WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КИРЕЕВ ДАМИР МУНИРОВИЧ ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАЗВЕТВЛЕННОЙ СЕТИ ПОДЗЕМНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль) Научные руководители:

доктор технических наук профессор И.Г. Абдуллин кандидат технических наук доцент С.Н. Давыдов Уфа 2002 2 СОДЕРЖАНИЕ С ВВЕДЕНИЕ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 4 ИССЛЕДОВАНИЯ 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ АВАРИЙНЫХ 7 ОТКАЗОВ ТРУБОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ 1.1 Особенности сооружения и эксплуатации внутризаводских 11 трубопроводных систем 1.1.1 Водопроводные сети 12 1.1.2 Тепловые сети 14 1.1.3 Газовые сети 20 1.2 Основные закономерности коррозионных процессов и методы 23 защиты от коррозии городских трубопроводных систем 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 36 2.1 Методика коррозионных изысканий 36 2.2 Методика электрохимических исследований коррозионного 37 поведения материала сильфонного компенсатора тепловых перемещений 2.3 Методика проведения малоцикловых коррозионных испыта- 40 ний 2.4 Методика определения эффективности активатора протектор- 43 ной защиты 2.5 Методика микроструктурных исследований 49 3. ВЫБОР КРИТЕРИЕВ ОЧЕРЕДНОСТИ И МЕТОДОВ 50 ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ РАЗВЕТВЛЕННОЙ СЕТИ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ 76 ОТВАЛА ГОРНО-РУДНОГО КОМБИНАТА В КАЧЕСТВЕ ОСНОВЫ 3 АКТИВАТОРА ПРИ ПРОТЕКТОРНОЙ ЗАЩИТЕ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ КОРРОЗИИ 5. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ВИДОВ КОРРОЗИОННО- 88 МЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ СИЛЬФОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ ТЕПЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ИЗ СТАЛЕЙ ТИПА 18-10 (18-9) ТЕПЛОПРОВОДОВ КАНАЛЬНОЙ ПРОКЛАДКИ ВЫВОДЫ 107 ЛИТЕРАТУРА 108 ПРИЛОЖЕНИЕ 119 4 Введение Современные предприятия нефтегазовой отрасли представляют собой сложные комплексы, эффективность работы которых во многом определяется безопасностью эксплуатации технологических трубопроводных систем, зависящей от их эксплуатационной надежности и долговечности. К группе представительных объектов такой категории следует отнести водоводы, теплопроводы, газопроводы, гибкие металлорукова и компенсаторы, которые согласно Федеральному закону от 21 июля 1997 г. № 116-Ф3 "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" отнесены к опасным производственным объектам. Последние в силу своего функционального назначения в условиях эксплуатации подвергаются одновременному воздействию статических и циклически изменяющихся силовых факторов (внутренних и внешних), коррозионных внешних (грунтовых) и внутренних (транспортируемых) сред. Сложность условий работы подземных технологических трубопроводных систем, наряду с их большой протяженностью и густотой разветвлённых сетей, усугубляется наличием большого количества запорной и регулирующей арматуры, сочленёниями труб различного диаметра, трассировкой трубопроводов под проезжими частями автомобильных дорог и пешеходными переходами, что создает дополнительные трудности при проведении ремонтновосстановительных работ. Существенным так же является наличие в некоторых случаях близко расположенных к исследуемым объектам рельсовых путей электрифицированного транспорта с сопутствующими полями блуждающих токов.

Несмотря на развитие методов и средств обеспечения промышленной безопасности объектов нефтегазового комплекса и достигнутые при этом успехи, количество аварий и инцидентов на трубопроводных системах и связанные с ними экологические проблемы техногенного характера сохраняются на высоком уровне. Это свидетельствует о необходимости дальнейшего их совершенствования, в том числе в части антикоррозионной защиты трубопроводов.

Ситуация на сегодняшний день такова, что значительная часть трубопроводных систем (до 50 – 65 %) исчерпала установленный ресурс и вступает в период интенсификации потока отказов. При этом следует отметить, что одной из основных причин высокой аварийности технологических трубопроводных систем являются коррозионные повреждения (по литературным данным до 30 % от общего количества аварий). Проблема усугубляется еще и тем, что по условиям эксплуатации трубопровод, как правило, воспринимает одновременное воздействие механических нагрузок (деформаций) и коррозионно-активных сред. Такое совместное воздействие может вызвать ускоренное коррозионномеханическое разрушение трубопроводов в виде общей механохимической коррозии, коррозионного растрескивания, коррозионной усталости и др., которое значительно интенсифицируется под влиянием полей блуждающих токов.

