Совершенствование методов повышения безопасности трубопроводов сероводородсодержащих месторождений

• Автор: Чирков, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 357 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ,

ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИЕ СРЕДЫ.

1.1 Особенности эксплуатации соединительных трубопроводов ОНГКМ

1.2 Анализ отказов трубопроводов ОНГКМ.

1.3 Методы контроля технического состояния трубопроводов.

1.4 Методы оценки потенциальной опасности дефектных участков трубопроводов

1.5 Определение остаточного ресурса безопасной эксплуатации трубопроводов

1.6 Методы повышения безопасности эксплуатации трубопроводов.

1.7 Методы оценки технического состояния и интенсивности отказов трубопроводов
1.8 Постановка задач исследования
2 ИДЕНТИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ДАННЫМ
ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
2.1 Материал труб, применяемых на ОНГКМ
2.2 Идентификация дефектов металла трубопроводов.
2.2.1 Дефекты формы труб.
2.2.2Металлургические дефекты
2.2.3Дефекты сварных швов
2.2.4Коррозионные дефекты трубопроводов
2.2.5Эксплуатационные расслоения трубопроводов.
2.3 Основные отличительные признаки дефектов.
2.3.1 Отличие неметаллических включений от металлургических расслоений.
2.3.тличие металлургических расслоений от эксплуатационных
2.3.тличие водородных расслоений от вмятин
2.4 Развитие эксплуатационных расслоений
2.5 Структурнофизическое состояние металла в области дефектов труб
2.6 Выводы по главе 2.
3 ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ОПАСНОСТЬ И ОСТАТОЧНЫЙ РЕСУРС
ТРУБОПРОВОДОВ С ДЕФЕКТАМИ ФОРМЫ ТРУБ
3.1 Причины образования дефектов формы труб.
3.2 Напряженнодеформированное состояние в области дефектов формы труб
3.3 Контроль состояния металла в области дефектов формы.
3.3.1 Определение пластических свойств сталей методом АУЗИ
3.3.2Изменение скорости распространения акустических волн при
различном НДС металла.
3.4 Гидравлические испытания труб с вмятинами и гофрами на малоцикловую усталость
3.4.1 Оценка повторностатической нагруженности трубопроводов.
3.4.борудование и методика стендовых испытаний труб.
3.4,ЗОбразование и развитие трещин в металле труб с дефектами формы
3.4.4Динамика изменения глубины вмятин от величины давления и
количества циклов нагружения труб.
3.4.5Напряжения и деформации в металле вмятин по результатам
гидравлических испытаний
3.5 Методика оценки потенциальной опасности и остаточного ресурса участков трубопроводов с дефектами формы
3.6 Оценка потенциальной опасности дефектов формы труб, контактирующих с сероводородсодержащими средами.
3.7 Выводы по главе
4 ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ОПАСНОСТЬ И ОСТАТОЧНЫЙ РЕСУРС ТРУБОПРОВОДОВ С ДЕФЕКТАМИ УТОНЕНИЯ СТЕНКИ.
4.1 Выбор критериев и оценка потенциальной опасности дефектов утонения стенки.
4.2 Испытания труб с дефектами утонения стенки.
4.3 Потенциальная опасность участков трубопроводов с дефектами
сварных соединений
4.3.1 Теоретическая оценка напряжений в металле кольцевых сварных соединений с дефектами
4.3.2Гидроиспытания труб с дефектами в кольцевых сварных соединениях
4.3.3Потенциальная опасность дефектов сварных соединений
трубопроводов.
4.4 Методика определения остаточного ресурса трубопроводов.
4.5 Выводы но главе
5 ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ОПАСНОСТЬ И ОСТАТОЧНЫЙ РЕСУРС ТРУБОПРОВОДОВ С ВОДОРОДНЫМИ РАССЛОЕНИЯМИ И ЗАКАТАМИ В МЕТАЛЛЕ
5.1 Испытания труб с несплошностями в металле стенки.
5.2 Напряженнодеформированное состояние металла труб с водородными расслоениями
5.3 Определение критического давления, необходимого для развития расслоения
5.4 Моделирование НДС труб с водородными расслоениями
5.5 Потенциальная опасность и остаточный ресурс участков трубопроводов с водородными расслоениями
5.6 Выводы по главе
6 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ
6.1 Входной контроль труб, деталей и запорной арматуры.
6.2 Выбор эффективных ингибиторов для защиты трубопроводов ОНГКМ
6.3 Ремонт дефектных участков трубопроводов установкой напряженных муфт
6.3.1 Моделирование процесса установки напряженной муфты
6.3.2Экспериментальное исследование процесса ремонта муфтой.
6.4 Замена запорной арматуры по техническому состоянию
6.4. Техническое состояние запорной арматуры трубопроводов ОНГКМ
6.4.ценка вероятности отказов и периодичности замены запорной
арматуры
