WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 


Повыш ение безопасности эксплу а тации трубопроводов сероводородсодержащих месторо ж дений

На правах рукописи

Кушнаренко Елена Владимировна

ПОВЫШение БЕЗОПАСНОСТИ эксплуатации

трубопроводов сероводородсодержащих

месторождений

Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность»

(нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2008

Работа выполнена в Оренбургском государственном университете.

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент
Чирков Юрий Александрович.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Хафизов Фаниль Шамильевич; кандидат технических наук Емельянов Анатолий Витальевич.
Ведущая организация ОАО «ВОЛГОУРАЛНИПИГАЗ».

Защита диссертации состоится «___» _________ 2008 года в «_____» на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «___» _________ 2008 года.

Ученый секретарь совета __________________ Лягов А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время в России эксплуатируется несколько десятков тысяч километров трубопроводов, построенных в период с 1970 по 1980 годы. Обеспечение безопасности работы трубопроводов после истечения нормативного срока эксплуатации - важная задача современности.

Длительные сроки эксплуатации трубопроводов и непрерывно изменяющиеся параметры перекачки способствуют увеличению количества и развитию эксплуатационных повреждений в металле труб, которые в свою очередь могут привести к отказам трубопроводов и значительным экономическим потерям. На Оренбургском нефтегазоконденсатном месторождении (ОНГКМ) присутствующий в составе транспортируемой продукции сероводород (H2S) и сопутствующий ему диоксид углерода (СО2) придают ей повышенные коррозионные свойства, вызывают коррозионное растрескивание, водородное расслоение и изменение эксплуатационных свойств металла труб.

За более чем 25-летний период непрерывной работы ОНГКМ накоплен значительный опыт эксплуатации месторождения. Весомый вклад в решение теоретических и практических задач освоения и эксплуатации уникального ОНГКМ внесли ученые Вышеславцев Ю.Ф., Гендель Г.Л., Гриценко А.И., Иванов С.И., Швец В.А. и др. Особенности и методы обеспечения надежности трубопроводов, транспортирующих коррозионные среды, отражены в работах Абдуллина И.Г., Антонова В.Г., Бугая Д.Е., Гареева А.Г., Гафарова Н.А., Головина С.В., Гумерова А.Г., Гутмана Э.М., Есиева Т.С., Иванцова О.М., Макаренко В.Д., Митрофанова А.В., Перунова Б.В., Стеклова О.И. и др.

Разработка методик оценки коррозионно-механических свойств металла труб и деталей трубопроводов и совершенствование методов повышения безопасной эксплуатации трубопроводов являются актуальными проблемами обеспечения работоспособности стальных трубопроводных систем, имеющей важное значение для экономики.

Цель работы - повышение безопасности эксплуатации трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие нефтегазовые среды, за счет проведения входного контроля труб и деталей, применения эффективных противокоррозионных мер и использования при планировании ремонта трубопроводов балльной оценки факторов влияния их технического состояния на интенсивность отказов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1 Анализ проблем эксплуатации и причин отказов соединительных трубопроводов ОНГКМ.

2 Разработка методов оценки способов повышения безопасности эксплуатации трубопроводов при воздействии сероводородсодержащих сред.

3 Разработка системы балльной оценки факторов влияния технического состояния трубопроводов ОНГКМ на интенсивность их отказов.

Научная новизна

1 Предложены режимы гидроиспытаний изделий сероводородсодержащей средой, позволяющие оценить потенциальную опасность дефектов и эффективность противокоррозионных мер для повышения безопасности эксплуатации трубопроводов. Доказана необходимость ограничения твердости деталей трубопроводов из стали 20 до 170 НВ для предотвращения их отказов.

2 Оценена потенциальная опасность водородных расслоений, расположенных в металле труб вблизи сварных соединений. Получена зависимость разрушающего давления в водородном расслоении от его площади, и установлено, что сопротивление металла сварных соединений развитию водородных расслоений значительно выше, чем основного металла труб. Уточнена потенциальная опасность нетрещиноподобных дефектов типа утонения стенки труб, контактирующих с сероводородсодержащими нефтегазовыми средами.





3 Разработана система балльной оценки факторов влияния технического состояния трубопроводов ОНГКМ, и определены зависимости интенсивности отказов трубопроводов от факторов влияния, позволяющие обосновать объемы и сроки проведения ремонта дефектных участков трубопроводов при обеспечении необходимого уровня их безопасной эксплуатации.

Практическая ценность. Разработаны и внедрены установки для определения сопротивления материалов труб и арматуры воздействию сероводородсодержащих сред и оценки эффективности противокоррозионных мер. Основные положения метода испытаний изделий коррозионной средой вошли в СТО Газпром 2-5.1-148-2007 «Методы испытаний сталей и сварных соединений на коррозионное растрескивание под напряжением», а также используются в Оренбургском государственном университете студентами при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» по специальности №240801 «Машины и аппараты химических производств».

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на следующих Международных научно-технических конференциях: «Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред» (Оренбург, 2004 и 2006гг.); «Прочность и разрушение материалов и конструкций» (Оренбург, 2004 и 2008гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных трудов, в том числе 2 работы в ведущих рецензируемых журналах из перечня ВАК и патент на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников из 121 наименования. Работа изложена на 158 страницах машинописного текста, включает 42 рисунка, 41 таблицу и приложения.

