендикулярно окружным напряжениям, которые имеют наибольшее значение).

На участках трубопроводов, проложенных по трассе со сложным рельефом, где имеются участки упругого изгиба, возникают значительные изгибные напряжения, которые ориентированы в продольном направлении. При равных других условиях эти напряжения тем выше, чем больше диаметр трубопровода и меньше радиус изгиба. Это объясняет тот факт, что на этих участках МГ появляются стресс-коррозионные трещины, ориентированные в окружном направлении (перпендикулярно продольным напряжениям, которые в данных местах принимают наибольшее значение).

Итак, одним из факторов, определяющих условия развития стресс-коррозии, является наличие высоких растягивающих напряжений в стенке трубопровода. По-видимому, чем ближе напряжения к пределу текучести металла, тем быстрее развивается стресс-коррозия. Этот вывод содержится во втором названии явления – коррозионное растрескивание под напряжением.

Отсюда напрашивается второй вывод, что металлы обладают неким пределом стресс-коррозии, аналогичным пределу усталости. Возможно, предел стресс-коррозии совпадает с пределом усталости металла. Если напряжения в стенке трубы ниже предела стресс-коррозии, то развитие стресс-коррозии не происходит, так же как не происходит усталостное разрушение при напряжениях ниже предела усталости.

Следующий вопрос: Почему стресс-коррозия развивается на наружной поверхности газопровода?

Действительно, исследования металла в зоне разрушения от стресс-коррозии показывают, что металл стенки трубы оказывается охрупченным и растрескивается в основном со стороны наружной поверхности. Металл со стороны внутренней поверхности сохраняется в пластичном состоянии. В этом можно убедиться и по результатам механических испытаний образцов (рисунок 1). На поверхности образцов до испытаний не было видно трещин. Они появились на внешней поверхности при испытании на растяжение.

Рисунок 1 – Образец охрупченного металла трубы после

испытания на растяжение (вид со стороны наружной

поверхности)

Если бы стресс-коррозия определялась только уровнем механических напряжений, которые одинаковы по толщине стенки трубы, то охрупчивание и растрескивание происходили бы одинаково интенсивно по всей толщине стенки трубы. То, что процесс развивается только со стороны внешней поверхности, даёт повод предположить, что на внешней поверхности трубопровода происходит какой-то отличительный процесс, а стресс-коррозия является только следствием этого процесса.

Тот факт, что металл охрупчивается, приводит к мысли, что в металл проникают некие элементы (атомы, молекулы, что-то ещё) со стороны внешней поверхности и блокируют дислокации (известно, что пластичность металлов обеспечивается подвижностью дислокаций). Проникать в металл другие элементы (углерод, азот, водород и др.) могут только при высоких температурах. При обычных температурах, при которых происходит эксплуатация МГ, никакие молекулы не могут проникать в металл.

Проникающей способностью обладают элементарные частицы: протоны, нейтроны, α-частицы и другие. Но таких частиц много, и они везде существуют в виде радиационного фона, а стресс-коррозия происходит не везде. Следовательно, надо искать источники элементарных частиц на наружной поверхности подземных трубопроводов (описанный вид стресс-коррозии происходит только на подземных участках МГ). Такой источник существует, и он связан с электрохимической защитой трубопроводов.

Большинство МГ имеет пленочную изоляцию, нанесённую в полевых условиях. При укладке и засыпке трубопровода в траншее пленочное покрытие сползает вниз вместе с грунтом и образует множество гофров на нижней половине поверхности. Кроме того, клеящий слой в течение короткого времени теряет адгезионные свойства, и пленка отслаивается от поверхности трубопровода. Таким образом, пленочное покрытие превращается в своеобразную оболочку, внутри которой находится трубопровод, а между трубой и оболочкой находится грунтовая вода. Это приводит к искажению электрического поля вокруг металла трубы, что снижает защитное действие системы ЭХЗ.

В грунтовой воде много всяких ионов, в том числе катионов водорода (Н+), которые окружены полярными молекулами воды. Эти образования имеют общий положительный заряд и поэтому притягиваются к отрицательно заряженной поверхности трубы. Там катион водорода нейтрализуется в электронном поле металла, освобождается от своего окружения. При этом единственный электрон атома водорода, будучи валентным, продолжает входить в состав электронного облака металла, а оставшееся ядро представляет не что иное, как протон, то есть элементарную частицу. Далее эта элементарная частица (протон) может легко проникать в глубь металла (отрицательно заряженного), долго сохранять там высокую подвижность и в итоге создать там новое объединение с другими элементами. Наиболее вероятны объединения с атомами углерода, водорода, кислорода. Все такие объединения приводят к искажениям кристаллической решётки металла, которые затем затрудняют движение дислокаций. Так блокируются дислокации. Снижение подвижности дислокаций приводит к снижению пластичности металла, то есть к охрупчиванию. Кроме того, накапливаясь в металле, такие образования приводят к росту внутренних напряжений, которые складываются с внешними напряжениями и приводят к растрескиванию.

Другие элементы (кроме водорода) не могут привести к такому результату, так как ни один из них при потере валентного электрона не становится элементарной частицей, способной проникать в металл при обычной температуре.

Таким образом, вторым обязательным условием протекания стресс-коррозии, на наш взгляд, является наличие источника атомарного водорода на поверхности металла труб.

Кроме рассмотренного источника (грунтовая вода + ЭХЗ при изношенной изоляции) могут быть и другие источники атомарного водорода, например сероводород или продукты жизнедеятельности бактерий (биокоррозия).

Естественно, на скорость стресс-коррозии влияет множество факторов: солевой состав и влажность грунта, кислотность, температурный режим, вибрации, остаточные напряжения в трубопроводе, напряжения от всех видов нагрузок. Именно поэтому разные учёные, занимаясь одной и той же проблемой, часто приходили к разным умозаключениям и выводам. С нашей точки зрения, все эти факторы являются второстепенными. Они влияют на стресс-коррозию через скорость генерации атомарного водорода на поверхности и через скорость внедрения водорода в металл.

Из данной гипотезы следует очень важный вывод, который может стать ключевым в деле организации защиты газопроводов от стресс-коррозии. Вывод состоит в том, что если исключить образование атомарного водорода на поверхности металла, то все другие процессы, приводящие к развитию стресс-коррозии, будут остановлены. Для этих процессов не будет основного участника процесса – водорода (аналогично тому, что если исключить кислород, то не будет окисления).

Данная гипотеза ещё не является физической моделью стресс-коррозии, но претендует стать ею в зависимости от результатов дополнительных исследований в соответствии с поставленными задачами.

Вторая глава посвящена изучению характеристик и технического состояния магистральных газопроводов Средняя Азия – Центр. Трасса МГ показана на рисунке 2. В таблицах 1 и 2 приведены их основные проектные характеристики, указаны расположения компрессорных станций и зон обслуживания соответствующих линейных производственных управлений (ЛПУ).

Использованы трубы как отечественного производства (стали марок 17ГС, 17Г1С, 17Г1С2, 17Г2Ф2С; трубные заводы Волжский, Новомосковский, Ждановский, Челябинский), так и импортные (Германия, Швеция, Австрия, Италия). Изоляционное покрытие мастичное и плёночное полевого нанесения.

Из анализа сведений, содержащихся в технических паспортах, следует, что газопроводы САЦ находятся в рабочем состоянии, хотя срок эксплуатации отдельных линий и участков достигает от 25 до 50 лет. За это время изоляционное покрытие претерпело значительный износ, местами пришло в полную негодность.

Рисунок 2 – Трасса магистральных газопроводов Средняя Азия – Центр

Таблица 1 – Характеристики газопроводов Средняя Азия – Центр

Линия

газопровода

Год ввода в

эксплуатацию

Проектное

давление, МПа

Диаметр, мм

Длина

трассы, км

САЦ-1

1967

Выведен из эксплуатации

САЦ-2

1969-1970

5,5

1220

372

Лупинг САЦ-2

1975-1985

5,5

1220

633

САЦ-3

1974

5,5

1220

754

САЦ-4

1973-1975

7,5

1420

821

Лупинг САЦ-4

1975-1984

7,5

1420

514

САЦ-5

1985-1986

5,5

1220

823

Проводится большой объём работ по выборочной замене наиболее изношенных участков, по ликвидации свищей коррозионного происхождения. Последние 5…10 лет системно проводятся обследования с использованием внутритрубных дефектоскопов. Наиболее опасные обнаруженные дефекты планомерно ликвидируются. Это позволяет содержать газопроводы в работоспособном состоянии.

Таблица 2 – Расположение компрессорных станций и зон обслуживания ЛПУ

КС

Место-положение КС

Начало участка обслуживания

Конец участка обслуживания

Протяжённость участка, км

Каракалпак

Узбекистан

Бейнеу

390 км

311 км

(граница с Узбекист.)

447 км

136

Опорная

501 км

447 км

547 км

100

Кульсары

598 км

547 км

647 км

100

Макат

695 км

647 км

776 км

129

Индер

851 км

776 км

925 км

149

Джангала

984 км

925 км

1134 км

(граница с РФ)

209

Александров Гай

Россия

Общая протяженность МГ по Республике Казахстан 1134 – 311 = 823 км

Несмотря на все усилия, происходят отказы с разрывом трубопроводов. Результаты расследования всех таких отказов оформляются в виде актов и заключений, которые являются ценным источником информации. По этой информации на МГ САЦ можно выделить четыре группы отказов:

1) отказы, имеющие явные признаки стресс-коррозии;

2) отказы, произошедшие по причине общей и язвенной коррозии без явных признаков стресс-коррозии;

3) отказы, связанные с дефектами сварки;

4) отказы, связанные с неполадками оборудования.

