Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата
технических наук, Уфа, 2007. — 27 с.
Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии «Институт
проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»), г. Уфа.
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы
Как показывают опыт эксплуатации трубопроводов и результаты обследований их технического состояния, внутренняя и внешняя коррозия выводит из строя промысловые трубопроводы за 5…10 лет, магистральные трубопроводы – за 20…40 лет, трубопроводы системы газораспределения – за 40…50 лет, водопроводы – за 10…20 лет.
Все трубопроводы проходят несколько характерных «жизненных» этапов. Последний из них характеризуется увеличением отказов и, соответственно, объёмов ремонтных работ. При этом надёжность и безопасность падают, риски аварии растут. Так, с определенного момента становится невыгодным дальнейшая эксплуатация трубопровода, возникает необходимость вывода из эксплуатации наиболее изношенных участков и замена их на новые линии.
Необходимость вывода из эксплуатации может возникнуть не только из-за изношенности трубопроводов. Существуют и другие причины, например: выработка месторождения, изменение направления транспорта, моральное старение трубопровода, изменение экономической политики. До момента вывода из эксплуатации трубопровода все вопросы (научно-технические, юридические, нормативные, организационные) отработаны; за состояние трубопроводов отвечает конкретная организация.
«Жизнь» трубопровода после вывода из эксплуатации практически остаётся вне поля зрения эксплуатирующих организаций и администраций регионов. Между тем, остаётся ещё один важный этап – утилизация, за который практически никто не отвечает. Важность вопроса следует хотя бы из того, что Россия всё больше интегрируется в мировую экономику. Это требует уважительного отношения к признанным в мире нормам, особенно в отношении к окружающей среде. Одна из таких норм – цивилизованная утилизация предметов, продукции и объектов после их использования. Это относится и к трубопроводам. Выведенный из эксплуатации трубопровод может быть в зависимости от ситуации законсервирован на некоторый период или передан другой организации для транспортировки других продуктов при более безопасных режимах работы. Если нет никакой возможности обеспечивать безопасность трубопровода после его вывода из эксплуатации, то он, несомненно, должен быть демонтирован.
После демонтажа трубопровода появляется вопрос: утилизировать (передать на переплав) или повторно использовать демонтированные трубы. На практике вопросы демонтажа и повторного использования труб нормативно не обеспечены. В каждом случае решение принимается владельцем трубопровода. Тем не менее, к настоящему времени накоплен некоторый практический опыт по восстановлению и повторному использованию демонтированных труб. Анализ этого опыта показал следующее. Проблема повторного использования труб оказалась значительно сложнее, чем в случае применения новых труб.
Не решены методические вопросы. Например, проблематично группировать демонтированные трубы в партии, поскольку степень износа каждой трубы разная.
Недостаточна нормативная база для повторного применения демонтированных труб. Не определены допустимые условия повторного использования труб, отслуживших разные сроки в разных условиях; не определён необходимый объём сертификационных испытаний.
Для налаживания производства по восстановлению и подготовке к повторному использованию демонтированных труб необходимо на достойном уровне решить несколько задач с учётом специфики проблемы, в том числе: проведение дефектоскопии демонтированных труб, позволяющей выявить все дефекты; контроль состояния металла труб после длительной эксплуатации трубопроводов; выбор эффективных методов восстановления; определение допустимых условий эксплуатации восстановленных труб. Методы и объёмы контроля, применяемые при производстве новых труб, в данном случае не достаточны из-за большого разброса исходных параметров. Кроме того, для демонтированных труб невозможно применить понятие «партия труб» в том же смысле, что и для новых труб. Отсюда следуют проблемы сертификации восстановленных труб. Цель работы – повышение эффективности повторного использования демонтированных труб на магистральных трубопроводах. Основные задачи исследований:
анализ проблем, связанных с повторным использованием демонтированных труб после вывода из эксплуатации магистральных трубопроводов;
исследование явлений, связанных с деградацией свойств металла
труб при длительной эксплуатации и возможностью повторного использования на магистральных трубопроводах;
обоснование и выбор методов контроля труб, предназначенных для повторного использования на магистральных трубопроводах;
обоснование и выбор методов восстановления демонтированных труб, предназначенных к повторному использованию;
разработка методов определения допустимых режимов эксплуатации трубопроводов, построенных с использованием демонтированных труб.
Методы решения поставленных задач
В работе использованы и обобщены данные о фактическом техническом состоянии магистральных нефтегазопроводов, результаты технических обследований и экспертиз безопасности ряда нефтепродуктопроводов и трубопроводов системы газораспределения, результаты изучения металла труб после длительной эксплуатации. Для эффективного решения задачи диагностики использованы принципы внутритрубной диагностики с применением ультразвука.
При изучении свойств металла труб применялись методы механических испытаний в разных режимах и металлографические исследования с использованием оптических микроскопов с увеличением до 1000 раз. Оценка допустимых режимов эксплуатации производилась на основе математического моделирования процессов накопления усталости и повреждений с экспериментальным подтверждением. Основой для решения данных задач явились труды отраслевых институтов (ИПТЭР, ВНИИГАЗ), специалистов АК «Транснефтепродукт», ОАО «Газпром», АНК «Башнефть» и других научных центров, работы ведущих ученых: А.Г. Гумерова, Р.С. Гумерова, Р.С. Зайнуллина, К.М. Ямалеева, Х.А. Азметова, М.М. Загирова, Ю.И. Пашкова и других. Использован опыт восстановления демонтированных труб на предприятиях Республики Татарстан (АНК «Татнефть») и Челябинской области (ООО «Уралтрубопроводстрой»).