Автор благодарит за помощь в проведении экспериментов и ценные советы при подготовке печатных материалов Чиркова Ю.А., Щепинова Д.Н., Узякова Р.Н, Ишмеева М.Р., Печеркина В.В.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, сформулированы цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе проведен анализ проблем эксплуатации соединительных трубопроводов ОНГКМ. Установлено, что отказы трубопроводов ОНГКМ обусловлены в большинстве случаев отсутствием эффективного ингибирования в условиях воздействия сероводородсодержащих сред на участки трубопровода, содержащие дефекты.

Рассмотрен один из современных методов количественной оценки риска отказов магистральных нефтепроводов, в котором для определения локальной частоты отказов принята система классификации и группировки факторов влияния с указанием относительного «вклада» каждой группы в суммарную статистику отказов с помощью весового коэффициента. Представляется актуальным применение данного метода при оценке интенсивности отказов трубопроводов ОНГКМ с учетом специфики их эксплуатации.

Опыт эксплуатации производственных объектов ОНГКМ указывает на возможность обеспечения безопасности трубопроводов в посленормативный период за счет предупредительных мер (рисунок 1).

Рисунок 1 - Основные факторы, влияющие на безопасность эксплуатации трубопроводов ОНГКМ

Все представленные на рисунке 1 факторы рассмотрены в следующих главах диссертации.

Во второй главе приведены разработанные методики и оборудование для проведения входного контроля труб, деталей трубопроводов и арматуры, гидроиспытаний изделий коррозионной средой и оценки эффективности ингибиторов.

Входной контроль является основным методом определения качественных характеристик материалов и изделий при реконструкции и замене эксплуатируемого оборудования и трубопроводов ОНГКМ. С учетом данных литературы и многолетнего опыта проведения контроля разработана методика входного контроля изделий, которая определяет порядок, объем и виды контроля, применяемые при входном контроле арматуры, труб, соединительных деталей и материалов, планируемых для работы в условиях воздействия сероводородсодержащих сред.





Анализ результатов входного контроля изделий и выявленных замечаний за последние 3 года позволил установить основные причины отбраковки:

- труб - отклонения геометрических параметров от требований нормативных документов (НД); дефекты поверхности и несоответствие твердости материала;

- деталей трубопроводов (отводов, тройников, переходов и др.) - повышенная твердость металла деталей; поверхностные дефекты и отклонения геометрических параметров от требований НД;

- арматуры в комплекте с контрфланцами и крепежом - несоответствие твердости материала требованиям НД; несоответствие сертификатов и наличие дефектов поверхности изделий.

Отбраковка при входном контроле изделий, не соответствующих требованиям НД, позволяет повысить безопасность эксплуатации строящихся и реконструируемых участков трубопроводов ОНГКМ, а информирование представителей предприятий-изготовителей изделий о выявленных замечаниях позволило устранить большинство из них при поставке труб и деталей трубопроводов.

Для комплексной оценки сопротивления материалов и конструкций воздействию сероводородсодержащих сред в условиях, приближенных к эксплуатационным, предложен метод гидроиспытаний образцов изделий коррозионной средой. Сущность метода заключается в нагружении образцов изделий нормативным рабочим давлением рраб сероводородсодержащей средой NACE: 5% раствор NaCl по ГОСТ 4233 + 0,5% раствор CH3COOH по ГОСТ 19814, насыщенный сероводородом, pH3,5, Т = 297 К, в течение 720 ч с последующим доведением до разрушения изделий, выдержавших базовое время испытаний.

Если за базовое время испытаний 720 ч не произошло разрушение испытуемого изделия, то изделие освобождают от коррозионной среды и в середине цилиндрической части вдоль образующей изделия наносят надрез, а в диаметрально противоположном направлении производится утонение.

После этого проводят циклическое нагружение испытательными давлениями со сбросом давления до 0,1 рраб (200 циклов нагружения с размахом изменения давления рраб от 0,1рраб до 1,1рраб). Затем продолжают циклические нагружения с размахом изменения давлений: рцик до1,25рраб – 125 циклов; рцик до1,5рраб 85 циклов; рцик до1,75рраб 60 циклов; рцик до 2,0рраб 40 циклов. Если не произойдет разрушение испытуемого изделия, то дальнейшим подъемом давления доводят изделие до разрушения с фиксацией разрушающего давления рразр.

Критериями оценки сопротивления материала и сварных соединений образцов изделий сероводородному растрескиванию (СР) являются: время до образования сквозного разрушения, если оно произошло при pраб и не достигло 720 ч; величина давления разрушения pразр, при котором произошло разрушение образца изделия, выдержавшего базовое время испытаний; величина отношения разрушающего давления к нормативному рабочему давлению рразр/рраб. Дополнительными критериями являются: количество циклов нагружений, которое выдержали образцы изделия до разрушения; значения окружных деформаций в зоне разрушения; размеры трещины, величина утяжки в очаге разрушения и наличие расслоений в зоне разрушения.

Гидроиспытанию образцов изделий коррозионной средой предшествуют, как правило, коррозионные испытания при постоянной нагрузке стандартных образцов. Критериями оценки сопротивления материалов СР при испытании стандартных образцов является величина порогового напряжения, определенная в ходе испытаний при постоянной растягивающей нагрузке.