К явным признакам стресс-коррозии (коррозионного растрескивания под напряжением) относятся следующие:

  • наличие на наружной поверхности трубы сети параллельно ориентированных поверхностных (несквозных) трещин (рисунок 9);
  • характерное строение излома, который состоит из двух частей с диаметрально противоположными свойствами: хрупкой и вязкой;
  • в очаге разрушения половина площади излома (со стороны наружной поверхности) образует прямой угол с поверхностью трубы, крупнокристаллический, «каменистый», с шероховатым сколом, иногда ступенчатый, имеет характерный цвет, указывающий на наличие продуктов коррозии. Другая половина площади имеет признаки вязкого разрушения: мелкозернистая, с выходом на поверхность стенки под углом 45;
  • с удалением от очага разрушения структура излома всё больше переходит в вязкий тип;
  • как правило, в очаге разрушения пластическое утонение стенки трубы незначительно, не более 1…2 %. По мере удаления от очага разрушения пластическое утонение увеличивается, достигает 5…10 %.

В работе приводятся подробные сведения об отказах первой и второй групп, произошедших в зоне обслуживания Макатского и Индерского ЛПУ. Из анализа первой группы отказов сделаны следующие замечания.

1. Все рассмотренные разрывы произошли по механизму стресс-коррозии. В районе разрушений наряду со стресс-коррозионными трещинами присутствуют и коррозионные язвы, которые, однако, не играли определяющей роли в разрушении, а только свидетельствовали о плохом качестве изоляционного покрытия.

2. Во всех случаях отмечается:

  • наличие поверхностных трещин в области очага разрушения;
  • очаг разрушения находится в теле трубы и не связан со сваркой;
  • присутствует пленочное изоляционное покрытие «Поликен»;
  • адгезия изоляционного покрытия отсутствует или очень низка;
  • очаг разрушения находится в нижней части трубы – в 4-8-часовом поясе;
  • в районе очага магистральная трещина направлена по образующей, ступенчатая;
  • излом сложный, состоит из двух частей: со стороны наружной поверхности хрупкий (крупнокристаллической, шероховатой, каменистой); со стороны внутренней поверхности – вязкий (мелкозернистой, с выходом под углом 45).

3. В некоторых случаях отмечается:

  • присутствие влаги под изоляционным покрытием;
  • наличие разнотолщинных стыков, когда соседняя труба существенно отличается толщиной стенки.

4. Последний факт свидетельствует о том, что на данном месте раньше проводился ремонт с заменой труб. При этом выполнялись земляные работы (вскрытие трубы, засыпка траншеи), после чего в трубопроводе остались дополнительные остаточные напряжения.

5. Очевидно, стресс-коррозия происходит при одновременном выполнении двух условий:

  • наличие высоких механических напряжений в стенке трубопровода;
  • имеется доступ грунтовой влаги к металлической поверхности трубы (из-за некачественной изоляции).

Вероятно, наличие электрохимической защиты не предотвращает стресс-коррозию трубопровода. Возможно, отрицательный электрический потенциал трубы является фактором, ускоряющим стресс-коррозию.

По мере накопления опыта расследования отказов и разрушений магистральных газопроводов у специалистов постепенно появляется понимание природы явления стресс-коррозии. Если до 2008 года ни в одном заключении не была отмечена стресс-коррозия (или коррозионное растрескивание), а причины отказов относились к металлургическим дефектам, то после 2008 года причины отказов указываются в основном правильно.

На участках, покрытых битумно-резиновой мастикой, более вероятны отказы второй группы (общая и язвенная коррозия) и менее вероятна стресс-коррозия. На участках, покрытых пленкой «Поликен», наоборот, более вероятно разрушение от стресс-коррозии, а не от общей и язвенной коррозии.

Причины всех рассмотренных отказов связаны с некачественным изоляционным покрытием, его изношенностью. Качество изоляции определяется многими характеристиками, среди которых в качестве основной следует рассматривать адгезию к поверхности металла труб. На всех участках, где происходил отказ, отмечается отсутствие адгезии.

В случае некачественной изоляции общую и язвенную коррозию можно замедлить за счёт эффективной работы системы электрохимической защиты. При этом остановить стресс-коррозию не удаётся. То есть за счет создания поляризационного потенциала (отрицательного или положительного) удается тормозить только один механизм коррозии (язвенную коррозию или стресс-коррозию), но при этом другой вид коррозии ускоряется.

При существующей системе технического обслуживания и ремонта газопроводов со временем количество разрушений от коррозионного растрескивания под напряжением станет преобладать над другими видами разрушений. Это уже стало реальностью в России, к этому подходит и Республика Казахстан, в частности на газопроводах Средняя Азия – Центр.

Ни в одном заключении по результатам отказов пока не поставлена задача исследовать глубинные физические процессы и механизмы развития стресс-коррозии металла труб. Поэтому до настоящего времени, несмотря на большое количество происходящих отказов по причине стресс-коррозии, основной упор делается только на обнаружение выросших до опасных размеров дефектов и замену участков с такими дефектами. При этом процессы зарождения и развития дефектов стресс-коррозии не останавливаются и не замедляются.

Все отмеченное выше подтверждает чрезвычайную актуальность выбранной темы диссертационной работы и решения поставленных задач.

В третьей главе приводятся результаты обследований некоторых участков МГ Средняя Азия – Центр современными методами.

Применялись следующие традиционные методы обследования:

  • электрометрические измерения с целью контроля параметров  электрохимической защиты от коррозии;
  • внутритрубная диагностика трубопроводов с целью определения дефектности металла труб и сварных соединений;
  • шурфовые обследования трубопроводов с целью уточнения характеристик отдельных дефектов.

В работе приводится анализ полученных результатов, в том числе с точки зрения эффективности контроля стресс-коррозии.

Электрометрические измерения проводятся техническими службами по известным методикам. При этом с некоторыми периодичностью во времени и шагом вдоль трассы измеряют напряжения «труба - земля», токи в трубе, удельную проводимость грунта, параметры работы станций катодной защиты (СКЗ). Получаемые результаты позволяют оценивать степень коррозионной активности грунтов по трассе, определять состояние изоляционного покрытия трубопровода, корректировать режимы эксплуатации системы.

Результаты обследований свидетельствуют о значительной изношенности изоляционного покрытия. В качестве подтверждения на рисунке 3 показано характерное состояние изоляции, определённое по затуханию защитного тока. Только на одном километре трубопровода выявлено 39 мест, где изоляционное покрытие требует восстановления (затухание тока свыше  2 мБ/м указывает на нарушение изоляции). Это означает, что требуется практически сплошная замена изоляционного покрытия.

Рисунок 3 – Дефектные места на участке трубопровода (пример)

Результаты электрометрических измерений убедительно показывают, что в настоящее время существуют две угрозы из-за коррозии: общая и язвенная коррозия, стресс-коррозия. Если защита от общей и язвенной коррозии, можно считать, организована (хотя и в недостаточном объёме), защита от стресс-коррозии практически отсутствует. Обслуживающий персонал не знает, как противостоять стресс-коррозии. Поэтому до настоящего времени все действия сводятся к ликвидации последствий стресс-коррозии.

Однако кое-что о стресс-коррозии всё же стало известно, поскольку произошло достаточно много отказов по этой причине и накопился определённый опыт. Например, известно, что со стресс-коррозией невозможно бороться с помощью системы ЭХЗ. Защиту может обеспечить только изоляционное покрытие. Других приемлемых вариантов в настоящее время неизвестно. Это ещё раз убеждает, что необходимо восстановление изоляции на основе новых эффективных материалов и технологий.

Внутритрубная диагностика магистральных газопроводов является одним из наиболее эффективных современных методов обследования, позволяющим обнаруживать дефекты труб и сварных соединений. Каждый обнаруженный дефект подвергается анализу и оценке степени опасности. Далее по специальным методикам определяется (приближённо) остаточный ресурс каждого дефектного участка и назначается метод ремонта. Поскольку такие оценки не отличаются большой точностью, наиболее опасные дефекты дополнительно диагностируются методом шурфовки для установления их фактической опасности.

В процессе длительной эксплуатации некоторые виды дефектов развиваются. Законы их роста не всегда известны. Поэтому внутритрубную диагностику проводят с периодичностью 5…8 лет в зависимости от состояния трубопровода.

Несмотря на большую информативность внутритрубной диагностики, не все виды дефектов могут быть выявлены этим методом. Некоторые виды дефектов определяются весьма приближённо. Стресс-коррозионные дефекты относятся именно к таким видам дефектов. Поэтому при интерпретации получаемой информации от специалистов требуются большой опыт и знания.

К настоящему времени все линии газопроводов САЦ хотя бы раз обследованы методом внутритрубной диагностики. Некоторые линии и участки обследованы до трёх раз. Поэтому по имеющейся информации можно дать оценку уровня дефектности всех линий газопроводов САЦ.

На рисунке 4 в качестве примера показано распределение коррозионных дефектов на наружной и внутренней поверхностях одного из участков газопровода САЦ.

На всех линиях газопровода САЦ содержится большое количество дефектов. Порядка 95…98 % обнаруженных дефектов являются коррозионными. Причём, коррозия происходит как на наружной, так и на внутренней поверхностях. Количество дефектов на наружной поверхности в 4…5 раз больше, чем на внутренней поверхности. Глубина отдельных коррозионных дефектов достигает 80 % толщины стенки.