Актуальность проблемы
Как показывают опыт эксплуатации трубопроводов и результаты обследований их технического состояния, внутренняя и внешняя коррозия выводит из строя промысловые трубопроводы за 5…10 лет, магистральные трубопроводы – за 20…40 лет, трубопроводы системы газораспределения – за 40…50 лет, водопроводы – за 10…20 лет.
Все трубопроводы проходят несколько характерных «жизненных» этапов. Последний из них характеризуется увеличением отказов и, соответственно, объёмов ремонтных работ. При этом надёжность и безопасность падают, риски аварии растут. Так, с определенного момента становится невыгодным дальнейшая эксплуатация трубопровода, возникает необходимость вывода из эксплуатации наиболее изношенных участков и замена их на новые линии.
Необходимость вывода из эксплуатации может возникнуть не только из-за изношенности трубопроводов. Существуют и другие причины, например: выработка месторождения, изменение направления транспорта, моральное старение трубопровода, изменение экономической политики. До момента вывода из эксплуатации трубопровода все вопросы (научно-технические, юридические, нормативные, организационные) отработаны; за состояние трубопроводов отвечает конкретная организация.
«Жизнь» трубопровода после вывода из эксплуатации практически остаётся вне поля зрения эксплуатирующих организаций и администраций регионов. Между тем, остаётся ещё один важный этап – утилизация, за который практически никто не отвечает. Важность вопроса следует хотя бы из того, что Россия всё больше интегрируется в мировую экономику. Это требует уважительного отношения к признанным в мире нормам, особенно в отношении к окружающей среде. Одна из таких норм – цивилизованная утилизация предметов, продукции и объектов после их использования. Это относится и к трубопроводам. Выведенный из эксплуатации трубопровод может быть в зависимости от ситуации законсервирован на некоторый период или передан другой организации для транспортировки других продуктов при более безопасных режимах работы. Если нет никакой возможности обеспечивать безопасность трубопровода после его вывода из эксплуатации, то он, несомненно, должен быть демонтирован.
После демонтажа трубопровода появляется вопрос: утилизировать (передать на переплав) или повторно использовать демонтированные трубы. На практике вопросы демонтажа и повторного использования труб нормативно не обеспечены. В каждом случае решение принимается владельцем трубопровода. Тем не менее, к настоящему времени накоплен некоторый практический опыт по восстановлению и повторному использованию демонтированных труб. Анализ этого опыта показал следующее. Проблема повторного использования труб оказалась значительно сложнее, чем в случае применения новых труб.
Не решены методические вопросы. Например, проблематично группировать демонтированные трубы в партии, поскольку степень износа каждой трубы разная.
Недостаточна нормативная база для повторного применения демонтированных труб. Не определены допустимые условия повторного использования труб, отслуживших разные сроки в разных условиях; не определён необходимый объём сертификационных испытаний.
Для налаживания производства по восстановлению и подготовке к повторному использованию демонтированных труб необходимо на достойном уровне решить несколько задач с учётом специфики проблемы, в том числе: проведение дефектоскопии демонтированных труб, позволяющей выявить все дефекты; контроль состояния металла труб после длительной эксплуатации трубопроводов; выбор эффективных методов восстановления; определение допустимых условий эксплуатации восстановленных труб. Методы и объёмы контроля, применяемые при производстве новых труб, в данном случае не достаточны из-за большого разброса исходных параметров. Кроме того, для демонтированных труб невозможно применить понятие «партия труб» в том же смысле, что и для новых труб. Отсюда следуют проблемы сертификации восстановленных труб. Цель работы – повышение эффективности повторного использования демонтированных труб на магистральных трубопроводах. Основные задачи исследований:
анализ проблем, связанных с повторным использованием демонтированных труб после вывода из эксплуатации магистральных трубопроводов;
исследование явлений, связанных с деградацией свойств металла
труб при длительной эксплуатации и возможностью повторного использования на магистральных трубопроводах;
обоснование и выбор методов контроля труб, предназначенных для повторного использования на магистральных трубопроводах;
обоснование и выбор методов восстановления демонтированных труб, предназначенных к повторному использованию;
разработка методов определения допустимых режимов эксплуатации трубопроводов, построенных с использованием демонтированных труб.
Методы решения поставленных задач
В работе использованы и обобщены данные о фактическом техническом состоянии магистральных нефтегазопроводов, результаты технических обследований и экспертиз безопасности ряда нефтепродуктопроводов и трубопроводов системы газораспределения, результаты изучения металла труб после длительной эксплуатации. Для эффективного решения задачи диагностики использованы принципы внутритрубной диагностики с применением ультразвука.
При изучении свойств металла труб применялись методы механических испытаний в разных режимах и металлографические исследования с использованием оптических микроскопов с увеличением до 1000 раз. Оценка допустимых режимов эксплуатации производилась на основе математического моделирования процессов накопления усталости и повреждений с экспериментальным подтверждением. Основой для решения данных задач явились труды отраслевых институтов (ИПТЭР, ВНИИГАЗ), специалистов АК «Транснефтепродукт», ОАО «Газпром», АНК «Башнефть» и других научных центров, работы ведущих ученых: А.Г. Гумерова, Р.С. Гумерова, Р.С. Зайнуллина, К.М. Ямалеева, Х.А. Азметова, М.М. Загирова, Ю.И. Пашкова и других. Использован опыт восстановления демонтированных труб на предприятиях Республики Татарстан (АНК «Татнефть») и Челябинской области (ООО «Уралтрубопроводстрой»).