Разработанные метод и оборудование позволили решить ряд задач по выбору материалов конструкций, покрытий и ингибиторов, обеспечивающих безопасную эксплуатацию трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие нефтегазовые среды.

В связи с имевшими место случаями разрушения деталей трубопроводов ОНГКМ, изготовленных из стали 20 и имеющих твердость более 180НВ, проведены коррозионно-механические испытания стандартных образцов диаметром 6 мм и труб диаметром 168х14 мм из стали 20 после различных вариантов термообработки и имеющих твердость от 134 до 220НВ. Коррозионно-механические испытания образцов проводили при постоянном напряжении 0,8 т min (т min = 260 МПа) в сероводородсодержащей среде NACE, а труб - нагружением их нормативным рабочим давлением рраб сероводородсодержащей среды NACE в течение 720 ч. Результаты испытаний свидетельствуют о существенном влиянии твердости стали на сопротивление СР: остаточные пластические свойства D металла труб с твердостью до 160НВ в окружном направлении более чем на порядок превосходят D металла труб с твердостью более 180НВ, а величина утонения t в очаге разрушения – в 2,58 раза выше. Анализ результатов испытаний позволил установить необходимость ограничения твердости деталей трубопроводов из стали 20 до 170 НВ для предотвращения их отказов.

За период более чем 25-летней эксплуатации трубопроводов ОНГКМ происходили отказы запорной арматуры (ЗА) от воздействия сероводородсодержащих рабочих сред.

С целью обеспечения дальнейшей безопасной эксплуатации трубопроводов ОНГКМ и замены отработавшей нормативный срок импортной арматуры на отечественную оценивали работоспособность ЗА поставки фирм «Энергия» и «Самараволгомаш» (рисунок 2,а). Для определения эксплуатационных свойств отечественных шаровых кранов проводили гидроиспытание их коррозионной средой по вышеизложенной методике. Анализ опыта эксплуатации ЗА трубопроводов ОНГКМ показал, что количество циклов «открытие-закрытие» ЗА не превышает 340 в течение всего срока эксплуатации, поэтому при гидроиспытании кранов коррозионной средой необходимое количество циклов «открытие-закрытие» приняли равным 400.

а) б)

Параллельно с гидроиспытаниями коррозионной средой шаровых кранов проводили испытания образцов из вышеуказанных сталей на общую коррозию в сероводородсодержащей среде NACE. Согласно полученным результатам, скорость коррозии образцов из стали 12Х15Г9НД на порядок выше, чем образцов из сталей 12Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т. При этом наибольшим сопротивлением сероводородной коррозии обладает сталь 10Х17Н13М2Т.

После выдержки 720 часов и одновременной наработки необходимого количества циклов «открытие-закрытие» была проведена разборка кранов. При визуальном осмотре основных деталей разобранных шаровых кранов обнаружены коррозионные повреждения на поверхности шаров из стали 12Х15Г9НД, на шарах из сталей 12Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т дефекты не обнаружены. С учетом положительных результатов лабораторных испытаний проведены эксплуатационные испытания шаровых кранов Ду 25мм, имеющих шары из сталей 12Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т, на установке комплексной подготовки газа в течение 1440 часов в коррозионной среде с содержанием сероводорода до 6 % объемных и давлении 7МПа.

Наряду с вышеизложенным проводили испытания в сероводородсодержащей среде NACE шаровых кранов DN50 PN100, изготовленных по технологии «Cameron» фирмой «Самараволгомаш» (рисунок 2,а). Для оценки возможности замены импортной стали, используемой в качестве материала корпусов шаровых кранов «Cameron», на близкую по химическому составу и механическим свойствам отечественную сталь 17Г проведены исследования стандартных образцов и натурных кранов. Результаты проведенного комплекса испытаний позволили рекомендовать отечественную арматуру (в соответствующей комплектации) для замены на трубопроводах ОНГКМ импортной арматуры, отработавшей нормативный срок.

С целью оценки возможности применения на ОНГКМ труб с внутренним силикатно-эмалевым покрытием, сваренных по технологии РГУНГ – ЗАО «НЕГАС» с созданием защитного силикатного слоя на корне шва, проведены испытания 9 труб 114 х 5 х 800 мм (рисунок 2,б). Трубы выдерживали в течение 720 часов с раствором NACE при внутреннем давлении Рраб=8,3МПа, создающем окружные напряжения в металле труб = 0,5т, рассчитанные по минимальному нормативному пределу текучести металла испытуемых труб (для стали 20 приняли: т = 220 МПа, в = 400 МПа).

Далее проводили циклическое нагружение по вышеизложенной методике до разрушения испытуемых труб и фиксировали разрушающее давление рразр.

Результаты испытаний показали, что испытуемые трубы имеют достаточно высокий (5,57 - 5,89) запас сопротивления разрушению. На основании полученных результатов испытаний стальные сварные трубы с внутренним силикатно-эмалевым покрытием и кольцевыми сварными соединениями, выполненными по технологии РГУНГ – ЗАО «НЕГАС» с созданием защитного силикатного слоя на корне шва, рекомендованы для эксплуатации в условиях воздействия сероводородсодержащих сред, при условии получения качественных сварных соединений и выполнения требований соответствующих нормативных документов при транспортировке и монтаже эмалированных труб.