Закономерности распределения коррозионных дефектов на наружной и внутренней поверхностях существенно отличаются. Это указывает на различную природу возникновения и развития дефектов внутри трубы и снаружи.

Коррозия на внутренней поверхности сосредоточена в районе нижней образующей, количество дефектов растёт по мере удаления от компрессорной станции (с понижением температуры и давления). Внутренняя коррозия связана с выпадением конденсата из транспортируемого газа.

Коррозия на наружной поверхности происходит в основном в  4-8-часовом поясе (ниже горизонтального диаметра трубы) и связана с ухудшением качества изоляционного покрытия, с коррозионной активностью грунта, с нарушениями системы электрохимической защиты.

Рисунок 4 – Распределение дефектов общей и язвенной коррозии

на наружной (светлые точки) и внутренней (темные точки)

поверхностях лупинга САЦ-2 на участке Макат – Индер,

696-776 км, 2007 г.

С течением времени коррозионный износ всех трубопроводов быстро растёт. За пять-шесть лет число и размеры коррозионных дефектов увеличиваются в 5…10 раз.

Все использованные на газопроводах САЦ внутритрубные снаряды-дефектоскопы оказались неспособными обнаруживать продольные трещины. Поэтому они были неэффективны для диагностики стресс-коррозии.

При выборе приборов и методов внутритрубной диагностики трубопроводов, подверженных стресс-коррозии, необходимо иметь в виду следующее.

Обычные магнитные дефектоскопы намагничивают трубу в продольном направлении и определяют дефекты по искажению магнитного поля. Если трещины ориентированы в продольном направлении, то они не создают препятствие линиям магнитной индукции, не искажают поля, следовательно, и не обнаруживаются датчиками. Поэтому стресс-коррозионные дефекты не обнаруживаются магнитными дефектоскопами типа MFL.

Если при прохождении дефектоскопа создавать кольцевое (поперечное) магнитное поле, то продольные трещины могут быть обнаружены.

Если дефектоскоп состоит из двух секций, одна из которых создает продольное магнитное поле, вторая – поперечное, то можно обнаруживать как продольные трещины, так и поперечные. При этом продольные трещины будут обнаруживаться только второй секцией, поперечные – только первой. Если дефекты обнаруживаются обеими секциями, то этот дефект, вероятно, является либо наклонной трещиной, либо обычным коррозионным дефектом.

Имеют перспективу также магнитные снаряды, создающие магнитное поле с вращающимися силовыми линиями.

При внутритрубной диагностике газопроводов САЦ применялись только магнитные дефектоскопы с продольной ориентацией силовых линий, поэтому ни одна продольная трещина не была обнаружена.

Важно отметить, что использованные на газопроводах САЦ технологии обследований (электрометрические измерения и ВТД) не позволяют определять ряд характеристик, имеющих прямое отношение к стресс-коррозии: напряжённое состояние трубопровода, механические свойства металла труб, внутренние дефекты металла (расслоения, включения, растрескивание). Поэтому необходимо развивать и другие нестандартные методы обследования. Одним из перспективных новых методов является метод магнитной локации.

Магнитная локация – это определение координат и параметров источников магнитных полей на расстоянии. Этот метод позволяет определять параметры трубопровода по его магнитному полю, находясь в произвольной точке относительно самого трубопровода (без вскрытия грунта). Поскольку магнитные поля несут информацию о токах, протекающих в трубопроводе и в грунте вокруг него, о напряжённом состоянии, о некоторых других особенностях, полученные сведения позволяют оценить всю эту информацию по результатам локации. Важные положительные особенности метода магнитной локации: способность выделять сигнал только от анализируемого источника (за счёт отсечения влияния других источников) и возможность рассчитывать параметры трубопровода при всевозможных отклонениях оператора (изменение глубины трубопровода, отклонение от оси, изменение углов ориентации).

Схема обследования показана на рисунке 5. При прохождении трассы все измерения автоматически фиксируются во встроенном компьютере. Координаты всех характерных точек определялись по GPS-навигатору.

Данным методом в качестве эксперимента обследованы участки газопроводов САЦ-4 и САЦ-5 в пределах 10 км от КС Макат по ходу продукта. При этом определены характеристики изоляционного покрытия, токов системы ЭХЗ, а также аномально напряженные зоны трубопровода.

Рисунок 5 – Схема обследования газопровода методом

магнитной локации

Состояние изоляционного покрытия определялось по следующим характеристикам: по интегральному переходному сопротивлению, связанному с падением тока в трубе по мере удаления от генератора; по интегральной площади дефектов изоляции; по остаточному ресурсу по участкам. В таблице 3 приведены итоговые показатели состояния изоляции по остаточному ресурсу.

Таблица 3 – Состояние изоляции по остаточному ресурсу  Тост

Остаточный ресурс

изоляционного покрытия

МГ САЦ-4

МГ САЦ-5

протяжённость, м

%

протяжённость, м

%

Не имеет ресурса

447

4,7

873

9,1

Менее 5 лет

238

2,5

797

8,3

От 5 до 11 лет

200

2,1

747

7,8

Более 11 лет

8672

90,7

7200

74,8

Режимы работы станций катодной защиты обычно проверяют измерениями напряжений и токов непосредственно на станциях, но очень редко, когда контролируются их спектры. Между тем, спектры токов несут очень важную информацию о работе СКЗ. Метод магнитной локации позволяет проводить измерения спектров бесконтактным способом непосредственно в любой точке трассы.

В качестве примера на рисунке 6 показаны спектры токов, идущих по трубопроводу САЦ-5 в двух сечениях: на 699 км и 703 км. Как видим, на участке 699 км спектр содержит сильную гармонику частотой 50 Гц. Как оказалось, СКЗ на 699 км подаёт на магистральный газопровод САЦ-5 ток промышленной частоты 50 Гц вместо выпрямленного тока частотой 100 Гц.

Рисунок 6 – Спектры токов на газопроводе САЦ-5

Измерения спектров позволили выявить зону действия неисправной СКЗ по наличию переменной составляющей тока частотой 50 Гц. Общая протяжённость зоны действия этой СКЗ оказалась равной 4851 м: левое плечо - 2743 м, правое плечо (по ходу газа) - 2108 м.

Не удалось установить, в течение какого времени данная СКЗ подавала на газопровод САЦ-5 ток промышленной частоты 50 Гц. Возможно, это происходило длительное время. Во всяком случае, последнее разрушение САЦ-5, произошедшее  на 697,7 км в марте 2010 года, находится в зоне действия данной СКЗ.

Перенапряженные участки трубопровода выявлялись по следующим признакам: по наличию собственной локальной намагниченности трубы; по излучению переменных магнитных полей локальными участками. Данные признаки несут информацию о механических напряжениях в силу протекания следующих физических процессов.

1. Наличие механических напряжений приводит к преимущественному выстраиванию магнитных доменов собственной намагниченности в металле трубы. Следствием такого выстраивания является изменение магнитного поля вокруг трубы.

2. Появление сигналов на частотах, не связанных с пропусканием тока катодной защиты или тестового генератора, может рассматриваться как признак изменения механических напряжений в ближней зоне.

Таблица 4 – Аномально намагниченные зоны на САЦ-4  ()

Дистан-ция,

м

Магн. момент,

Ам2

Координаты центра

аномалии

Дистан-ция,

м

Магн. момент,

Ам2

Координаты центра

аномалии

долгота

широта

долгота

широта

Участок между КИК 4Н5-4Н6

Аномальные зоны:

1,9

- 19,16

53,290057

47,708292

597,3

24,40

53,284463

47,712090

72,2

18,25

53,289400

47,708743

649,3

21,60

53,283972

47,712420

121,8

- 20,20

53,288923

47,709052

651,5

17,08

53,283952

47,712435

168,9

23,23

53,288475

47,709348

654,8

17,45

53,283917

47,712453

305,5

24,29

53,287198

47,710225

658,1

- 16,94

53,283882

47,712470

308,8

17,89

53,287168

47,710247

671,3

- 49,93

53,283762

47,712558

310,6

18,46

53,287155

47,710260

693,2

18,15

53,283555

47,712697

326,7

- 50,85

53,286995

47,710357

970,3

20,36

53,280960

47,714470

573,4

- 15,88

53,284680

47,711933

985,7

- 30,41

53,280825

47,714575

В таблице 4 в качестве иллюстрации приведены аномально намагниченные зоны на одном из участков газопровода САЦ-4, в которых магнитный момент превышает 10 А⋅м2. Аналогичные результаты получены и для других участков.

Метод магнитной локации пока не позволяет однозначно выделить истинную причину аномалии в каждом отдельном случае. Также не удается непосредственно и однозначно находить стресс-коррозионные дефекты. Но этот метод позволяет находить места, где вероятность развития стресс-коррозии наиболее высока (перенапряженные места с дефектами изоляции).

Для уточнения причин аномалий проведены шурфовые обследования. Для этого выбраны участки, где обнаружены высокая потеря защитного тока и высокий магнитный момент. В качестве контрольного также выбран участок, где произошло одно из последних разрушений по механизму стресс-коррозии.

Шурфовое обследование включает следующие операции: определение координат центра шурфа; измерение длины шурфа и глубины заложения трубы; определение коррозионной активности грунта; визуальное обследование состояния изоляционного покрытия; определение характеристик труб и сварных швов; определение адгезии изоляционного покрытия; измерение потенциала «труба - земля»; измерение толщины стенки трубы; измерение твердости металла трубы; определение причин, вызвавших магнитную аномалию. Могут быть использованы дополнительные методы неразрушающего контроля, например определение напряженного состояния разными косвенными методами, методы ультразвуковой и порошковой дефектоскопии и др.