6.5 Планирование очередности ремонта по балльной оценке факторов влияния технического состояния трубопроводов ОНГКМ
6.5.1 Обоснование и выбор факторов влияния технического состояния
трубопровода
6.5.2Балльная оценка факторов влияния состояния трубопроводов ОНГКМ
на интенсивность отказов
6.5.3Спсределение зависимостей интенсивности отказов трубопроводов
ОНГКМ от факторов влияния.
6.6 Выводы по главе 6.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Химический состав металла трубки 7x5,5 мм сталь типа стали . Рисунок 1. Рисунок 1. Результаты проведнных исследований позволили установить следующее трубка 1,5x3,8 мм и трубка 7x5,5 мм повреждены почвенной коррозией в местах контакта с наиболее коррозионноактивным верхним слоем почвы. В процессе эксплуатации конденсатоироводов нестабильного конденсата наблюдаются случаи отказа задвижек Ду 0 Ру 8,0МПа. При демонтаже крышечного комплекта обнаружено, что пятка нижней части шпинделя оборвана, а шибер находится в нижнем закрытом положении. При осмотре пятки визуально обнаружены следы наклепа основного металла, который мог появиться при значительных нагрузках во время открытия задвижки. По результатам испытаний, механические характеристики металла шпинделя штока, включая и ударную вязкость, находятся на высоком уровне о МПа, 3 МПа, V О,8 Джсм2. Материал шпинделя НМФВ. Твердость металла шпинделя составляет НВ, что соответствует требованиям стандарта 3, где согласно п. Разрушение произошло в области галтели перехода от шпинделя к пятке зацепу по зоне сосредоточения максимальных растягивающих напряжений рисунок 1. Очаг разрушения возник там, где шибер опирался на пятку шпинделя, причем нагрузка распределялась не по всей длине окружности, а только на дуге 0 и неравномерно. На пятке, в месте приложения нагрузки, хорошо видны следы смятия поверхности, а с противоположной стороны на поверхности остались нестертыми следы от механической обработки, оставшиеся при изготовлении шпинделя. Внецентренное приложение нагрузки на пятку шпинделя привело к возникновению совместного действия растяжения и изгиба, что обусловило значительную концентрацию напряжений и сероводородное растрескивание металла в области галтели перехода от шпинделя к пятке. За период более летней эксплуатации трубопроводов ОНГКМ произошли многочисленные отказы ЗА от воздействия сероводородсодержащих рабочих сред рисунок 1. Непроходимость трубок подачи герметизирующей пасты вызвана
I
I
закоксовыванием уплотнительной пасты утечка продукта через сквозные коррозионные повреждения трубок подачи герметизирующей пасты отказов, причиной утечки продукта через сквозные коррозионные повреждения трубок подачи герметизирующей пасты является нарушение изоляции. При обнаружении подобного дефекта, трубки подверженные коррозионному износу заменяются негерметичность затвора пропуск продукта через себя отказов. Данный тип отказов в основном характерен для шаровых кранов из зафиксированных отказов только случаев приходится на задвижки, остальные на шаровые краны. Причинами появления пропуска продукта через запорный орган шаровых кранов являются коррозионный износ посадочных мест седел и затворных органов шаровых кранов, а также охрупчивание уплотнительных элементов седел по шаровому затвору и корпусу, изготовленных из резины и синтетических материалов. В настоящее время идентификация технического состояния линейной части трубопровода сводится к анализу данных ВТД, наружного контроля и оценки потенциальной опасности дефектных участков. ВТД не фиксирует дефекты запорной арматуры, а неразрушающий контроль при наружном диагностировании запорной арматуры позволяет определить дефектность только корпусных деталей и не выявляет дефекты других элементов седел, затвора, сальников, штока и трубок. Например, после летней эксплуатации на ОНГКМ вследствие негерметичности затвора выходит из строя до общего количества запорной арматуры, что свидетельствует об актуальности оценки дефектности и потенциальной опасности ЗА. Наблюдаемые отказы трубопроводов ОНГКМ обусловлены в большинстве случаев отсутствием эффективного ингибирования в условиях воздействия сероводородсодержащих сред на участки трубопровода, содержащие дефекты. Твердые структурные составляющие, неметаллические включения сульфиды, оксисульфиды и т. Инициаторами коррозионного разрушения сварных соединений трубопровода рисунок 1. Причиной большинства разрушений сварных соединений являются дефекты корня шва. Рисунок 1. Причины отказов запорной арматуры
Рисунок 1.