Для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие нефтегазовые среды, применяется ингибиторная защита. С целью повышения точности оценки эффективности ингибиторной защиты проведены исследования ингибиторов коррозии при статических и динамических лабораторных испытаниях, а также стендовых испытаниях, имитирующих реальные условия эксплуатации трубопроводов ОНГКМ. На основании анализа результатов комплекса испытаний ингибиторов установлено, что ингибиторы «И-55-ДК» и «ИКТ-1» не обладают достаточной способностью перехода из углеводородной в водную фазу. Это связано с низкой концентрацией активной составляющей данных ингибиторов и обусловливает нецелесообразность их использования с низкими скоростями (<3 м/с) движения газожидкостной смеси. Ингибиторы «Сонкор 9520 ГП-1» и «Сонкор 9520 ГП-2» обладают высокими защитными свойствами и способностью перехода в водную фазу, однако при растворении в метаноле и конденсате наблюдается незначительный подвижный осадок. Ингибиторы «Инкоргаз 21Д» и «Инкоргаз 31Д» имеют высокие защитные характеристики и технологические свойства.

Результаты проведенных исследований позволили составить базу данных ингибиторов, рекомендуемых для эффективной защиты трубопроводов ОНГКМ и обеспечения их безопасной эксплуатации.

В третьей главе представлены методы и результаты оценки дефектности трубопроводов и определения потенциальной опасности наиболее распространенных дефектов труб.

Анализ, проведенный по результатам внутритрубной дефектоскопии (ВТД) дефектности трубопроводов неочищенного газа Ду 700 мм, эксплуатируемых более 25 лет в условиях воздействия сероводородсодержащих нефтегазовых сред, показал, что из общего количества дефектов расслоения составляют 60,3%, утонение стенки труб – 34,7% и остальные дефекты - 5%.

Одним из основных видов повреждений трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие нефтегазовые среды, являются расслоения, которые возникают под воздействием давления водорода, скапливающегося в дефектах структуры сталей. Согласно данным, полученным различными специалистами, величина давления, развиваемого молизованным водородом внутри расслоений, составляет по одним источникам 15…20МПа, по другим - от 102…104 МПа до 105…107 МПа. Сушественное различие в теоретических и практических оценках величин давления водорода в дефектах металла обусловливает актуальность уточнения этих оценок.

В этой связи для определения величины реальных давлений водорода в расслоениях стенки труб разработана методика, позволяющая по результатам гидроиспытаний натурных темплетов труб с расслоениями и расчетных данных: оценить значение давления, которое создается в полости расслоения; выявить факторы, от которых зависит значение этого давления; установить, является ли сварной шов преградой или слабым звеном при развитии расслоений.

Темплеты труб диаметром 720х18 мм и диаметром 377х14 мм с расслоениями, выявленными ВТД и уточненными наружным ультразвуковым контролем (УЗК), подвергали гидроиспытаниям. Для этого на заданную глубину залегания расслоения, предварительно выявленную УЗК, сверлили отверстие и вворачивали штуцер, затем закачивали масло в полость расслоения. Испытывали темплеты труб с расслоениями в основном металле и на участках, примыкающих к сварным швам. Определяли значения давления: «страгивания» расслоений; развития расслоений; приводящие к разрушению стенки трубы. Результаты исследований позволили установить зависимость величины разрушающего давления внутри расслоения стенки труб от площади этого расслоения (рисунок 3).

.

Рисунок 3 - Зависимость величин критических (разрушающих) давлений в расслоениях от размеров (площади в плане) этих расслоений

Наряду с этим установлено, что расслоения, примыкающие к сварным соединениям, в процессе развития не повреждали сварные соединения, т. е.

сварной шов является не «слабым звеном», а силовым элементом, тормозящим развитие расслоений в стенке трубопровода.

Для расслоений без вздутия величину критического давления (Ркрит) в расслоении определяли по формуле предельного состояния с развитием пластических деформаций для формы оболочки типа плоской панели с жесткозакрепленными кромками.

Величину Ркрит в полости развитых расслоений с вздутием находили из формулы Лапласа для тонкостенных цилиндрических оболочек:

, откуда, МПа, (1)

где tнар – глубина залегания расслоения от наружной поверхности стенки трубы, мм; ос, ок – осевые и окружные напряжения, достигающие величины Т в момент разрушения водородного расслоения (ВР);

Rос ; Rок - средний радиус кривизны в осевом и окружном направлении ВР:

Rос = 0,5, (2)

где h – высота вздутия расслоения на длине Lос вдоль оси трубы.

Rок =, (3)

где Lок – длина вздутия по номинальному диаметру D поверхности трубы, на которой проводились измерения ВР, мм.