Практически во всех случаях потеря защитного тока, обнаруженная при магнитной локации, подтверждается дефектами изоляции, выявленными при шурфовых обследованиях (рисунки 7, 8).

Рисунок 7 – Шурф 5. Грунт меловой. Адгезия отсутствует.

Праймер отслаивается от металла и от пленки.

На металле влага и налёт ржавчины

Рисунок 8 – Шурф 6. Полиуретановое покрытие прочное, твердое,

но без адгезии к металлу

Изоляционное покрытие газопроводов неоднородно как в пределах обследованных участков газопровода, так и в пределах одного шурфа. В местах, где проведена замена труб, изоляционное покрытие заводского нанесения, высокого качества. На этих участках потери защитного тока нет. На некоторых участках газопровода САЦ-4 проведена замена изоляционного покрытия. В полевых условиях нанесено новое покрытие методом напыления полиуретана. Покрытие прочное, ровное, но адгезия к поверхности трубы местами отсутствует. Здесь прибор «Орион» зафиксировал потерю защитного тока, но явная причина визуально не обнаружена. Вероятно, покрытие пористое, проницаемое для растворённых в грунтовой воде солей.

На участках, где ремонтные работы не проводились, сохранилась старая пленочная изоляция полевого нанесения. Покрытие изношено, местами присутствуют гофры, трещины, отслоения, карманы. Отсутствует адгезия к поверхности трубы. Под покрытием обнаруживаются влага, следы коррозии, солевые отложения. Вдоль сварных швов в карманах (под пленкой) наблюдается общая и язвенная коррозия.

В таблице 5 приведено сопоставление результатов магнитной локации и шурфовых обследований.

Как видно из таблицы, аномальные магнитные зоны, обнаруженные при магнитной локации, связаны с ранее проведенными ремонтными работами. Наиболее сильные аномалии приходятся на стыки новых и старых труб.

Трещины в стенке трубопровода не обнаружены.

На всех участках обследования грунт сильно агрессивный. Удельное сопротивление грунта находится в пределах  2…7 Ом⋅м.

Защитный потенциал «труба - земля» на всех обследованных точках находится в допустимых пределах.

Таблица 5 –  Сопоставление результатов, полученных методами

магнитной локации и шурфовых обследований

шурфа

Результаты

магнитной локации

Результаты

шурфовых обследований

Rиз, омм2

М, Ам2

Газопровод САЦ-5

№ 1

39500

- 29,22

Стык новой и старой труб, где была замена участка. На старой трубе гофры изоляции. Адгезии нет. Под изоляцией соли и следы коррозии.

№ 2

39500

- 27,21

Стык новой и старой труб. На старой трубе изоляция растрескана. Адгезии нет. Коррозия вдоль заводского сварного шва.

№ 3

100000

- 24,60

Стык новой и старой труб. На старой трубе изоляция со слабыми гофрами. Под изоляцией вдоль заводского шва есть следы коррозии. Адгезии нет.

№ 4

7,65

- 25,44

Стык новой и старой труб. По бокам старой трубы есть неизолированные приварные элементы. Адгезия местами слабая, местами отсутствует.

№ 5

Место аварии,
произошедшей в
в марте 2010 г.

Старая труба со старой изоляцией. Изоляция практически разложилась. Ни сплошности, ни адгезии нет.

Газопровод САЦ-4

№6

840,0

- 50,85

Изоляционное покрытие полиуретановое, прочное, но без адгезии к металлу.

№7

24,0

- 49,93

Участок заменён на трубы с заводской изоляцией. Есть дефект изоляционного покрытия (механическое повреждение). Причины аномалии те же, что и в шурфах №№ 1 - 4 (ремонт).

Четвертая глава посвящена исследованию металла труб, вырезанных с мест разрушений по механизму стресс-коррозии. Для исследования были вырезаны образцы, места отбора и характеристики которых указаны в таблице 6. Фотография одного из образцов показана на рисунке 9.

Исследования выбранных образцов металла включали определение химического состава, определение механических свойств металла трубы, металлографический анализ металла трубы и продольного сварного шва, визуальное обследование поверхности металла.

Результаты исследований показали следующее.

Стресс-коррозия не приводит к заметным изменениям химического состава металлов.

Таблица 6 – Образцы, отобранные для исследования металла

образца

Газопровод

Год и место

разрушения

Характер разрушения

1

ЛСАЦ-2

2010 г., 697,5 км

Свищ, раскрытие сварного стыка

2

САЦ-5

2008 г., 699 км

Разрыв с возгоранием газа

при эксплуатации

3

САЦ-5

2008 г., 697,5 км

Разрыв с возгоранием

при эксплуатации

4

САЦ-5

2010 г., 699 км

Разрыв при испытаниях

5

САЦ-5

2006 г., 698 км

Разрыв с возгоранием

при испытаниях

6

САЦ-5

2010 г., 697,5 км

Разрыв с возгоранием

при испытаниях

7

Уренгой - Петровск

2003 г., 1847 км

Разрыв с возгоранием

при эксплуатации

Рисунок 9 – Поверхность металла трубы при стресс-коррозии

Механические свойства металла неоднородны по площади. Вдали от стресс-коррозионных трещин сохраняются все механические свойства металлов, за исключением предела прочности. На всех испытанных образцах замечено незначительное (до 5 %) снижение σв. Это объясняется неоднородностью образцов и по толщине. Поверхностный слой более подвержен  охрупчиванию и растрескиванию, в результате чего интегральная прочность образца оказывается ниже. Если интегральный показатель понизился, например, на 5 %, то фактическое падение предела прочности на поверхностном охрупченном слое составляет не менее 10 %.

В ряде работ отмечается, что твердость металла труб повышается при стресс-коррозии газопроводов. На этом принципе основаны некоторые методы мониторинга стресс-коррозии. С другой стороны, известно, что между твёрдостью НВ и пределом прочности σВ существует корреляция, которую часто описывают приближенной формулой

                               .                                        (1)

Если эту формулу применить к металлу, испытавшему стресс-коррозию, то должны получить, что при стресс-коррозии предел прочности повышается вместе с твердостью. Однако, как видим из результатов испытаний, при стресс-коррозии происходит обратное явление – понижение предела прочности. Это кажущееся противоречие легко объясняется неравномерностью свойств металла труб, испытавшего стресс-коррозию. Поверхностный слой стенки трубы становится твёрже, но прочность падает из-за охрупчивания и растрескивания, а глубинные области остаются в исходном состоянии. Если в формулу (1) подставить твердость НВ на поверхности металла, предел прочности σВ, усреднённый по всей толщине, то получится неправильный результат. То есть формула (1) «несправедлива» к трубопроводам, испытавшим стресс-коррозионные процессы.

Микроструктура металла просматривалась на оптическом микроскопе OLYMPUS U-TVO.35XC-2 при увеличениях 100х, 200х, 500х , 800х. При этом обнаружено следующее.

В районе трещин разрыва имеются многочисленные дефекты в виде расслоения металла, ориентированные вдоль проката, вероятно, образовавшиеся в результате наводороживания (рисунок 10). Данные дефекты вызваны локализацией водорода на поверхности раздела между матрицей и сфероидами цементита.

На наружной поверхности трубы наблюдается отслоение металла в результате проникновения водорода. В зоне водородных трещин наблюдаются обезуглероженные участки (рисунок 11).

Таким образом, чётко прослеживаются процессы, которые следует рассматривать как составные части стресс-коррозии:

  • проникновение водорода в металл;
  • водородное расслоение металла;
  • обезуглероживание отдельных участков, которое сопровождается ростом кристаллов феррита.

Полученные результаты, которые согласуются и с данными других исследователей, подтверждают, что в инкубационный период развития стресс-коррозии важнейшая роль отводится наводороживанию металла и процессам, происходящим с участием водорода. Поэтому в следующих экспериментах была поставлена задача непосредственно измерить содержание водорода в металле труб, подвергшемся стресс-коррозии.

 

Рисунок 10 – Водородное расслоение в средней части стенки трубы

Рисунок 11 – Водородные трещины в металле

Методика состояла в вакуумном отжиге образцов при температуре, обеспечивающей выход из стали водорода, но не достаточно высокой для выхода более тяжелых элементов, таких как кислород и азот. Разница веса образца до и после отжига будет, таким образом, равна весу выделившегося из металла водорода. В эксперименте поставили две задачи:

  • сравнить количество водорода в металле в непосредственной близости от кромки разрыва и на некотором удалении от неё;
  • сравнить количество водорода на внутренней и внешней поверхностях стенки трубы.

Для этого выбрали два фрагмента металла (№ 6 и № 7 по таблице 6), вырезали из них по четыре образца, которые были занумерованы в соответствии с таблицей 7. С поверхности каждого из 8 образцов удалялась ржавчина (шкуркой). Все образцы очищались в растворе спирт - ацетон (1:1). Очистка проводилась с помощью ультразвуковой мойки по 20 минут в две стадии. Затем образцы высушивались и взвешивались на аналитических весах.

Отжиг образцов осуществлялся в вакуумной печи марки СНВЭ 1.3.1/16-ИЗ-УХЛ 4.1. Отжиг производился в вакууме с остаточным давлением Р = 1×10-5 мм ртутного столба при температуре  Т = 900 С в течение 1 часа. При этом вес образцов уменьшается за счет выделения из них водорода. Другие примеси при этих условиях из стали не выделяются.

Полученные результаты отражены в таблице 7.

