Главная » 2014 » Июнь » 20 » Скачать Разработка методики комплексного диагностирования протяженных надземных газопроводов. Петров, Сергей Владимирович бесплатно
2:59 AM
Скачать Разработка методики комплексного диагностирования протяженных надземных газопроводов. Петров, Сергей Владимирович бесплатно
Разработка методики комплексного диагностирования протяженных надземных газопроводов
Диссертация
Автор: Петров, Сергей Владимирович
Название: Разработка методики комплексного диагностирования протяженных надземных газопроводов
Справка: Петров, Сергей Владимирович. Разработка методики комплексного диагностирования протяженных надземных газопроводов : диссертация кандидата технических наук : 25.00.19 / Петров Сергей Владимирович; [Место защиты: Ухтин. гос. техн. ун-т] - Ухта, 2009 - Количество страниц: 167 с. ил. Ухта, 2009 167 c. :
Объем: 167 стр.
Информация: Ухта, 2009
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
1 ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ НАДЗЕМНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ
11 Обзор и классификация процессов повреждаемости надземных газопроводов
111 Изменения структуры и свойств металла труб при длительной эксплуатации под нагрузкой
112 Изменение механических и физических свойств металла труб при усталости
113 Напряженно-деформированное состояние металла трубопроводов
114 Атмосферная коррозия надземных трубопроводов
12 Методы оценки состояния металла на образцах
121 Определение механических свойств
122 Металлографический анализ
13 Физические неразрушающие методы контроля металла
131 Магнитные методы структурного анализа
132 Методы определения напряжений в металле трубопроводов
133Определение твердости и микротвердости
14 Выводы по главе 1 Цель и задачи исследования
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРУБНЫХ ОБРАЗЦОВ, ОТОБРАННЫХ ИЗ НАДЗЕМНОГО ГАЗОПРОВОДА
211 Краткая характеристика газопровода Ухта-Войвож
212 Общие принципы диагностирования технического состояния газопровода
22 Характеристика отобранных из газопровода образцов труб
23 Определение химического состава стали спектральным методом
24 Микроструктура Ст2пс
25 Механические испытания металла труб
26 Определение твердости на трубных образцах
27 Определение остаточных напряжений на трубных образцах
271 Рентгепоструктурный анализ
272 Магнитошумовой метод (Баркгаузена)
273 Определение остаточных напряжений методом разрезания
28 Определение запаса пластичности материала методом релаксации напряжений
281 Методика испытаний
282 Результаты испытаний на релаксацию напряжений
3 КОМПЛЕКСНОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА НАДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ УХТА-ВОЙВОЖ
31 Проведение первичного обследования газопроводов
32 Измерения толщины стенки труб ультразвуковым методом
321 Постановка задачи
322 Измерительные приборы и их калибровка
323 Результаты измерений толщины стенки на трубных образцах
324 Корреляционный анализ результатов ультразвуковых измерений толщины стенки труб
325 Усовершенствованная методика измерения толщины стенки труб
326 Измерения толщины стенки труб на потенциально-опасном участке газопровода
33 Ультразвуковая дефектоскопия сварных соединений
331 Ультразвуковыке дефектоскопы и их калибровка
332 Расчет основных параметров ультразвукового контроля
333 Регистрируемые параметры контроля
334 Методы дефектоскопии саврных швов при наличии подкладных колец и труб разной толщины
335 Методика оценки допустимости дефектов в сварных соединениях
34 Результаты комплексного диагностирования надземного газопровода
341 Общее состояние газопровода
342 Оценка общего дефектного состояния труб
343 Результаты ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений
35 Диагностирование состояния металла газопровода в условиях напряженно-деформированного состояния
4 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДИКИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И ПРОДЛЕНИЯ РЕСУРССА ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Введение:
Одной из важнейших научно-технических проблем XXI века становится проблема оценки технического состояния и продления ресурса безопасной эксплуатации потенциально опасных объектов. К их числу относятся магистральные газонефтепроводы, основная часть которых выработала 50-75 % проектного ресурса, а некоторые эксплуатируются с его превышением. Уникальным примером такого объекта на севере России может служить система надземных газопроводов Ухта-Войвож, эксплуатирующаяся более 60 лет.
Снижение работоспособности надземных трубопроводов происходит по причине необратимого ухудшения свойств металла, дефектности сварных швов, высоких механических напряжений в стенках труб, развития атмосферной коррозии.
Существует множество различных методов для диагностирования состояния металла труб, однако часть из них требует отбора образцов из газопровода, например для механических испытаний и металлографического анализа. Кроме того эти методы недостаточно информативны в исследованиях изменений свойств металла при длительной эксплуатации под нагрузкой.
Неразрушающие методы также недостаточно адаптированы к реализации на протяженных объектах сверхдлительной эксплуатации. В частности, ультразвуковой контроль сварных швов не адаптирован к наличию подкладных колец и геометрии сварного шва; методы оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) не учитывают собственные напряжения в металле труб; методы толщино-метрии при оценке коррозионных повреждений не учитывают вариацию толщин стенки труб, связанную с технологией изготовления, существующей в 50-е годы.