Вторыми после расслоений по количеству повреждений трубопроводов являются дефекты типа утонения стенки трубы, поэтому проводили гидроиспытания коррозионной средой труб, имеющих подобные дефекты. Испытывали трубы диаметром от 57 до 377 мм из стали 20, применяемые для строительства трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие нефтегазоконденсатные среды. Гидроиспытания труб коррозионной средой проводили согласно разработанной методике, описанной в главе 2. Перед проведением испытаний труб до разрушения сбрасывали давление и на поверхность утонения, и над надрезом, посередине длины искусственных дефектов труб наклеивали тензодатчики. Отношение давления текучести металла на лыске к давлению в надрезе (Рл/Рн) представляет собой коэффициент концентрации напряжений К в остаточном слое металла надреза. Среднее значение К, равное 1,385, условно определяет потенциальную опасность дефектов типа локальных механических или коррозионных повреждений, расположенных вдоль оси трубопровода по линии, например, группы точечных коррозионных язв, по отношению к общей коррозии, имеющей тот же линейный размер вдоль оси трубопровода.

Гидроиспытания натурных образцов труб сероводородсодержащей средой позволили уточнить потенциальную опасность нетрещиноподобных дефектов и сопоставить величины разрушающих давлений с расчетными значениями. Проведенные коррозионно-механические испытания труб позволили обосновать применение модифицированной методики института Баттелля (стандарт B31G) для определения потенциальной опасности нетрещиноподобных дефектов трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие нефтегазовые среды, и построить атлас графиков, представляющих области параметров дефектов с различной степенью потенциальной опасности.

По результатам проведенных исследований разработана компьютерная программа, которая позволяет получить графическое представление параметров дефектов, имеющихся в базе данных ВТД, и определять остаточный ресурс дефектных участков трубопроводов.

В четвертой главе представлена разработанная система балльной оценки факторов влияния технического состояния трубопроводов ОНГКМ на интенсивность их отказов. На основе данных Методического руководства*, анализа статистики отказов трубопроводов ОНГКМ и результатов экспертной оценки значений группы факторов Грi применительно к соединительным трубопроводам ОНГКМ выделено девять групп факторов влияния (таблица 1) с указанием относительного «вклада» каждой группы в суммарную статистику отказов с помощью весового коэффициента.

_________________________

* Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах: Серия 27. Выпуск 1 / Колл. авт. – 2-е изд., испр. – М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2002. – 120 с.

Значения групп факторов и количество факторов влияния в группе определяли индивидуально для каждого трубопровода на основании анализа опыта эксплуатации и результатов экспертной оценки.

Таблица 1- Группы факторов влияния и относительные «вклады» каждой группы для трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды

Обозначение и наименование группы факторов Доля группы факторов i
Гр1 Внешние антропогенные воздействия 0,10
Гр2 Почвенная коррозия 0,10
Гр3 Качество труб и деталей ТП 0,05
Гр4 Качество строительно-монтажных работ 0,10
Гр5 Конструктивно-технологические факторы 0,05
Гр6 Природные воздействия 0,05
Гр7 Эксплуатационные факторы и коррозия труб от воздействия транспортируемых сероводородсодержащих нефтегазовых сред 0,15
Гр8 Количество дефектов тела трубы и сварных швов 0,20
Гр9 Вид дефектов тела трубы и сварных швов 0,20

Величина балльной оценки непостоянная и определяется при каждом расчете суммированием действия группы факторов с учетом значений их составляющих.

Среднее значение балльной оценки n=3,5 получено из минимальных (nmin=2,3) и максимальных (nmax=4,8) значений для трубопроводов ОНГКМ. Для оценки соответствия между балльной оценкой технического состояния участка трубопровода Fn и реальной интенсивностью отказов предложено соотношение

, (4)

где - средняя интенсивность отказов трубопроводов ОНГКМ;

К - коэффициент приведения балльной оценки к интенсивности отказов, определяется по формуле

, (5)

где и - максимальная и минимальная интенсивности отказов трубопроводов ОНГКМ; Fnmin и Fnmax – максимальная и минимальная балльные оценки технического состояния участков трубопроводов ОНГКМ.

Таким образом, для трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды, при расчете значения интегрального коэффициента квл, показывающего, во сколько раз локальная интенсивность отказов на участке n отличается от среднестатистической для данной трассы, средняя балльная оценка принимается постоянной В*=3,5 и вводится коэффициент пересчета балльной оценки к интенсивности отказов.

На рисунке 4 представлена балльная оценка факторов влияния технического состояния одного из трубопроводов ОНГКМ. По результатам ВТД на рассматриваемом трубопроводе выявлено 76 дефектных участков, превышающих требования НД и подлежащих наружному контролю. Из них 10 потерь металла с глубиной до 20%, 11 вмятин с глубиной до 3% и 55 аномалий сварных стыков.

Рисунок 4 – Изменение интенсивности отказов на участках трубопровода до и после проведения ремонтных работ

График изменения интенсивности отказов трубопровода показывает, что на участках №2-4 трубопровода значения интенсивности отказов превышают среднее значение (0,0013 для трубопроводов ОНГКМ), т.е. дефекты, которые оказывают влияние на увеличение значения интенсивности отказов, должны быть обследованы методами неразрушающего контроля в шурфах с целью подтверждения их потенциальной опасности.

Результаты наружного контроля в шурфах подтвердили наличие дефектов и их параметры, в результате чего они были вырезаны при проведении плановых ремонтных работ. После проведения ремонтных работ, согласно разработанной системе балльной оценки, определены изменения интенсивности отказов участков данного трубопровода (рисунок 4). Оставшиеся участки с аномалиями (72 шт.) не оказывают существенного влияния на работоспособность трубопровода и могут эксплуатироваться до проведения повторной ВТД.