Таблица 7 – Результаты испытаний образцов на содержание водорода

№ и место вырезки

образца

Вес образцов

, %

до отжига,

Р1, г

после отжига,  Р2, г

№ 61, наружная часть

на удалении 10 см

49,52085

49,50555

0,030906

№ 62, внутренняя часть

на удалении 10 см

36,94584

36,94309

0,007444

№ 63, наружная часть

у кромки разрыва

35,77159

35,73656

0,098023

№ 64, внутренняя часть

у кромки разрыва

42,30859

42,29536

0,031280

№ 71, наружная часть

на удалении 10 см

39,16668

39,16339

0,008401

№ 72, внутренняя часть

на удалении 10 см

57,75508

57,75352

0,002701

№ 73, наружная часть

у кромки разрыва

79,10124

79,08750

0,017373

№ 74, внутренняя часть

у кромки разрыва

56,05055

56,04556

0,008903

Как видим, концентрация водорода в испытанных металлах неравномерна как по толщине, так и по поверхности. На наружной поверхности металла труб концентрация водорода значительно выше, чем на внутренней поверхности. В районе кромки разрыва концентрация водорода максимальна. С удалением от кромки разрыва концентрация водорода уменьшается.

Найденные закономерности одинаково справедливы для обоих из рассмотренных газопроводов (№ 6 – САЦ-5, № 7 – Уренгой - Петровск) независимо от их характеристик и условий эксплуатации (диаметра, толщины стенки, марки стали, срока эксплуатации, рабочего давления, климатического района, состава и влажности грунта, температуры окружающей среды, месторождения, состава газа). Это позволяет утверждать, что закономерности накопления водорода в металле труб носят универсальный характер для магистральных газопроводов.

Пятая глава посвящена анализу всех полученных результатов с точки зрения выдвинутой в первой главе гипотезы о природе и механизмах явления стресс-коррозии на магистральных газопроводах. Все положения гипотезы получают подтверждение. Некоторые положения уточнены и расширены.

Таким образом, сформулирована физическая модель стресс-коррозии МГ, основные положения которой заключаются в следующем.

1. Охрупчивание и растрескивание металла труб связаны с накоплением водорода в металле.

2. Водород проникает в металл в состоянии без электронной оболочки, то есть в виде протонов, связанных с общим электронным полем металла.

3. В такое состояние переходит атомарный водород, образованный на поверхности трубы.

4. Существует несколько механизмов образования атомарного водорода на поверхности трубы. Основным поставщиком атомарного водорода является грунтовая вода в условиях катодной защиты трубопровода.

5. Водород, проникший в металл, участвует в образовании нейтральных молекул водорода и метана, которые накапливаются в межзёренных микропорах и вызывают внутренние напряжения.

6. Одновременно в микроструктуре металла происходят процессы блокировки дислокаций, обезуглероживание, рост зерна и, в итоге, охрупчивание, зарождение и рост микротрещин.

7. Интенсивность процесса растрескивания металла ускоряется с повышением механических напряжений в стенке трубопровода.

8. Система электрохимической защиты трубопроводов не может препятствовать коррозионному растрескиванию по механизму наводороживания.

Скорость развития стресс-коррозии определяется внешними и внутренними факторами по отношению к металлу труб.

Внешние факторы определяют скорость выделения атомарного водорода на поверхности металла. К ним относятся состояние изоляционного покрытия (наличие повреждений, отсутствие адгезии), состояние поверхности металла трубы, доступность грунтовой влаги к поверхности трубы, концентрация активных веществ в грунтовой воде, кислотность (рН) среды, влажность, удельное электрическое сопротивление грунта, разность потенциалов «труба - земля».

Внутренние факторы определяют скорость процесса проникновения водорода в металл и процессов, происходящих внутри металла. К ним относятся химический состав и структура металла, а также напряженное состояние. Причём, играют свою роль как напряжения от внешних воздействий, так и внутренние напряжения, в том числе действующие на уровне кристаллов и дислокаций.

Некоторые факторы, например температура, оказывают влияние на все процессы, происходящие как вне металла, так и внутри него.

Данная физическая модель, на наш взгляд, объясняет все известные особенности этого явления. Однако, учитывая, что стресс-коррозия наблюдается давно и к настоящему времени выполнено большое количество исследований, имеет смысл проанализировать их через призму предложенной нами физической модели. Такая работа проведена в подразделе 5.3. При этом изучены работы ведущих учёных и специалистов в самых разных областях: в механике разрушения материалов (Морозов Е.М.), по металлургическим и металловедческим аспектам растрескивания сталей (Арчаков Ю.И., Василенко И.И., Мелехов Р.К., Максимчук В.П., Половников С.П.), по электрохимическим явлениям в металлах (Белоглазов С.М.), коррозионно-механической стойкости нефтегазового оборудования (Абдуллин И.Г., Гареев А.Г., Мостовой А.В.). Также изучены материалы тематических конференций по проблемам старения и диагностики трубопроводов, где представлены доклады ведущих учёных-практиков (Чувильдеев В.Н., Бокштейн Б.С., Есиев Т.С., Медведев В.Н., Кузнецов В.В., Шапиро В.Д., Сметанин Ф.Е., Кудрявцев В.В., Демаков М.В., Мирошниченко Б.И., Саргадзе В.В., Филиппов Ю.И. и др.). Критически проанализированы последние диссертационные работы, в которых затронуты вопросы стресс-коррозии МГ (Аскаров Р.М., Соловей В.О., Суховерхов Ю.Н.). Изучены также работы ведущих иностранных учёных по данной проблеме (Baker T.R., Parkins R.N., Beirne I., Delanty B., Harie B.A., Beavers J.A., Kentish P., Punter A., Fikklers A.T., Urendicek M., Lambert S. и др.).

Рассмотренные работы убедительно показывают, что все положения сформулированной выше физической модели стресс-коррозии имеют основание и не противоречат исследованиям и выводам других авторов. Более того, данная физическая модель позволяет объяснить некоторые явления и особенности, которые не могли быть объяснены авторами работ. Проблема была лишь в том, что исследования велись в разных, но узких областях знаний, независимо друг от друга. Каждый автор изучал явление со своей точки зрения, часто не обращая внимания на некоторые особенности, условия, факты из других областей. Одни исследователи строили теорию разрушения твердых тел, рассматривая тело как однородную сплошную среду (без атомов, кристаллов, без учета особенностей их взаимодействия). Другие изучали металлографические аспекты сталей и видели решение проблемы в создании специальных марок сталей. Ряд ведущих учёных изучали превращения водорода в металлах, другие пытались исключать водород, видя в нем зло, особенно в гальванотехнике. Казалось бы, эти области не имеют отношения к магистральным газопроводам, проложенным в болотах Сибири и степях Казахстана. Но если сложить полученные в этих областях знания со знаниями, накопленными в трубопроводном транспорте, то проблема стресс-коррозии МГ оказывается не такой уж сложной.

Комплексный анализ проблемы стресс-коррозии указал на ряд вопросов, которые остались практически нерассмотренными.

1. Все специалисты отмечают, что стресс-коррозия связана с низким качеством изоляционного покрытия. Однако практически нет исследований о том, каким должно быть изоляционное покрытие, какие свойства покрытия следует развивать.

2. Известно, что перепады механических напряжений ускоряют процессы деградации материалов, зарождение и развитие трещин. От перепадов напряжений материалы и конструкции устают и разрушаются. Но на магистральных газопроводах есть ещё один вид воздействия – электрический потенциал, подаваемый трубопроводам от системы электрохимической защиты. Причём, потенциал тоже испытывает перепады и гораздо более интенсивно, чем механические напряжения. Применяют даже так называемую «интенсивную технологию» обследования системы электрохимической защиты, которая предусматривает переключения СКЗ с периодичностью 15 секунд. Кроме того, случаются отключения, связанные с неполадками системы электроснабжения и ремонтом станций катодной защиты. И здесь появляются вопросы.

Что происходит при перепадах электрического потенциала? Не является ли это ускорителем каких-то процессов на границе «металл - грунт» и внутри металла? Не возникает ли при этом эффект раскачки, учитывая, что сама сталь находится в термодинамически нестабильном состоянии?

3. Магистральные газопроводы периодически подвергаются внутритрубной диагностике с применением магнитных снарядов, использующих мощные магнитные поля. После прохождения снарядов трубы остаются намагниченными. Как влияет остаточная намагниченность на процессы коррозии и стресс-коррозии?

4. После того как участки с опасными дефектами заменены на новые трубы с заводской изоляцией, трубопровод становится неоднородным по маркам стали, состоянию изоляции, напряженному состоянию (из-за отличия труб по толщине стенки), намагниченности (замененные трубы не намагничены). Как такая многофакторная неоднородность влияет на процессы?

Самым важным из обозначенных вопросов в плане борьбы со стресс-коррозией является вопрос об изоляционном покрытии. Вопрос особенно важен, учитывая, что значительная часть МГ требует замены изоляции в полевых условиях.

В шестой главе рассматриваются проблемы выбора изоляционных материалов применительно к ремонту действующих магистральных газопроводов, подверженных стресс-коррозии. Замечено, что практически во всех случаях стресс-коррозионный дефект сопутствует неудовлетворительному состоянию плёночного изоляционного покрытия. Местами адгезия полностью исчезает, и пленка легко отходит от трубы. Фактически плёночное покрытие превращается в своеобразную оболочку, внутри которой находится труба, а между трубой и оболочкой накапливается грунтовая вода. В таком случае труба не только не имеет защиту от стресс-коррозии, но частично теряет и защиту от общей и язвенной коррозии несмотря на наличие «защитного» потенциала.