Поэтому разработка методики комплексного диагностирования металла надземных трубопроводов на основе современных металлофизических и дефектоскопических методов неразрушающего контроля является весьма актуальной научно-технической задачей.
Работа базируется на результатах научных работ многих ученых и исследователей, среди которых: В.К. Бабич, В.В. Болотов, П.П. Бородавкин, В.М. Глазов, В.Н. Давиденков, Г.Д. Дель, О.М. Иванцов, A.A. Ильюшин, В.В. Клюев, М.П. Мар-ковец, Миркин Л.И., А.Т. Туманов, М.Н. Щербинин и др.
Цель работы. Разработка комплексной методики диагностирования длительно эксплуатируемых надземных газопроводов большой протяженности.
Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
1. Адаптировать к объекту неразрушающие методы тестирования механических свойств металла труб;
2. Разработать оригинальные методы оценки структуры и собственных остаточных напряжений в металле труб;
3. Разработать методику оценки коррозионных повреждений с учетом номенклатуры и особенностей технологий изготовления труб;
4. Усовершенствовать методику ультразвуковой дефектоскопии с учетом конструктивных особенностей сварных швов;
5. Разработать методику экспресс-оценки напряженного состояния труб на основе геодезических измерений;
6. Разработать комплексную методику натурных обследований с назначением необходимых видов контроля и оптимизированием объемов измерений.
7. Оценить практическую и экономическую значимость выполненной работы.
Научная новизна.
1. Установлено, что после 60 лет эксплуатации характеристики механических свойств металла надземного газопровода с запасом не менее 10-15% удовлетворяют требованиям нормативов, за исключением относительного удлинения после разрыва образцов со сварным швом, структура металла не имеет критических повреждений.
2. Доказано, что структурные дефекты металла труб можно выявить по результатам многократного тестирования микротвердости с выявлением критически упрочненных структур, характеризующих развитие деформационного старения и разупрочненных при образовании нарушений сплошности материала.
3. Для марки стали Ст2пс, эксплуатировавшейся более 60 лет установлена закономерность уменьшения релаксационной способности основного металла труб по снижению предела макроупругости от 160 до 120 МПа, околошовной зоны до 100 МПа, сварного шва - до 60 МПа.
4. Рентгеноструктурным анализом доказано, что в металле труб могут существовать собственные структурные напряжения второго рода величиной до 77 МПа в околошовной зоне сварного шва и до 45 МПа в основном металле, которые необходимо учитывать при оценке НДС газопровода.
5. Экспериментально получены регрессионные модели временного сопротивления и предела текучести стали марки Ст2пс от твердости, характеризуемые линейными выражениями вида: стп = 3,699НВ-157,811 сг0 2 = 2,722НВ -148,271
6. Магнитошумовым методом (Баркгаузена) экспериментально установлена существенная неоднородность напряжений в области сварного шва, характеризуемая появлением растягивающих напряжений в околошовной зоне и сжимающих в литом металле шва, что может приводить к образованию нарушений сплошности на границе данных областей и существенному ухудшению механических свойств.
Основные защищаемые положения:
• методика комплексной лабораторной оценки состояния материала газопровода после 60 лет эксплуатации, включающая стандартные методы испытаний, рентгеноструктурный анализ, испытания на релаксацию напряжений, магни-тошумовой метод и результаты ее опробования;
• методики ультразвукового обследования сварных швов с наличием смещений кромок и подкладных колец и селективной выбраковки сварных швов на основе уточнения характера дефектов;
• номограммы для расчета НДС, назначения участков газопровода к детальному обследованию и определению минимальной допустимой толщины стенки;
• методика оценки коррозионных повреждений труб газопроводов с учетом особенностей технологий их изготовления на основе корреляционного анализа результатов измерения толщины стенки методом сплошного сканирования.
Практическая ценность работы.
На основе результатов исследований разработана «Методика проведения комплексного диагностического обследования надземных магистральных газопроводов НГДУ «Войвожнефть», согласованная с Ухтинским отделом Печорского округа Госгортехнадзора России 10.05.2000 г. Полученные в процессе исследований результаты позволяют обосновать возможность дальнейшей эксплуатации магистральных газопроводов по состоянию металла и сварных швов, повысить их надежность и безопасность. Результаты исследований могут быть полезны крупнейшим компаниям нефтегазового комплекса России, таким как ОАО «Газпром», «Лукойл» «Транснефть» и др.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 7-й, 8-й и 9-й научно-технической конференции молодежи ОАО «Северные МН» (г. Ухта, 2006, 2007, 2008 г.), VIII международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех -2007» (г. Ухта, 2007 г.), Всероссийской научно-практической конференции (ТюмГНГУ, г. Тюмень, 2008 г.), 14-й Международной конференции «Транспорт и седиментация твердых частиц» (Санкт-Петербург, СПбГГИ им. Плеханова, 2008 г.), на совместных научных семинарах кафедр ПЭМГ и МОН и ГП (г.Ухта, УГТУ, 2005, 2006, 2007, 2008 гг.).
Публикации: по теме диссертации опубликовано 12 работ.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 167 страниц текста, 53 рисунка, 18 таблицы и список литературы из 168 наименований.