Использование разработанной системы балльной оценки и результатов периодической ВТД, позволяет снизить интенсивность отказов участков трубопроводов ниже уровня среднего значения при оптимальном объеме ремонтных работ.

В заключении сформулированы основные научные результаты и выводы диссертационной работы.

В приложении приведены сведения, касающиеся балльной оценки факторов влияния технического состояния трубопроводов на интенсивность их отказов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Анализ опыта более чем 25-летней эксплуатации соединительных трубопроводов ОНГКМ показал, что основными причинами отказов являются: сероводородная коррозия и водородное расслоение металла труб; сероводородное растрескивание деталей трубопроводов и охрупчивание уплотнительных элементов запорной арматуры.

2 Анализ результатов входного контроля, проведенного за последние 3 года по разработанной методике, определяющей порядок, объем и виды контроля изделий, планируемых для работы в условиях воздействия сероводородсодержащих сред, позволил установить основные причины отбраковки: труб – отклонение геометрических размеров; деталей трубопроводов – повышенная твердость металла; арматуры – несоответствие сертификата на арматуру и твердости металла требованиям НД.

3 Разработан метод гидроиспытаний изделий коррозионной средой, позволяющий определить работоспособность труб и запорной арматуры при воздействии сероводородсодержащих сред и оценить эффективность противокоррозионных мер. Доказана необходимость ограничения твёрдости до 170НВ деталей трубопроводов из стали 20 для предотвращения их отказов. Создана база данных современных ингибиторов, рекомендуемых для защиты трубопроводов ОНГКМ и обеспечения их безопасной эксплуатации.

4 Получена новая зависимость разрушающего давления в водородном расслоении от его площади и установлено, что сопротивление металла сварных соединений развитию водородных расслоений значительно выше, чем основного металла труб. Уточнена потенциальная опасность нетрещиноподобных дефектов металла труб. Разработана компьютерная программа, позволяющая получить графическое представление параметров дефектов и определить остаточный ресурс трубопровода.

5 Предложенная система балльной оценки факторов влияния технического состояния трубопроводов ОНГКМ и представленные зависимости интенсивности отказов трубопроводов от факторов влияния позволяют обосновать объемы и сроки проведения ремонта дефектных участков трубопроводов при обеспечении необходимого уровня их безопасной эксплуатации.

6 Обоснованность и практическую ценность выводов исследования подтверждают включение основных положений методики испытаний изделий коррозионной средой в нормативный документ СТО Газпром 2-5.1-148-2007 «Методы испытаний сталей и сварных соединений на коррозионное растрескивание под напряжением» и использование лабораторных установок и регламентов испытаний при определении сопротивления материалов труб и арматуры воздействию сероводородсодержащих сред и оценке эффективности противокоррозионных мер, а также использование в Оренбургском государственном университете студентами при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» по специальности №240801 «Машины и аппараты химических производств».

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Узяков Р.Н. Автоматизированный анализ коррозионного состояния оборудования как фактор повышения безопасности технологических систем / Р.Н. Узяков, М.Р. Узяков, Е.В. Кушнаренко // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2004. - С.77-80.

2 Кушнаренко В.М. Разрушение элементов конструкций, контактирующих с коррозионными средами / В.М. Кушнаренко, С.В. Пастухов, Ю.А. Чирков, Е.В. Кушнаренко // Прочность и разрушение материалов и конструкций: материалы четвертой Международной научной конференции. - М.: РАЕ, 2005. - С. 82-84.

3 Чирков Ю.А. Методика и оборудование для проведения входного контроля изделий / Ю.А. Чирков, В.В. Печеркин, Е.В. Кушнаренко // Прочность и разрушение материалов и конструкций: материалы четвертой Международной научной конференции. - М.: РАЕ, 2005.-С. 96-97.

4 Чирков Ю.А. Оборудование и методика испытаний труб для
оценки потенциальной опасности дефектов / Ю.А.Чирков, В.В. Печеркин, Е.В. Кушнаренко // НТТМ-2005: материалы Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи - М.: РАЕ, 2005. - С.296-297.

5 Киченко С.Б. Методы планирования обследований промышленного оборудования / С.Б. Киченко, А.Б. Киченко, Е.В. Кушнаренко // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2005. - № 12.-С. 65-69.

6 Резвых В.А. Методика испытания натурных образцов труб, контактирующих с сероводородсодержащей средой / В.А.Резвых, Ю.А.Чирков, Е.В. Кушнаренко // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2006. - С. 152-155.

7 Маняченко А.В. Обеспечение работоспособности трубопроводов путем совершенствования ингибиторной защиты / А.В. Маняченко, С.В. Пастухов, В.М. Кушнаренко, В.С. Репях, А.В. Ляшенко, Е.В. Кушнаренко // Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред: материалы шестой Международной научно-технической конференции, 20-23 ноября 2006 г. – Оренбург: ИПК «Газпромпечать», 2008. - С. 193-198.

8 Яхин Р.М. Входной контроль арматуры, труб и соединительных деталей трубопроводов/ Р.М. Яхин, П.А. Овчинников, Д.В. Коротков, В.М. Кушнаренко, В.В. Сураев, Е.В. Кушнаренко // Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред: материалы шестой Международной научно-технической конференции, 20-23 ноября 2006 г. – Оренбург: ИПК «Газпромпечать», 2008. - С. 92-99.