В связи с изложенным проблема обеспечения безопасной эксплуатации технологических трубопроводных систем во многом становятся проблемой повышения их коррозионной стойкости и коррозионно-механической прочности, совершенствования методов защиты от коррозии и является, на взгляд автора, актуальной и требует разработки превентивных методов и средств ее повышения.

Несмотря на достигнутые успехи в деле повышения промышленной безопасности и повышения долговечности разветвленных технологических трубопроводных систем на основе совершенствовании их коррозионной стойкости и корозионно-механической прочности, некоторые вопросы остаются открытыми и решаются в данном диссертационном исследовании.

Таким образом, целью работы является разработка методов и средств обеспечения долговечности и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов на основе повышения их коррозионной стойкости, коррозионномеханической прочности и эффективности активных методов электрохимической защиты от коррозии Поставленная цель в диссертационном исследовании достигается путем решения следующих основных задач:

1. На основе анализа статистики и природы аварийных отказов разветвленных сетей технологических трубопроводов в условиях подземной коррозии разработать критерии опасности их эксплуатации для установления очередности проведения противокоррозионных мероприятий с обоснованным выбором методов и средств, направленных на повышение их долговечности и промышленной безопасности.

2. В целях обеспечения безопасной эксплуатации электрозащищенных трубопроводных систем и других подземных металлоконструкций исследовать возможность применения минералосодержащих компонентов отвала горнорудного комбината в качестве активирующей составляющей материала протектора для повышения эффективности протекторной защиты.

3. В целях обеспечения безопасной эксплуатации. сильфонных компенсаторов тепловых и монтажных перемещений технологических трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях воздействия циклических нагрузок и коррозионно-активных сред, в том числе в поле блуждающих токов, выявить превалирующие причины их разрушений и разработать рекомендации по повышению их долговечности.

Решение задач диссертационной работы осуществлялось в рамках госбюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских работ совместно с предприятиями «Уфаводоканал», «Подземметаллзащита» АООТ «Газ-Сервис», УАП «Гидравлика» и «Башкирэнерго».

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ АВАРИЙНЫХ ОТКАЗОВ ТРУБОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ Россия является одной из крупнейших держав в мире располагающей разветвленной сетью трубопроводных систем по которым транспортируется сырье, обеспечивающая надежную работу объектов нефтегазового комплекса.

Так общая протяженность водопроводных сетей составляет около 270 тыс.

км., в настоящее время находится в эксплуатации примерно 20 тыс. км. магистральных теплопроводов. Кроме того, имеется большая сеть газопроводов составляющая порядка 150 тыс. км, обеспечивающих непрерывный технологический процесс производства в нефтехимической и нефтегазовой промышленности [76, 115].

Промышленная безопасность объектов нефтегазового комплекса в значительной степени определяется безаварийной работой технологических трубопроводных систем к числу которых относятся теплопроводы, газопроводы и теплопроводы, имеющие наиболее разветвленную сеть. Данные трубопроводные системы согласно Федеральному закону от 21 июля 1997 г. № 116-Ф3 "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" отнесены к опасным производственным объектам. Все они представляют сложные инженерные сооружения, которые работают в тяжелых условиях комплексного воздействия механических нагрузок, температуры перекачиваемой и окружающей среды. Обеспечение высокой надежности трубопроводов является главной задачей как в процессе их строительства и монтажа, так и в процессе их эксплуатации.

Проблема промышленной безопасности усугубляется резким старением основного металлофонда и моральным износом, совершенно недостаточной степенью возобновляемости и реновации. Только по данным Башкирского управления Госгортехнадзора России на предприятиях нефтяной и газовой промышленности из 24047 км промысловых трубопроводов 44.6 % находятся в эксплуатации более 15 лет. Этим обусловлено большое ежегодное количество порывов трубопроводов (в 1998 г. – 2259). На объектах котлонадзора, по этим же данным, более половина трубопроводов пара и горячей воды имеют наработку свыше паркового ресурса. Та же тенденция наблюдается на объектах газоснабжении. Износ основных фондов предприятий газоснабжения достаточно высокий, что отрицательно сказалось на обеспечении безаварийной работы.

Изношенность газопроводов на ОАО «Газ-сервис» составляет - 31 %, по предприятиям тепловых сетей - 45 % [92, 115].

Так по данным Госгортехнадзора России распределение аварийности на магистральных трубопроводах за 1992 – 2000 гг. составило 493. Основными причинами явились:

- 34,7% - внешние физические воздействия на трубопроводы (в основном землеройной и гусеничной техникой;

- 24,7% - нарушение норм и правил производства работ при строительстве, отступление от проектных решений;

- 23,5% - коррозионные повреждения труб, запорной и регулирующей арматуры;

- 12,4% - нарушение технических условий при изготовлении труб и оборудования;

- 4,7% - ошибочные действия эксплуатационного и ремонтного персонала [76].

