CC BY
25Грачев С. И., д.т.н., профессор, директор Института нефти и газа, Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень, тел.: (3452) 41-68-89
Савиньх А.В., научный сотрудник, Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.: (3452) 41-70-22
Галикеев Р.М., аспирант, Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.: (3452) 41-70-22, e-mail:fox@tsogu.ru
Музипов Х. Н., к.т.н., начальник отдела комплексной поддержки проектов, ООО «Тюменский нефтяной научный центр», г.Тюмень, тел.: (3452) 49-96-96
Savinykh Yu.A., Candidate of Technical Sciences, Department «Electroenergetica», Tyumen State Oil and Gas University, Tyumen, phone +7 (3452) 41-70-22.
Grachev S.I., DPhil, Director of Institute of Oil and Gas, Tyumen State Oil and Gas University, Tyumen, phone: +7 (3452) 41-68-89
Savinyh A.V., scientific worker, Tyumen State Oil and Gas University, phone: (3452) 41-70-22 GalikeevR.M., post-graduate, Tyumen State Oil and Gas University, phone: (3452) 41-70-22 Muzipov H.N., Candidte of Sciences, Department of Complex Support of Design, OOO «Tyumen Petroleum Scientific Center», Tyumen, phone: +7(3452) 49-96-96
Проектирование, сооружение и эксплуатация систем трубопроводного транспорта
УДК 620.193:621.642.3
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕФЕКТОСКОПИИ КОРРОЗИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ РЕЗЕРВУАРОВ
М.А. Тарасенко, П.Ф. Сильницкий, А.А. Тарасенко
(Тюменский государственный нефтегазовый университет)
Резервуар, коррозионные дефекты, статистический анализ Storage tank, corrosion defects, statistical analysis
Analysis of results of defectoscopy of .storage tanks corrosion faults. Tarasenko M.A., Silnit-sky P.F., Tarasenko A.A.
The article describes a static analysis of data on corrosion defects. Based on the results of technical diagnostics of storage tanks of various standard sizes (RVS-5000, RVS-10000, RVS-20000) the bar charts of corrosion defects distribution by the height of the first tank ring have been constructed. Applying statistical treatment the probability of corrosion defect hitting this or that interval of defect depth was defined. A high sampling representativeness permits to predict the cost offorthcoming repairs of storage tanks even before their diagnostics. Fig.3, table 1, ref. 4.
Коррозионные повреждения металлоконструкций являются одним из самых распространенных дефектов резервуаров. При любой технической диагностике обнаруживаются повреждения металлоконструкций днищ, окраек и стенок. Большинство ремонтов вызвано устранением дефектов коррозии.
Согласно [1] коррозионные повреждения делятся на равномерную, местную и язвенную коррозии. В настоящее время для оценки напряженно-деформированного состояния резервуара при расчете на прочность толщина всего листа стенки резервуара уменьшается на величину самого глубокого коррозионного дефекта, определенного при диагностике. Такие меры приняты для обеспечения запаса прочности конструкции. Они приводят к уменьшению уровня напряжений в стенке, но, в свою очередь, значительно увеличиваются необоснованные затраты на ремонт.
Работа посвящена статическому анализу информации о коррозионных дефектах, а также их учету в расчетах на прочность.
В условиях Западной Сибири для хранения товарной нефти в основном используются резервуары следующих типоразмеров: РВС-5000, РВС-10000 и РВС-20000. На основании отчетов о технической диагностике ОАО ЦТД «Диаскан» и ООО НПП «Симплекс» проанализированы 5 РВС-5000, 5 РВС-10000 и 15 резервуаров РВС-20000, находившиеся в эксплуатации более 20 лет. Все резервуары изготовлены рулонным методом из стали 09Г2С согласно [2]. Выборка резервуаров производилась таким образом, чтобы толщина первого пояса для каждого типоразмера резервуаров совпадала.
Анализируя результаты технической диагностики, установлено, что большая часть коррозионных дефектов расположена на днище, уторном шве и первом поясе стенки резервуара. В разных литературных источниках [3] это объясняется следующими причинами: наличие подтоварной воды в районе днища, наличие полей статического электричества, биологическая активность сульфатвосстанавливающих микроорганизмов и др. Построенная гистограмма распределения коррозионных дефектов по высоте 1 пояса резервуаров (рис.1) показывает, что наибольшее их количество концентрируется вблизи уторного шва, а на расстоянии 20 см от него почти не встречается.