9 Чирков Ю.А. Определение величины давлений, необходимых для развития внутренних расслоений металла в стенках стальных трубопроводов / Ю.А. Чирков, В.В. Печеркин, Е.В. Кушнаренко, Д.Н. Щепинов, А.Б Киченко // Практика противокоррозионной защиты. - 2007. - № 2. - С. 7-17.

10 Кушнаренко В.М. Методы определения свойств и повреждаемости металла трубопроводов для оценки их безопасной эксплуатации / В.М. Кушнаренко, Ю.А. Чирков, Е.В. Кушнаренко // Нефтепромысловое дело. – 2007. - № 12. - С. 90-92.

11 Чирков Ю.А. Методика оценки вероятности разрушения трубопроводов / Ю.А. Чирков, А.А. Бауэр, Д.Н. Щепинов, Е.В. Кушнаренко // Прочность и разрушение материалов и конструкций: материалы пятой Международной научной конференции, 12-14 марта 2008 г. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2008. – Т.2. – С. 93 – 101.

12 Кушнаренко Е.В. Гидроиспытание коррозионной средой труб с покрытием / Е.В. Кушнаренко // Прочность и разрушение материалов и конструкций: материалы пятой Международной научной конференции, 12-14 марта 2008 г. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2008. – Т.2. – С 101 – 104.

13 Кушнаренко В.М. Критерии оценки остаточного ресурса конструкций/ В.М. Кушнаренко, Ю.А. Чирков, Е.В. Кушнаренко // Прочность и разрушение материалов и конструкций: материалы пятой Международной научной конференции, 12-14 марта 2008 г. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2008. – Т.2. – С. 105 – 114.

14 Чирков Ю.А. Оценка прочности и остаточного ресурса трубопроводов с дефектами/ Ю.А. Чирков, М.Р. Ишмеев, Е.В. Кушнаренко // Прочность и разрушение материалов и конструкций: материалы пятой Международной научной конференции, 12-14 марта 2008 г. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2008. – Т.2.– С. 128 – 135.

15 Чирков Ю.А. Программа для оценки потенциальной опасности и остаточного ресурса трубопроводов с нетрещиноподобными дефектами: свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007613342 от 08.06.2007/ Ю.А. Чирков, М.Р. Ишмеев, Е.В. Кушнаренко – М.: Роспатент, 2007. 1,52Мгбайт.

16 Пат. №2219520 Российская Федерация, МПК 7 G01N3/08. Установка для испытания материалов на длительную прочность / А.Н.Чирков, Ю.А.Чирков, Е.В. Кушнаренко, П.А.Овчинников (РФ).-№ 2002106465/28; заявл. 12.03.02; решение о выдаче патента от 20.12.03; - опубл. 30.12.03, Бюл. №35.



 


Похожие работы:

«ЛАЗУК ПЕТР ВИКТОРОВИЧ ВЛИЯНИЕ ПСИХОГЕННОГО СТРЕССА, ВОЗНИКШЕГО В УСЛОВИЯХ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ, НА ОРГАН ЗРЕНИЯ 05.26.02 - безопасность в чрезвычайных ситуациях (медицина катастроф) 14.00.08 – глазные болезни Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Москва - 2008 г. Работа выполнена во Всероссийском центре медицины катастроф Защита Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию. Научные руководители : доктор медицинских...»

«Джумаев Сергей Джалилович Совершенствование системы безопасности персонала АЭС на основе информационно-измерительной системы Скала-микро Специальность 05.26.01 Охрана труда (энергетика и электротехника) АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2009 Работа выполнена на кафедре инженерной экологии и охраны труда Московского энергетического института (технический университет) Научный руководитель Заслуженный деятель науки РФ, доктор...»

«ИСАКОВ Роман Романович Обоснование методИКИ оЦЕНКИ УСЛОВИЙ ТРУДА ГОРНОРАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТНОГО КОМПЛЕКСА ШАХТ И КАРЬЕРОВ СЕВЕРА Специальность 05.26.01 – Охрана труда (в горной промышленности) А в т о р е ф е р а т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2009 Работа выполнена в государственном...»

«Клаптюк Ирина Викторовна Ультразвуковая и твердофазная экстракци я в исследовании светлых нефтепродуктов при мониторинге чрезвычайных ситуаци й 05.26.02 – безопасность в чрезвычайных ситуациях (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский университет...»

«ЧИРКОВ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Уфа – 2010 Работа выполнена в ГОУ ВПО Оренбургский государственный университет. Научный консультант - доктор технических наук, профессор Кушнаренко Владимир Михайлович Официальные оппоненты:...»

«МЕДВЕДЕВ АНДРЕЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЕДОБЫЧИ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа - 2009 Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете Научный руководитель доктор технических наук, профессор Байков Игорь Равильевич. Официальные оппоненты: доктор технических...»

«К О Ш Е Л Е В Виктор Петрович СИСТЕМА ПОСЛЕДИПЛОМНОЙ ПОДГОТОВКИ ВРАЧЕБНЫХ КАДРОВ СЛУЖБЫ МЕДИЦИНЫ КАТАСТРОФ (СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ) 05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях (медицина катастроф) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук Москва-2008 Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении Всероссийский центр медицины катастроф Защита Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию...»

