Оценка работоспособности нефтегазопроводов с внутренними расслоениями стенок труб

• Автор: Комаров, Алексей Вячеславович
• Шифр специальности: 25.00.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ухта
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Ухтинский государственный технический университет
На правах рукописи
КОМАРОВ АЛЕКСЕЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ
УДК 681.518.5:665.632
ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ С ВНУТРЕННИМИ РАССЛОЕНИЯМИ СТЕНОК ТРУБ
Специальность-25.00.19. Строительство и эксплуатация
нефтегазопровдов, баз и хранилищ
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель канд. техн. наук И.Н. Бирилло
Ухта-2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ НОРМИРОВАНИЯ ДОПУСТИМОЙ ДЕФЕКТНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ, НАЛИЧИЯ И ОСОБЕННОСТЕЙ ВНУТРЕННЕГО РАССЛОЕНИЯ СТЕНОК НЕФТЕГАЗОПРОВОДЫХ ТРУБ
1.1. Дефекты металла и металлических конструкций
1.2. Технологические и эксплуатационные нормы допустимости дефектов
1.3. Общие сведения о расслоении металла
1.4. Нормативные требования, предъявляемые к однородности металла нефтегазопроводных труб и сосудов высокого давления
1.5. Экспериментальные данные о прочности трубных элементов с расслоением стенки
1.5.1. Исследования фрагментов трубопроводов Оренбургского НГКМ
1.5.2. Гидравлические испытания фрагментов нефтепроводов
1.5.3. Основные выводы по результатам
экспериментальных исследований
1.6. Цель и задачи исследований
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ РАССЛОЕНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ ТРУБНОГО ЭЛЕМЕНТА
2.1. Расчетная схема
2.2. Вывод расчетных зависимостей
2.2.1. Газообразная межоболочечная прослойка
2.2.2. Межоболочечная прослойка заполнена неметаллическими включениями
2.3. Анализ напряженно-деформированного состояния трубного элемента с расслоениями стенки
2.3.1. Газообразная межоболочечная прослойка
2.3.2. Межоболочечная прослойка заполнена неметаллическими включениями
2.4. Критериальные оценки степени опасности труб
с расслоением стенки
2.5. Основные выводы по результатам теоретических исследований
3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВНУТРЕННЕГО РАССЛОЕНИЯ МЕТАЛЛА МЕТОДОМ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ
ТОЛЩИНОМЕТРИИ
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРУБНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С РАССЛОЕНИЕМ СТЕНКИ
4.1. Методы исследования трубных элементов
4.1.1. Визуально-измерительный контроль
4.1.2. Ультразвуковая толщинометрия
4.1.3. Ультразвуковая дефектоскопия
4.1.4. Металлография
4.1.5. Испытание образцов металла на растяжение
4.1.6. Гидравлические испытания полноразмерных трубных элементов
4.1.7. Электротензометрия
4.2. Объекты исследований
4.3. Лабораторные исследования фрагментов надземных трубопроводных обвязок компрессорных станций
4.3.1. Ультразвуковая толщинометрия трубных элементов и их фрагментов
4.3.2. Металлографические исследования материала трубных элементов
4.3.3. Лабораторные испытания образцов
на растяжение
4.4 Гидравлические испытания полноразмерных
трубных фрагментов
4.4.1. Объекты испытаний
4.4.2. Этапы испытаний
4.4.3. Ультразвуковой контроль толщины стенки
4.4.4. Результаты электротензометрии
4.4.5. Оценка прочности трубных плетей
4 4 6 Теоретическое обоснование степени опасности

расслоении
4.5. Основные выводы по результатам экспериментальных исследований
5. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ, ИМЕЮЩИХ ВНУТРЕННИЕ РАССЛОЕНИЯ СТЕНОК ТРУБ, И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ Акты внедрения результатов работы

расслоений различных размеров и формы в стенках трубопроводов, приводящих
в конечном итоге к разрушению последних [95].
Цель выполненных исследований заключалась в определении.
1) величин давлений в полостях расслоений разных форм и размеров, приводящих к росту расслоений;
2) факторов, от которых зависит величина давления в расслоениях;
3) влияния сварного шва на развитие расслоений, т.е. того, является ли сварной шов преградой или слабым местом при развитии расслоений.
Несмотря на то, что авторами рассматриваемой работы [94] исследовалось развитие внутренних расслоений в трубопроводах, транспортирующих сероводородсодержащие нефтегазовые среды, полученные результаты и сделанные выводы несомненно интересны и для других объектов. Кроме того, немалый интерес представляет и методический подход, использованный для достижения поставленной цели исследования.
Для проведения экспериментов были использованы образцы (темплеты),
вырезанные из участков трубопроводов (газопровода О 720 х 18 мм и конденсато-провода Э 377 х 14 мм) Оренбургского НГКМ с нераскрывшимися и раскрывшимися расслоениями (включениями), выявленными внутритрубной дефектоскопией и уточненными путем ручного ультразвукового контроля (УЗК).
Участки темплетов с расслоениями, выходящими на торцевые поверхности (при их наличии), были обварены для придания темплетам необходимой прочности
и герметичности.
Для нагнетания жидкости (масла) в полость расслоений на поверхности темплетов до глубины залегания расслоений, определенной с помощью ультразвуковой толщинометрии, были просверлены отверстия, над которыми наваривались
штуцеры с резьбой для подключения гидронасоса.
Гидронасос имел два плунжера, позволявших вводить в полости расслоений большие или малые количества жидкости. Давление в полости определяли
по манометру.
Испытанию подвергались темплеты труб:
1) с металлургическими расслоениями (несплошностями) в основном металле, т.е. расслоениями, образовавшимися в процессе изготовления труб;
2) с металлургическими расслоениями, примыкающими к сварным швам;
3) с водородными расслоениями (ВР), т.е. расслоениями, образовавшимися в