Для определения вероятности попадания коррозионного дефекта в тот или иной интервал толщины стенки выполнена статистическая обработка данных [4].
Высота от уторного шва, мм
200
80
30
40
20
00
80
30
40
20
Рис. 1. Гистограмма распределения коррозионных дефектов по высоте 1 пояса
Вся толщина стенки разбивалась на интервалы глубиной 0,3 мм (таблица). Анализируя данные технической диагностики, производился расчет частоты попадания (и) в тот или иной интервал вводимых значений глубины коррозионных повреждений резервуара. После окончания ввода данных подсчитывалось общее количество введенных экспериментальных значений п. Затем рассчитывалась частота попадания в интервал (и/п) и накопленная частота (¿и), которая соответствует вероятности наступления события (Рх).
Вероятность наступления события Рх рассчитывается по формуле
п и
Рх = ~. (1) п
Поскольку общая вероятность наступления событий Рх=1, то для каждого попадания в заданный интервал формула (1) примет вид
Рх, +1 = ^ + Рх,, (2)
п
где Pxi+1 - вероятность попадания дефекта в интервал (г+1); Pxi - вероятность попадания дефекта в интервал (г); wi+1 - частота попадания в интервал (г+1); п - общее число экспериментальных значений.
Распределение значений коррозионных повреждений по глубине
Относительные Частота (и/п), % Рх
отметки, мм попадания (и)
<0,3 415 15,82% 0,1582
0,3-0,6 304 11,58% 0,2741
8,7-9,0 1 0,0003% 0,9996
9,0-9,3 0 0% 1,0000
- Е 2623 - -
Используя полученные данные, построена гистограмма распределения коррозионных дефектов по глубине проникновения (рис.2).
Однако не все дефекты являются недопустимыми и подлежат ремонту (см. рис. 2). Согласно [1], толщина листов стенки РВС не должна быть меньше максимальной из двух величин: предельно допустимой толщины, определенной расчетом на прочность и устойчивость или номинальной (проектной) толщины за вычетом минусового допуска на прокат.
Ё а;
и 250
Глубина дефекта, мм
Рис. 2. Гистограмма распределения коррозионныш дефектов по глубине проникновения
Предельно допустимая величина толщины стенки ьго пояса из расчета на прочность резервуара:
А =
к • р -н - р *+Д,+ с,
(3)
R у • 1с
где р - плотность нефти; Н - максимально допустимый уровень взлива нефти в резервуаре, м; z - расстояние от днища до нижней кромки пояса, м; Pи - избыточное давление в газовом пространстве резервуаров, Па; уп - коэффициент надежности по назначению; ус - коэффициент условий работы; Я - радиус резервуара, м; Дг- - минусовой допуск на толщину листа, установленный по ГОСТ или техническим условиям на прокат, по которому он изготовлен, м; с г - припуск на коррозию для пояса, установленный в техническом задании на проектирование на основании данных о фактической скорости коррозии в резервуаре, м.
450
400
350
300
200
50
00
50
Максимальный допуск на коррозию стенки РВС равен 20%, отсюда минимально допустимая толщина стенки 1-го пояса равна
(
Ч > 0,8 • -А;, 4)
где tip - проектная толщина стенки i-го пояса резервуара.
Из типовых проектов обследованных резервуаров толщины стенок 1-го пояса резервуаров равны 10,5; 11,8 и 12,8 мм для РВС-5000, РВС-10000 и РВС-20000 соответственно. Используя формулы (3) и (4), максимальный допуск на коррозию стенки РВС-5000, РВС-10000 и РВС-20000 равен 2,1 мм, 2,36 мм и 2,56 мм соответственно. Используя данные (см.таблицу), построим интегральную кривую распределения значений коррозионных дефектов по глубине проникновения (рис. 3).