В настоящее время, чтобы остановить стресс-коррозию, применяют трубы с заводской изоляцией, а стыки изолируют специальными термоусаживающимися лентами. Однако эту технологию можно применять только при строительстве новых трубопроводов или замене участков.

На старых трубопроводах борьба со стресс-коррозией сводится к диагностике, оценке обнаруженных дефектов, ликвидации обнаруженных опасных дефектов методом замены участков. Это позволяет во многих случаях избежать разрывов газопроводов, но само явление стресс-коррозии при этом не останавливается. Поэтому с каждым годом объёмы ремонта растут, вместо одних ликвидированных опасных дефектов быстро подрастает значительно большее количество других.

Для торможения явления стресс-коррозии на МГ, как минимум, необходимо заменить изношенное изоляционное покрытие, тем самым остановить доступ агрессивных веществ к поверхности металла труб. Но сначала необходимо обосновать выбор изоляционных материалов и технологию ремонта в полевых условиях. Проблема выбора материалов и технологий стоит тем более остро, что в настоящее время – время рыночных отношений и реклам - предлагается большое количество материалов с разными экзотическими названиями, сулящих решить любые проблемы. Системы стандартизации, сертификации, экспертизы в последнее время оказались заформализованными и часто не дают положительного эффекта, а становятся инструментом продвижения товаров на рынке. И в этой ситуации необходимо определиться, какие изоляционные материалы нам нужны, чтобы наиболее эффективно противостоять стресс-коррозии на действующих магистральных газопроводах, каким требованиям они должны удовлетворять. Ошибка при выборе материалов и технологий связана с тем, что не существует универсальных решений, пригодных для всех условий. Каждый материал имеет свои оптимальные условия применения. Иногда, доверяя рекламной информации, которая не отличается полнотой и глубиной, материалы и технологии применяются в неподходящих условиях, и поэтому не достигается необходимое качество покрытия. Один из таких примеров показан на рисунке 8.

Сформулированы следующие основные требования к изоляционным материалам для использования на магистральных газопроводах:

1) изоляционное покрытие должно быть применимым для механизированного нанесения в полевых условиях с помощью существующей ремонтной техники в самых разных рельефно-климатических условиях;

2) адгезия к поверхности трубы должна быть высокой и сохраняться длительное время (на всё время эксплуатации или до плановой замены изоляции);

3) отрыв пленки от поверхности трубы при всех видах механического воздействия должен происходить по когезионному механизму (по материалу изоляции); для этого адгезия должна быть больше прочности самого материала, а прочность всего покрытия в целом должна обеспечиваться защитным покрытием (оберткой);

4) материал праймера должен обладать ингибирующими свойствами и препятствовать проникновению элементов, способных выделять водород на поверхности металла трубы;

5) материал изоляции (мастика) должен обладать способностью связать молекулы воды, проникшие в материал в силу природной водопроницаемости полимеров, не дать возможность окислить металл, разложиться на атомы.

Исходя из этих требований наиболее перспективными являются изоляционные материалы асмол и Лиам. Все остальные не удовлетворяют одному или нескольким пунктам требований.

В работе выполнен ряд тонких экспериментов по изучению закономерностей взаимодействия системы «металл - асмол» с применением методов металлографии, оптической и электронной микроскопии, рентгеноспектрального анализа. Исследования привели к следующим результатам.

1. Асмол сам по себе обеспечивает надёжную изоляцию металла от агрессивных составляющих грунтовой воды.

2. За счёт химического взаимодействия с металлом асмол образует дополнительную защитную пленку из продуктов реакции. Адгезионная прочность этой пленки составляет не менее 1,8 МПа и не снижается со временем.

3. Под влиянием асмола подповерхностный слой металла претерпевает благоприятные с точки зрения коррозионной стойкости изменения: растворяется цементит и насыщается углеродом, снижается энергетическая неоднородность, повышаются пластичность и трещиностойкость.

4. С течением времени защитные свойства изоляционного покрытия на основе асмола не снижаются, а некоторые важнейшие показатели (например адгезия) повышаются.

Таким образом, благодаря высокой адгезии к поверхности трубопровода, основанной на химическом взаимодействии с металлом, а также высокой технологичности в трассовых условиях изоляционные материалы на основе асмола могут быть успешно использованы для переизоляции МГ.

Седьмая глава посвящена методам контроля, оценки и торможения стресс-коррозии.

Очевидно, что необходимы методы в нескольких направлениях:

  • методы диагностики, позволяющие выявлять и контролировать процессы, происходящие как в инкубационный период, так и в период роста стресс-коррозионных дефектов;
  • расчётные методы, позволяющие оценивать реальную опасность произошедших изменений и накопленных дефектов;
  • методы торможения стресс-коррозии в инкубационный период;
  • методы торможения роста дефектов стресс-коррозии.

Исходя из полученных результатов предложено дополнить комплекс известных методов (электрометрические измерения, внутритрубная диагностика, шурфовые обследования) методом магнитной локации. Совместная обработка данных, приведённых к единой системе отсчёта, может быть весьма полезной.

Методы торможения стресс-коррозии в инкубационный период сводятся к исключению водорода из цепи событий. Для этого предлагается использовать уникальные качества изоляционных материалов на основе асмола.

На этапе роста трещин способы торможения сводятся к разгрузке дефектных участков путём снижения нагрузок или установки ремонтных муфт.

Расчётные методы предлагается дополнить следующими формулами, учитывающими изменение свойств металла труб при стресс-коррозии и множественный характер трещин.

Основой расчётов на прочность являются компоненты номинального напряжённого состояния, направленные в кольцевом и продольном направлениях, которые определяются по известным формулам.

Предельное напряжение, которое приводит к разрушению трубы с дефектом, определяется по формуле

                               ,                                (2)

где  s – толщина стенки;  h – максимальная глубина трещин;  σВ – предел прочности металла трубы;  αтр  – предел трещиностойкости металла трубы, который приближённо оценивается по рисунку 12 или по следующей формуле:

, где

при δ5  > 0,2 ;

  при δ5  < 0,2 .

(3)

Здесь δ5 – относительное удлинение 5-кратных образцов, определяемое стандартными испытаниями. Теоретическое обоснование выбора величины    приводится в Приложении Б, где рассмотрена задача о напряженном состоянии участка стенки трубопровода с системой параллельных трещин (рисунок 13).

Безопасный уровень напряжений определяют по найденному значению σ* с учётом коэффициентов надежности или коэффициента запаса прочности.

Безопасные (допустимые) значения рабочего давления  Р(доп)  и  радиуса изгиба  R(доп)  определяются по следующим формулам.

Если трещины ориентированы в продольном направлении:

; R(доп)  не зависит от дефекта.                (4)

Если трещины ориентированы в кольцевом направлении:

; .        (5)

Здесь  Е, μ, β - модуль упругости стали, коэффициент Пуассона, коэффициент линейного температурного расширения стали соответственно; Δt  – отклонение температуры трубопровода по отношению к нейтральному состоянию (когда нет температурных напряжений);

.                        (6)

Вывод этих формул приведён в Приложении В.

В области    рассчитывать прочность не имеет смысла; такие трещины не могут быть допущены ни при каких условиях.

Рисунок 12 – Определение параметра  αтр

Рисунок 13 – Расчётная схема стресс-коррозионного дефекта

При определении остаточного ресурса магистрального газопровода, подверженного стресс-коррозии, необходимо учитывать следующие моменты.

Процесс развития стресс-коррозии состоит из двух периодов: инкубационного периода и периода развития трещин. Переход от инкубационного периода к периоду роста трещин практически всегда неизвестен. Он зависит от большого количества неконтролируемых факторов. Поэтому полагаться на оценку этого момента для практического использования бессмысленно и небезопасно.

В соответствии со строительными нормами, на магистральных газопроводах трещины являются недопустимыми дефектами. Это вполне оправданное положение, ибо на скорость роста трещины влияет также много факторов с неизвестными характеристиками. Поэтому с точки зрения безопасности правильно было бы не ждать роста трещин до критического уровня, а ликвидировать их по мере обнаружения.

Методы диагностики магистральных газопроводов недостаточно развиты для того, чтобы на их основе строить достаточно точные прогнозные оценки, особенно по ресурсу участков, подверженных стресс-коррозии. Тот факт, что внутритрубная диагностика не показала стресс-коррозионные дефекты, ещё никак не означает, что таких дефектов нет. Поэтому необходимо исходить из того, что дефекты существуют, особенно на тех газопроводах, срок эксплуатации которых превышает 20 лет.

В случаях, когда невозможно строить расчёты с приемлемой точностью, положительный эффект может дать только эмпирический подход. При этом рекомендуется исходить из следующих положений:

  • с увеличением рабочего давления остаточный ресурс уменьшается;
  • если рабочее давление достигает предельного (разрушающего) уровня  Р*, соответствующего предельному напряжению σ*, то происходит моментальное разрушение, что означает, что остаточный ресурс равен нулю;
  • если рабочее давление равно допустимому давлению  Р(доп), то остаточный ресурс равен, как минимум, одному году. Это имеет обоснование, так как при определении  Р(доп)  закладывается двукратный запас прочности;
  • если давления нет, то рост трещины не происходит. Следовательно, остаточный ресурс становится бесконечным (условно).

Эти положения выражаются следующей эмпирической формулой:

                       ,  лет.                                (7)

Ввиду больших разбросов параметров прогнозом остаточного ресурса следует пользоваться в пределах не более 5 лет. После этого необходимо выполнить повторные обследования и оценку.

