Оценка безопасной эксплуатации оболочек с "канавочным износом" методом конечных элементов

• Автор: Поподько, Дмитрий Валентинович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИИ О КАНАВОЧНОЙ КОРРОЗИИ И СПОСОБОВ ЗАЩИТЫ ОТ НЕ

1.1. Проблема канавочной коррозии

1.2. Способы повышения надежности и борьбы с внутренней коррозией нефтепроводов

1.2.1. Технологические методы борьбы с внутренней коррозией трубопроводов

. 1.2.2. Применение ингибиторов для защиты нефтепроводов от

внутренней коррозии

1.2.3. Противокоррозионная защита трубопроводов полимерными покрытиями

1.2.4. Применение магнитных устройств для снижения коррозии нефтепромысловых трубопроводов

1.2.5. Использование многослойных неметаллических и армированных

труб для предотвращения коррозии трубопроводов
1.2.6. Стали нового поколения
1.2.7. Профилактический поворот
1.2.8. Виды канавочных дефектов
1.3. Метод конечных элементов
1.3.1. Основные понятия и положения метода конечных элементов
1.3.2. Области применения метода конечных элементов
1.4. Постановка задач исследования
2. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОЛОЧЕК С ОДНИМ КАНАВОЧНЫМ ДЕФЕКТОМ
2.1. Вычислительный эксперимент на бездефектной модели оболочки
2.1.1. Создание геометрии дефектов
2.1.2. Формирование конечноэлементной модели. Выбор конечных
элементов
2.1.3. Построение сетки конечных элементов
2.1.4. Граничные условия и приложение внутреннего давления
2.1.5. Анализ и точность результатов
2.2. Вычислительный эксперимент на модели оболочки с одним канавочным дефектом
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ
3. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОЛОЧЕК, НЕОДНОКРАТНО ПОДВЕРЖЕННЫХ КАНАВОЧНОЙ КОРРОЗИИ
ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
4. КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНАЯ МОДЕЛЬ ОБОЛОЧЕК,
ПОДВЕРЖЕННЫХ КАНАВОЧНОМУ ИЗНОСУ И ПРАКТИКА
РЕАЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
4.1. Вычислительный эксперимент на модели оболочки со
шпоночным канавочным дефектом
4.2. Лабораторный эксперимент на оболочке со шпоночным
канавочным дефектом
ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Разработанные методические рекомендации также переданы в ООО НГДУ "Аксаковнсфть" для использования при определении первоочередности мероприятий по защите трубопроводов от канавочной коррозии методом профилактического поворота. НДС в оболочках под действием внутреннего давления в области упругих деформаций. Результаты лабораторного эксперимента, подтверждающего достоверность проведенных вычислительных экспериментов. Уфа, ). Эффективность и экологическая безопасность трубопроводов определяется их надежностью, это свойство изделия или оборудования выполнять свои функции в заданных пределах в течение определенного времени, не изменяя свои рабочие характеристики []. Проблема обеспечения надежности оболочек с канавочными дефектами - сложная комплексная задача, которая включает в себя технические, экономические и организационные аспекты. Несмотря на то, что проблеме повышения надежности трубопроводных систем, посвящены многочисленные исследования отечественных и зарубежных авторов [2, , , , , , , , , ], необходимо отмстить, что данная проблема в настоящее время остается открытой и заставляет решать все новые и новые задачи. Из литературных источников известно, что внутренняя коррозия составляет % общих дефектов промысловых трубопроводов, из них % приходится на канавочную коррозию, так называемый «канавочный износ». В настоящее время канавочная коррозия хорошо известна нефтяникам благодаря своей способности за малый промежуток времени, например через 6 месяцев после монтажа нового участка трубопровода [], проникать в основной металл по нижней образующей оболочечных конструкций и за короткое время "прожигать" их насквозь. Существует ряд способов борьбы с канавочной коррозией такие как: технологические методы, применение ингибиторов коррозии, защита полимерными покрытиями, применение магнитных устройств, использование неметаллических, многослойных и армированных труб. Большое количество публикаций посвящено проблеме образования канавочных дефектов, вопросам борьбы с ней [7, , , , , , , , , , , , , , ]. Подробно рассмотрен непосредственно критический момент, т. Предпринимаются попытки прогнозирования коррозионного разрушения, зависящие в основном от скорости коррозии и рельефа местности [1, , ]. Коррозионный износ труб по нижней образующей является одной из наиболее часто встречающихся причин отказов нефтегазопроводов. Гидродинамические режимы течения газожидкостных смесей (ГЖС) по трубопроводам обусловливают, как правило, характер их контакта с внутренней поверхностью трубопровода, а также специфику диффузионных процессов при коррозии. Считают [], что при содержании в водонефтяной смеси менее . Показателем вероятности проявления канавочной коррозии в трубопроводе в зависимости от скорости течения продукта является критерий Фруда (Гг) []. При Рг<0,2 вероятность возникновения канавочной коррозии значительна. Однако питтингообразование на насосно-компрессориых трубах наблюдается, как правило, на тех участках, где имеет место устойчивый пробковый режим течения ГЖС. При скорости общей коррозии 0, мм/год скорость локальной коррозии достигает 2,5 мм/год. Для предотвращения коррозии трубопроводов рекомендуют обеспечивать турбулентное течение ГЖС со скоростью не менее 0, м/с []. Предупредить внутреннюю коррозию частично возможно, если перевести коррозионно-активную среду вовнутрь потока нефти т. В реальных условиях эксплуатации нефтепроводов не всегда удается увеличить скорость перекачиваемой жидкости. Это связано с ухудшением в процессе эксплуатации некоторых параметров трубопровода (уменьшение толщины стенки вследствие коррозии), со снижением добычи нефти и часто меняющимися режимами течения. Однако технология транспортировки не всегда связана с изменением скорости течения продукта. Так одним из приоритетных направлений в природоохранной деятельности ОАО "Сургутнефтегаз" в году была работа по предупреждению аварийности, в том числе на трубопроводах []. С этой целью были построены две установки предварительного сброса воды (УПСВ). В настоящее время на промыслах ОАО "Сургутнефтегаз" эксплуатируется УПСВ, из них с использованием трехфазных сепараторов «Хитер-Тритер».