Как видно из статистики, одной из основных причин высокой аварийности магистральных трубопроводных систем является коррозионные повреждения.

Наибольшие потери от коррозии несут топливно-энергетический комплекс(ТЭК) - 20 %, сельское хозяйство – 20 %, химия и нефтехимия - 15 %:, металлообработка – 5 %, прочие – 30 % [92].

В настоящее время вопросам электрохимической защиты от коррозии подземных металлических сооружений уделяется все более возрастающее внимание. Однако практика показывает, что количество аварийных отказов по причине коррозионных разрушений стальных подземных трубопроводов не уменьшается и, зачастую, возрастает, несмотря на значительный объём противокоррозионных мероприятий.

Об этом свидетельствуют также данные аварийности на трубопроводах системы нефтесбора ТПП «Когалымнефтегаз» [48].

Таблица 1.Аварийность на трубопроводах системы нефтесбора ТПП «Когалымнефтегаз» (данные 1996-1997гг.) Показатель Значения Количество аварий в том числе из-за коррозии, шт. Замазучено территории, кв. м Потери нефти от простоя, т Количество разлитой нефти, Затраты на ликвидацию аварии, млн. руб. Экологический ущерб, млн. руб. Общая сумма ущерба, млн. руб. Например, в г. Уфе в период с 1990 по 1994 годы по причине коррозии было зафиксировано около 654 аварий водоводов, протяжённость которых составляет около 41801 м, в период с 1976 по 1989 годы произошло 156 коррозионных отказов теплопроводов, причём более половины (98) из этих отказов пришлось на период с 1986 по 1989 годы [79].

Одним из основных видов аварийных отказов трубопроводных систем, как показывает анализ, является подземная коррозия. Коррозионный отказ ведёт не только к потере труб на повреждённом участке, к затратам на ремонтновосстановительные работы, к потере транспортируемого продукта, но и к значительно большим потерям, связанным с перебоями в снабжении промышленных предприятий и населённых пунктов газом, теплом, водой и т.д. [5, 8, 9, 14, 24 42, и др.].

Сложность и своеобразие протекания коррозии подземных металлических трубопроводов обусловлены особыми условиями подземной среды, где взаимодействуют атмосфера, биосфера, литосфера и гидросфера. Подземные трубопроводы подвержены воздействию большого числа изменяющихся химических, физических и биологических факторов. Совокупность воздействия этих переменных факторов и определяет коррозионное воздействие среды на подземные металлические сооружения. Сложность взаимодействия этих переменных во времени факторов приводит к тому, что тот или иной из них при различных сочетаниях с другими может не только действовать с различной интенсивностью, но и даже изменять направление действия, т.е. в одном случае может ускорить, а в другом - затормозить коррозионный процесс. Поэтому во многих случаях интенсивность и характер процесса подземной коррозии не постоянны во времени.

Интенсивную коррозию подземных металлических сооружений могут вызвать блуждающие токи, источниками которых являются электрифицированные железные дороги, городской трамвай, метрополитен, линии электропередачи и др. На трубопроводы иногда натекает ток силой в сотни ампер, а стекать он может при изолированном трубопроводе лишь с мест повреждений изоляции, поэтому плотности стекающих токов в отдельных случаях могут быть очень велики. Коррозионные процессы, вызываемые блуждающими токами, накладываются на процессы, обусловленные почвенной коррозией. Совпадение анодных зон коррозионных пар и блуждающих токов ведет к усилению коррозии. Потенциал подземного сооружения зависит от соотношения интенсивностей почвенной коррозии и коррозии, вызываемой блуждающими токами, и взаимного расположения анодных и катодных зон этих двух процессов [42, 44, 60, 62, 70, 106, 110, 112].

В настоящее время всё большее внимание уделяется проблеме обеспечения технической и экологической безопасности потенциально опасных конструкций в связи с их старением и коррозией [4, 45, 79, 92]. К числу этих конструкций можно отнести технологические трубопроводные системы, поскольку их отказ может явиться причиной транспортных аварий и несчастных случаев.

Замечено, что наиболее высокой аварийностью обладают водопроводные сети, далее идут тепловые сети, наименьшей аварийностью обладают газовые.

Одной из причин коррозионных отказов трубопроводных систем является преждевременный выход из строя различных конструктивных элементов, таких как задвижки, вентили, компенсаторы тепловых перемещений и др., несмотря на то, что в эксплуатацию вводятся всё более совершенные конструкции этих элементов. Примером может послужить преждевременный аварийный отказ в г. Уфе двух компенсаторов для тепловых сетей типа ЕАЛР. 302645.012 разработанных УАП «Гидравлика» в коррозионно-стойком исполнении.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |



© 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.