Прогноз остаточного ресурса рекомендуется проводить для стресс-коррозионных дефектов глубиной  .  Для дефектов больших размеров следует считать ресурс исчерпанным.

Результаты исследований, выполненных в рамках настоящей работы, позволили разработать и предложить для практического применения стандарты по контролю, оценке и торможению стресс-коррозии на магистральных газопроводах Акционерного общества «Интергаз Центральная Азия».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Впервые сформулирована полная физическая модель стресс-коррозии магистральных газопроводов, позволяющая понять и объяснить все наблюдаемые особенности и закономерности их разрушения.

Согласно данной физической модели, ключевым элементом, определяющим развитие стресс-коррозии, является атомарный водород, который генерируется на поверхности металла труб и внедряется в металл в местах нарушения изоляционного покрытия.

2. Установлено, что стресс-коррозия в своём развитии проходит четыре этапа: инкубационный, зарождение и рост микротрещин, развитие и рост трещин, собственно разрушение газопровода.

Инкубационный период связан с внедрением атомов водорода в глубь металла, наводороживанием и обезуглероживанием перлитной составляющей структуры, ростом зёрен, выделением молекулярного водорода и метана, накоплением газов и ростом давления в микрополостях, ростом внутренних напряжений, блокировкой дислокаций новыми образованиями, охрупчиванием металла труб.

Зарождение и рост микротрещин связаны с разрывами связей между зёрнами структуры, дальнейшим накоплением газов, объединением микротрещин, ростом трещин до размеров, фиксируемых методами диагностики.

Развитие трещин происходит за счёт действия внутренних и внешних сил (рабочего давления, температуры, циклики, вибрации), а также продолжения и ускорения всех процессов, характерных для двух предыдущих этапов.

3. На основе данной физической модели установлено, что интенсивность генерации атомарного водорода на поверхности металла труб зависит от качественного состояния изоляционного покрытия и режима работы системы электрохимической защиты. При температурах, характерных для подземных газопроводов, атомарный водород не выделяется при качественном изоляционном покрытии и при низких защитных потенциалах. С повышением защитного (отрицательного) потенциала на трубе интенсивность выделения атомарного водорода из почвенной влаги и воды усиливается.

4. Атомарный водород проникает в металл в виде протонного газа, который образуется в результате передачи валентных электронов водорода электронному газу металла. Молекулярный водород при низких температурах, характерных для магистральных газопроводов, не может самостоятельно проникать внутрь металла, поэтому не может вызывать стресс-коррозию.

5. Процесс внедрения водорода в металл ускоряется при увеличении растягивающих напряжений. Предложено ввести в обиход новое понятие  «предел стресс-коррозии металла», которое характеризует тот порог, начиная с которого заметно ускоряется стресс-коррозия; ниже этого уровня стресс-коррозия практически не происходит. Этим объясняется тот факт, что на магистральных газопроводах стресс-коррозия активно развивается, на других трубопроводах не наблюдается (из-за низкого уровня напряжений по отношению к пределу стресс-коррозии).

6. Экспериментально исследовано содержание водорода в металле труб, разрушенных по механизму стресс-коррозии. Установлено, что в районе поражения стресс-коррозией концентрация водорода в металле неравномерна как по площади поверхности, так и по толщине стенки трубы. На наружной поверхности концентрация водорода значительно выше, чем на внутренней поверхности. В районе кромки разрыва концентрация водорода максимальна, с удалением от кромки разрыва – уменьшается. Закономерности накопления водорода в металле труб носят универсальный характер для всех магистральных газопроводов независимо от регионов прокладки.

7. Впервые исследованы закономерности взаимовлияния параллельных трещин, входящих в состав стресс-коррозионного дефекта. Установлено, что каждая отдельная трещина стремится снизить коэффициент интенсивности напряжений на всех других трещинах. Поэтому сеть параллельных трещин менее опасна, чем одиночная трещина того же размера. На основе полученных результатов сформулированы критерии прочности применительно к стресс-коррозионному дефекту.

8. Предложен способ остановки стресс-коррозии на магистральных газопроводах за счёт восстановления изоляционного покрытия с применением новых материалов, обладающих химической активностью и ингибирующими свойствами. Одними из таких материалов являются мастика асмол и созданная на его основе лента Лиам. Показано, что данные материалы обладают рядом достоинств: адгезия со временем повышается; образуется дополнительная защитная пленка из продуктов взаимодействия металла с асмолом; подповерхностный слой металла изменяет состав и структуру, что повышает коррозионную стойкость. Данное покрытие исключает генерацию атомарного водорода и останавливает все процессы, приводящие к стресс-коррозии.

Основные результаты работы опубликованы в следующих  научных трудах:

Статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК

  1. Кудакаев С.М., Уаман Ф.Ф., Аскаров Г.Р., Аминев Ф.М., Файзуллин С.М., Аскаров Р.М., Климов П.В. Анализ научных и нормативно-технических источников по отбраковке линейной части магистральных газопроводов и предложения по их развитию // Обзорная информация. Серия «Транспорт и подземное хранение газа» (приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности»). – М.: ИРЦ «Газпром», 2005. – С. 55-61.
  2. Климов П.В., Бердин Н.К., Худяков М.А., Гареев А.Г. Оценка опасности эксплуатации газопровода Средняя Азия – Центр с поверхностными дефектами эллиптического типа методом конечных элементов // Нефтегазовое дело. – 2006. – URL: httр://www.ogbus.ru/authors/Klimov/Klimov_3.pdf.
  3. Климов П.В. Анализ нормативно-технической базы в области промышленной безопасности магистральных газопроводов Республики Казахстан // Нефтегазовое дело. – 2006. – URL: httр://www.ogbus.ru/authors/Klimov/Klimov_1.pdf.
  4. Климов П.В. Проявление КРН на газопроводах Республики Казахстан // Нефтегазовое дело. – 2006. – URL: httр://www.ogbus.ru/authors/Klimov/Klimov_2.pdf.
  5. Шуланбаева Л.Т., Гумеров А.Г., Климов П.В., Сунагатов М.Ф. Решение проблемы защиты магистральных газопроводов от стресс-коррозии // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. – 2009. - Вып. 4 (78). – С. 67-73.
  6. Лихушин А.М., Рубан Г.Н., Нифантов В.И., Исхаков А.Я., Климов П.В., Алиев Б.Ж., Калиев И.С. Новые подходы к восстановлению герметичности заколонного пространства скважины // НТЖ «Газовая промышленность». - 2010. – № 12. – С. 66-69.
  7. Гареева О.А., Худяков М.А., Климов П.В., Хажиев А.Д. Моделирование коррозионного растрескивания магистральных газопроводов // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. – 2010. - Вып. 1 (79). – С. 87-92.
  8. Гареев А.Г., Гареева О.А., Гараев И.Г., Климов П.В. Конструктивные недостатки применения металлопластмассовых труб на промыслах // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. – 2010. - Вып. 1 (79). – С. 99-103.
  9. Сунагатов М.Ф., Климов П.В., Гумеров А.К., Шафиков Р.Р. Стресс-коррозия магистральных газопроводов и человеческий фактор // НТЖ «Территория нефтегаз». - 2010. – № 8. – С. 32-36.
  10. Сунагатов М.Ф., Климов П.В., Гумеров А.К. Влияние водорода на характер разрушения трубопроводов // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. – 2010. - Вып. 3 (81). – С. 35-42.
  11. Сущев С.П., Ларионов В.И., Козлов М.А., Климов П.В. Численное моделирование напряжённо-деформированного состояния трубопровода в зоне продольного оползня // НТЖ «Территория нефтегаз». - 2011. – № 6. - С. 102-107.
  12. Сущев С.П., Ларионов В.И., Климов П.В., Идрисова Я.Р. Расчёт радиуса изгиба трубопровода по результатам обследования трассы // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» /  ИПТЭР. – 2011. - Вып. 3 (85). – С. 137-143.
  13. Климов П.В. Исследование содержания водорода в металле труб магистральных газопроводов // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. – 2011. - Вып. 4 (86). – С. 68-73.
  14. Валекжанин Д.Ю., Климов П.В., Гумеров А.К., Гумеров К.М., Ямалеев К.М. Механика развития стресс-коррозионных трещин на магистральных газопроводах // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. – 2011. - Вып. 4 (86). – С. 87-94.

Монография

  1. Климов П.В. и др. Исследование и разработка методов торможения стресс-коррозии на примере магистральных газопроводов Средняя Азия – Центр / П.В. Климов, А.К. Гумеров, Р.Н. Кунафин. – СПб.: ООО «Недра», 2011. – 228 с.

Патенты

  1. Пат. 15177 РК. Способ газопламенного напыления металлических порошков / П.В. Климов, В.В. Поветкин, А.А. Байшуаков. - 2003/0581.1; Заявлено 28.04.2003.
  2. Пат. 14999 РК, МПК В 08 В 9/02, В 08 В 9/023, В 08 В 5/00, В 24 С 3/00, В 24 С 5/00. Способ очистки поверхности труб и устройство для его осуществления / П.В. Климов, А.А. Байшуаков, В.В. Поветкин. – 2003/0627.1; Заявлено 12.05.2003; Опубл. 15.11.2004. Бюл. 11.
  3. Пат. 20249 РК, МПК F 04 D 27/02. Устройство для определения наличия помпажа газоперекачивающего агрегата / В.П. Вахненко, Е.И. Афанасенко, Т.А. Адилов, А.Т. Бекебаев, А.А. Байшуаков, П.В. Климов, А.Ф. Сидоровнин. – 2006/1235.1; Заявлено 10.11.2006; Опубл. 17.11.2008. Бюл. 11.
  4. Пат. 21059 РК, МПК F 04 D 27/02. Способ определения наличия помпажа газоперекачивающего агрегата / В.П. Вахненко, Е.И. Афанасенко, Т.А. Адилов, А.Т. Бекебаев, А.А. Байшуаков, П.В. Климов, А.Ф. Сидоровнин. – 2006/1236.1; Заявлено 10.11.2006; Опубл. 15.04.2009. Бюл. 4.