«Бараковских Сергей Александрович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ЗАЩИТЫ НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ПОЖАРАХ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2012 Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии Институт проблем транспорта энергоресурсов (ГУП ИПТЭР). Научный руководитель – Иванов Вадим Андреевич, доктор технических наук,...»

«булатова С ветлана И льгизовна обоснование комплекса санитарно-противоэпидемических мероприятий по предупреждению и снижению медико-санитарных последствий биолого-социальных чрезвычайных ситуаций ( на примере Республики Марий Эл) 05.26.02 – безопасность в чрезвычайных ситуациях (медицина катастроф) 14.00.30 – эпидемиология...»

«Лопухин Борис Михайлович ОЦЕНКА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЛИЧНОСТНЫХ РЕСУРСОВ СТРЕСС-ПРЕОДОЛЕВАЮЩЕГО ПОВЕДЕНИЯ СОТРУДНИКОВ ГПС МЧС РОССИИ В ПЕРИОД АДАПТАЦИИ К ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 05.26.03 – пожарная и промышленная безопасность Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата психологических наук Санкт-Петербург – 2013 Работа выполнена в Автономной некоммерческой образовательной организации высшего профессионального образования Институт экономики бизнеса Научный...»

«ГАСПАРЬЯН Никита Александрович ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЕ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ ВЛАГИ ПРИ ВЕДЕНИИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ Специальность 05.26.01 – Охрана труда (в горной промышленности) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом...»

«МЕДВЕДЕВА Анна Александровна ПРАВОВОЙ ГЕНЕЗИС МЕХАНИЗМОВ СТРАХОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЗАЩИЩЕННОСТИ НАСЕЛЕНИЯ И ТЕРРИТОРИЙ ОТ ПОЖАРОВ, А ТАКЖЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СМЯГЧЕНИЯ ИХ ПОСЛЕДСТВИЙ В ВЕЛИКОБРИТАНИИ 05.26.02 – безопасность в чрезвычайных ситуациях (юридические науки) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора юридических наук Санкт-Петербург – 2009 Работа выполнена в Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России Научный...»

«ЛОГИНОВ Александр Кимович Комплексное обоснование прогрессивных технологических решений по интенсивной отработке высокогазоносных угольных месторождений Специальность 25.00.22 – Геотехнология (подземная, открытая и строительная) Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (в горной промышленности) А в т о р е ф е р а т диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва 2009 Диссертационная работа выполнена в...»

«АЛЕКСАНЬЯН АРТУР АРАМОВИЧ Управление промышленной безопасностью эксплуатации морских гидротехнических сооружений шельфа юга Вьетнама (на примере месторождения Дракон СП Вьетсовпетро) Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2011 Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии Институт проблем транспорта...»

«УДК 622.82:622.411.3 ФИЛИН Александр Эдуардович Научное обоснование разработки средств ликвидации скоплений газа в горных выработках методом пульсирующей вентиляции Специальность 05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях (в горной промышленности) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО Московский государственный горный университет Научные консультанты доктор технических наук, профессор доктор...»

«ПОЛУНИН ИГОРЬ АЛЕКСАНДРОВИЧ УЛУЧШЕНИЕ УСЛОВИЙ И БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ОПЕРАТОРОВ МОБИЛЬНЫХ КОЛЕСНЫХ МАШИН В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ЗА СЧЕТ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ 05.26.01 – ОХРАНА ТРУДА (отрасль АПК) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург - Пушкин –2009 Работа выполнена на кафедре Безопасность жизнедеятельности ФГОУ ВПО Челябинский государственный агроинженерный университет Научный руководитель: доктор...»

«Гиниятов Ильнур Гумарович РАЗРАБОТКА ТРЕНАЖЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА НЕФТЕГАЗОВЫХ ОБЪЕКТАХ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа - 2009 Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете на кафедре Пожарная и промышленная безопасность. Научный руководитель доктор...»

«НИКОЛАЕВ ОЛЕГ АЛЕКСАНДРОВИЧ повышение БЕЗОПАСНОСТИ эксплуатации ОБОРУДОВАНИЯ и ТРУБОПРОВОДОВ НЕФТегазовЫХ ПРОМЫСЛОВ В УСЛОВИЯХ их БИОЗАРАЖЕНИЯ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (Нефтегазовая отрасль) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа–2010 Работа выполнена на кафедре Материаловедение и защита от коррозии Уфимского государственного нефтяного технического университета и в Уренгойском газопромысловом...»

«КРАСИЛЬНИКОВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ДОБЫЧЕ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ МЕЖКОЛОННЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ (на примере Астраханского ГКМ) Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2009 Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии Институт...»

«Пантюхова Юлия Владимировна МЕТОД ика ОЦЕНК И УРОВНЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ опасных производственных объектов СИСТЕМ газораспределения И ГАЗОПОТРЕБЛЕНИЯ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2011 Работа выполнена в Закрытом акционерном обществе Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности (ЗАО НТЦ ПБ). Научный...»







Загрузка...



 
2014 www.avtoreferat.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты диссертаций»

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.