Глубина коррозионных повреждений, мм
. допуск на коррозию для толщины стенки 10,5 мм; . допуск на коррозию для толщины стенки 11,8 мм; . допуск на коррозию для толщины стенки 12,8 мм
Рис. 3. Интегральная кривая распределения значений глубины коррозионных дефектов по 1 поясу резервуара
В результате анализа 25 резервуаров можно утверждать, что все замеренные 2623 дефекта укладываются в интервал от 0 до 20 см по высоте 1 пояса, в направлении от уторного шва. Также с вероятностью 0,45; 0,41 и 0,35 можно утверждать, что глубина коррозионных дефектов при диагностике не превысит предельно допустимые значения для РВС-5000, РВС-10000 и РВС-20000 соответственно. Ввиду достаточно высокой представительности выборки, полученные в данной работе результаты позволяют прогнозировать стоимость предстоящих ремонтов резервуаров еще до начала их диагностики.
Список литературы
1. РД 08-95-95. Положение о системе технического диагностирования стальных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов. - СПб.: ДЕАН, 2002. - 48 с.
2. ГОСТ 14637-89. Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. / Министерство металлургии СССР. - М: ИПК Издательство стандартов, 2002. - 10 с.
3. Хоперский Г.Г. Исследование напряженно-деформированного состояния стенки резервуара при неравномерных осадках основания. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1998. - 197 с.
4. Практикум по проектированию, сооружению и ремонту вертикальных стальных резервуаров. Учебное пособие / Тарасенко А.А, Воробьев В.А., Васильев Г.Г., Иванцова С.Г. - М.: «Нефть и газ» РГУ Нефти и газа, 2004. - 167 с.
Сведения об авторах
Тарасенко М.А., аспирант, кафедра «Сооружение и ремонт нефтегазовых объектов», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.: (3452) 41-70-25
Сильницкий П.Ф., аспирант, кафедра «Сооружение и ремонт нефтегазовых объектов», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.: (3452) 41-70-25
Тарасенко А.А., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Детали машин», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.:(3452) 20-07-90
Tarasenko M.A., postgraduate student, Department «Construction and Maintenance of Petroleum Field Facilities», Tyumen State Oil and Gas University, phone: (3452) 41-70-25
Silnitsky P.F., postgraduate student, Department «Construction and Maintenance of Petroleum Field Facilities», Tyumen State Oil and Gas University, phone: (3452) 41-70-25
Tarasenko A.A., Doctor of Technical Sciences, Head of Department «Machine elements», Tyumen State Oil and Gas University, phone: (3452) 20-07-90
УДК 681.5.011:621.64
ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОТЯГИВАНИЕМ ТРУБОПРОВОДА ПРИ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКЕ
В.Э. Борзых, Н.Г. Панфилова
(Тюменский государственный нефтегазовый университет)
Трубопровод, управление, бестраншейная прокладка, сила трения Pipeline, control, trenchless pipeline laying, friction force
Practical aspects of pipeline pull control in trenchless pipe laying technology. Borzykh V.E., Panfilova N.G.
The objective function in the system of control of pipeline pull in the borehole of the drilled well is presented. The operating diagram of the control system using the vibration control actions was developed. The beneficial effects of practical application of the developed control system are outlined which include the enhancement of pipeline pull control efficiency and reduction of costs of crossings construction at trenchless pipe laying. Fig.2, ref. 4.
Целевая функция в системе управления при протягивании трубопровода в стволе пробуренной скважины [1] функционально связана с минимизацией сил сопротивления в зоне контакта трубопровода со стенками скважины:
Fc = f (Кадг > Ктр Аонг ) ^ min> С1)
где Fc - сила сопротивления движению трубопровода в стволе скважины; Кадг - коэффициент адгезионной составляющей силы сопротивления; Ктр - коэффициент трения;
БконР - площадь контакта трубопровода со стенками скважины.
Реализовать целевую функцию (1) представляется возможным наложением на зону контакта трубопровода со стенками скважины управляющих вибрационных воздействий [2]. На практике создание вибрационных управляющих воздействий возможно созданием эксцентриситета при вращении ведущей бурильной трубы. Величина эксцентриситета создается направляющим роликом бурового стола, а частота колебаний определяется частотой вращения ведущей бурильной трубы:
ф = а/2ж, (2)
где р - частота колебаний; (D - частота вращения ведущей бурильной колонны.
Для управления процессом протягивания трубопровода с учетом вибрационных воздействий разработана вычислительная модель [3] этого процесса, на ее основе построена система управления. Функциональная схема системы управления представлена (рис. 1).