Публикации в иностранных научных изданиях

  1. Lubomirsky M., Kurz R., Klimov P., Mokhatab S. Station Configuration Impacts Availability, Fuel Consumption and Pipeline Capacity (Part 1) // Pipeline & Gas Journal. - January, 2010. – P. 48-56.
  2. Lubomirsky M., Kurz R., Klimov P., Mokhatab S. Station Configuration Impacts Availability, Fuel Consumption and Pipeline Capacity (Part 2) // Pipeline & Gas Journal. - February, 2010. – P. 38-44.

Другие публикации по теме диссертации

  1. Климов П.В., Гареев А.Г., Кудакаев С.М. Внутритрубная диагностика линейной части магистральных газопроводов // Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья. Тез. докл. научн.-практ. конф. 19 мая 2004 г. – Уфа, 2004. – С. 45.
  2. Климов П.В., Кунафин Р.Н. Отбраковка труб с дефектами КРН по результатам внутритрубной дефектоскопии // Трубопроводный транспорт - 2005. Тез. докл. Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2005. – С. 87-89.
  3. Климов П.В., Толумбаев А.З. Концепция поддержания и повышения эксплуатационной надежности и безопасности линейной части магистральных газопроводов // Эффективные решения по реконструкции действующих магистральных газопроводов. Матер. Междунар. практ. конф. - Алматы: Изд-во ТОО «ИК «Казгипронефтетранс», 2005. – С. 118-121.
  4. Климов П.В., Толумбаев А.З., Васильев В.Ф. Концепция энергосбережения в АО «Интергаз Центральная Азия» // Эффективные решения по реконструкции действующих магистральных газопроводов. Матер. Междунар. практ. конф. - Алматы: Изд-во ТОО «ИК «Казгипронефтетранс», 2005. –  С. 58-60.
  5. Климов П.В., Гареев А.Г. Особенности коррозионного растрескивания магистральных газопроводов Республики Казахстан // Трубопроводный транспорт – 2005. Тез. докл. Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. - Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2005. – С. 209-211.
  6. Климов П.В., Гареев А.Г. Коррозионные повреждения газопроводов Республики Казахстан // Проблемы строительного комплекса России. Матер. X Междунар. научн.-техн. конф.– Уфа: УГНТУ, 2006. - Т. II. –  С. 234-235.
  7. Климов П.В. Коррозия газопроводов Республики Казахстан // Коррозия металлов, предупреждение и защита. Тез. докл. конф. в рамках Инновационно-промышленного форума. – Уфа: Промэкспо, 2006. – С.103-104.
  8. Климов П.В. Условия пролегания магистральных газопроводов Республики Казахстан // Трубопроводный транспорт – 2006. Тез. докл. Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. / Редкол.: А.М. Шаммазов и др. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. – С. 56-57.
  9. Климов П.В., Гареев А.Г. Особенности коррозионного растрескивания магистральных газопроводов Республики Казахстан // Трубопроводный транспорт - 2006. Тез. докл. Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. / Редкол.: А.М. Шаммазов и др. - Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. - С. 58-60.
  10. Климов П.В., Гареев А.Г. Моделирование язвенного поражения магистральных газопроводов Республики Казахстан // Трубопроводный транспорт – 2006. Тез. докл. Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. / Редкол.:  А.М. Шаммазов и др. - Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. – С. 60-62.
  11. Гареев А.Г., Климов П.В., Гареева О.А. Коррозионно-механические разрушения магистральных газопроводов Республики Казахстан // Инновационная деятельность предприятий по исследованию, обработке и получению современных конструкционных материалов и сплавов. Сб. докл. Междунар. научн. конф. 26-27 ноября 2008 г. (Орск, ОГТИ). – М.: Машиностроение, 2009. – С. 472-483.
  12. Климов П.В., Гумеров А.Г., Гумеров А.К. О механизме стресс-коррозии трубопроводов // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. Девятой Всеросс. научн.-практ. конф. 21 октября 2009 г. – Уфа, 2009. – С. 147-148.
  13. Климов П.В., Гумеров А.Г., Гумеров К.М. О пределе стресс-коррозии металлов // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. Девятой Всеросс. научн.-практ. конф. 21 октября 2009 г. – Уфа, 2009. –  С. 149-150.
  14. Климов П.В. Предел стресс-коррозии металлов // Трубопроводный транспорт – 2009. Матер. V Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. / Редкол.: А.М. Шаммазов и др. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009. – С. 183-185.
  15. Климов П.В. О коррозионном растрескивании трубопроводов под напряжением // Трубопроводный транспорт – 2009. Матер. V Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. / Редкол.: А.М. Шаммазов и др. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009. – С. 185-187.
  16. Любомирский М., Курц Р., Климов П., Кульжанов Ж. Эффективность использования топлива, система готовности газопровода и конфигурация компрессорной станции // НТЖ «Газотурбинные технологии». – 2009. –  № 10. – С. 8-12.
  17. Климов П.В., Сунагатов М.Ф. Механизмы защиты магистральных газопроводов от стресс-коррозии // Проблемы строительного комплекса России. Матер. XIV Междунар. научн.-техн. конф. при XIV специализированной выставке «Строительство. Коммунальное хозяйство. Энергосбережение – 2010». – Уфа: УГНТУ, 2010. – Т. 2. – С. 30-33.
  18. Климов П.В. Способы остановки стресс-коррозии на газопроводах // Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Проблемы и методы рационального использования нефтяного попутного газа. Матер. научн.-практ. конф. 26 мая 2010 г. – Уфа, 2010. - С. 238-239.
  19. Климов П.В. Защита магистральных газопроводов от стресс-коррозии // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. Десятой Всеросс. научн.-практ. конф. 20 октября 2010 г. – Уфа, 2010. – С. 211-212.
  20. Климов П.В. Исследование наводораживания металла труб при стресс-коррозии // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. Десятой Всеросс. научн.-практ. конф. 20 октября 2010 г. – Уфа, 2010. – С. 213-214.
  21. Климов П.В. Роль изоляционного покрытия в стресс-коррозии магистральных газопроводов // Трубопроводный транспорт – 2010. Матер. VI Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. / Редкол.: А.М. Шаммазов и др. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. – С. 58-60.
  22. Климов П.В., Кунафин Р.Н., Гумеров К.М. Наводораживание металла труб при стресс-коррозии // Трубопроводный транспорт – 2010. Матер. VI Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. / Редкол.: А.М. Шаммазов и др. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. – С. 60-61.
  23. Шафиков Р.Р., Климов П.В. Характер стресс-коррозии в области сварного стыка труб // Трубопроводный транспорт – 2010. Матер. VI Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. / Редкол.: А.М. Шаммазов и др. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. – С. 134-136.
  24. Люгай Д.В., Рубан Г.Н., Нифантов В.И., Лихушин А.М.,  Климов П.В., Алиев Б.Ж., Калиев И.С. Опыт рационального использования технической диагностики скважин для повышения эксплуатационной безопасности ПХГ «Бозой» (Республика Казахстан) // Обеспечение эксплуатационной безопасности объектов подземного хранения газа. Тез. докл. 2-й Междунар. конф. 25-26 мая 2010 г. (Германия, Лейпциг). - С. 27-28.
  25. Климов П.В., Сунагатов М.Ф., Гумеров А.К. Оценка прочности участка трубопровода с дефектом КРН // Проблемы строительного комплекса России. Матер. XV Междунар. научн.-техн. конф. – Уфа: УГНТУ, 2011. – Т. 2. - С. 30-31.
  26. Климов П.В., Сунагатов М.Ф. Измерение содержания водорода в металле труб // Проблемы строительного комплекса России. Матер. XV Междунар. научн.-техн. конф. – Уфа: УГНТУ, 2011. - Т. 2. – С. 36-37.
  27. Климов П.В. Водород в металле труб газопроводов // Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. Междунар. научн.-практ. конф. 25 мая 2011 г. – Уфа, 2011. – С. 158-159.
  28. Климов П.В., Гумеров А.К. К оценке прочности трубопровода с дефектом «коррозионное растрескивание под напряжением» // Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. Междунар. научн.-практ. конф. 25 мая 2011 г. – Уфа, 2011. – С. 250-252.
  29. Климов П.В., Валекжанин Д.Ю. Некоторые особенности развития стресс-коррозионных трещин // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. XI Всеросс. научн.-практ. конф. 19 октября 2011 г. – Уфа, 2011. – С. 179-180.
  30. Гумеров А.К., Климов П.В. Физическая модель стресс-коррозии магистральных газопроводов // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. XI Всеросс. научн.-практ. конф. 19 октября 2011 г. – Уфа, 2011. – С. 195-206.
  31. Климов П.В., Валекжанин Д.Ю. Роль водорода в стресс-коррозии магистральных газопроводов // Трубопроводный транспорт – 2011. Матер. VII Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. / Редкол.: А.М. Шаммазов и др. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. – С. 44-47.

Фонд содействия развитию научных исследований.

Подписано к печати _______.  Бумага писчая.

Заказ № ____.  Тираж 100 экз.

Ротапринт ГУП «ИПТЭР». 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

 



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

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.