CC BY
53ДИАГНОСТИКА
проф., д.т.н., Стеклов О.И., РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина
комплексная техническая диагностика магистральных газонефтепроводов
Длительная эксплуатация в сложных природно-климатических условиях и большая протяженность магистральных газонефтепроводов обуславливает актуальность совершенствования системы диагностического обслуживания и применения новых подходов к обеспечению надежной и безопасной эксплуатации объектов газотранспортной системы [1, 2, 3, 4].
Общая протяженность магистральных газонефтепроводов составляет порядка 230 тыс. км, в том числе газопроводов — более 150 тыс., нефтепроводов — 49 тыс., нефтепродуктопроводов — около 30 тыс. км.
Магистральные газонефтепроводы эксплуатируются при высоких рабочих давлениях. На нефтепроводах и неф-тепродуктопроводах рабочие давления составляют 4,0-6,4 МПа, на газопроводах — до 7,5 МПа. В последние годы проектируются и строятся трубопроводы с расчетным давлением 10 МПа и более. Например, на береговом участке газопровода «Голубой поток» диаметром 1220 мм рабочее давление составляет 10 МПа, на морском участке, состоящем их двух ниток диаметром 610 мм — достигает 25 МПа. Средние значения механических напряжений при проектных рабочих давлениях составляет до 0,7 предела текучести металла труб. По характеру нагружения трубопроводы могут быть разделены на три группы: подземные газопроводы; нефте-продуктопроводы и трубопроводы перекачивающих станций. Газопроводы работают при относительно статическом режиме нагружения. За период эксплуатации количество циклов нагружения газопроводов составляет около 102...103 при отно-
сительно небольших амплитудах преимущественно до 0,1 от от стали. Нефтепродуктопроводы испытывают воздействие малоциклового нагружения. Число циклов нагружения за период эксплуатации таких трубопроводов достигает 104.105 циклов при более высоких значениях амплитуды (около 0,3 от от стали). Элементы трубопроводов перекачивающих станций наряду с указанным нагру-жением испытывают воздействие высокочастотной составляющей переменных напряжений относительно малой амплитуды. Величины амплитуды составляют 3-6 МПа при частотах 37-39 Гц на газоперекачивающих станциях и до 4-7 МПа при частотах 280-350 Гц на нефтеперекачивающих станциях. Наряду с этим трубопроводы могут подвергаться дополнительным нагрузкам изгиба и кручения, связанным с изменением физических условий эксплуатации (оползни, пучения, размывы т.д.). В связи с отмеченным, в настоящее время чрезвычайно остро стоит проблема мониторинга и оценки прогнозируемого ресурса сооружений с целью определения плановых сроков эксплуатации, реконструкции, вывода из эксплуатации, прогнозирования и оценки экономического риска аварий, проверки соответствия состояния объектов законодательным требовани-
ям и административным решениям. Основой мониторинга является техническое диагностирование «по состоянию».
Концепция технической экспертизы объекта состоит в определении общего технического состояния объекта, выявлении потенциально опасных участков, которые анализируются детально с использованием комплекса приборных средств для определения:
• конструктивной макро-повреждаемости элементов конструкции (утонение стенок, расслоение, язвы, трещи-ноподобные дефекты, аномальные деформации);
• структурно-физической деградации (старение материала);
• реального напряженно-деформированного состояния потенциально опасного участка объекта;
• химической активности среды (природно-климатических и технологических факторов, грунтов и т.д.) и качества защиты (покрытий, электрохимической защиты, ингибирования).
На основании полученных результатов с использованием компьютерных экспертных систем, в зависимости от состояния объекта, принимаются решения: по продлению сроков эксплуатации и ремонту, по корректировке режимов эксплуатации, определению живучести и остаточному ресурсу объекта.
БЫСТРОСМЕННЫЕ СУЖАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Предназначены для комлектования пунктов замера расхода газа на магистральных и технологических трубопроводах. Изготавливаются следующих типоразмеров:
Dy 80,100,150, 200, 300, 350, 400, 500, 700
на давление 7,5 МПа и 16 МПа
ОАО «Электростальский завод _
тяжелого машиностроения»
Россия, 144005, Московская область, г Электросталь, ул. Красная, 19 Тел. (495) 702-97-57, 702-94-02 (49657) 7-75-09, 7-75-30 Факс. (49657) 7-87-30
wezzmmezmmaRWA
шшшШшшшшШ
Для газонефтепроводных систем перспективной является комплексная трехуровневая система мониторинга, включающая:
• геотехническую диагностику по материалам аэрокосмического мониторинга (ГТД);
• внутритрубную диагностику (ВТД);
• инструментальную (приборную) диагностику потенциально опасных участков газопровода выявленных по данным ГТД и ВТД. Такой комплексный подход при оценке технического состояния газонефтепроводов позволит повысить как эффективность планирования диагностических и ремонтных работ, так и надежность всей газотранспортной системы, обеспечит
возможность для оптимального рас- транспорта, как и вся техносфера, ста-
пределения ресурсов и сокращения затрат на эксплуатацию.Кратко остановимся на элементах этой системы. Основные фонды трубопроводного
реют, магистрали деградируют с всевозрастающей скоростью, что неизбежно приближает кризисные явления. Средний возраст газопроводов состав-
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ ДИАГНОСТИКА \\ 21
ДИАГНОСТИКА
ляет 23 года, более 20 % — исчерпали нормативный срок службы. Еще больший срок имеют магистральные нефтепроводы % протяженности — более 20 лет, более 40 % — свыше нормативного срока в 33 года. Износ основных фондов более 60 %. Изменение интенсивности отказов на эксплуатационной стадии имеет три характерных периода:
1) приработка, как период ранних отказов при уменьшающейся интенсивности отказов, когда выявляются недостатки строительства;
2) нормальной работы при практически постоянной интенсивности отказов по причинам преимущественно случайного характера;
3) возрастание интенсивности отказов. К настоящему времени большинство несущих конструкций вступило или вступает в третий период и основными причинами отказов становятся коррозия и старение.
В структуре аварий магистральных газопроводов за последние 15 лет по причинам возникновения можно выделить следующие группы:
• коррозия ~ 31,5 %;
• строительно-монтажные дефекты ~ 23 %;
• повреждения при эксплуатации, включая стихийные бедствия и нарушения условий работы ~ 24 %;
• дефекты труб и оборудования ~ 16 %. Поскольку магистральные трубопроводы перекачивают продукты, очищенные от влаги и вредных примесей, основным видом отказов является наружная коррозия — 29 % (внутренняя коррозия и эрозия — 2,5 %). Тревожным является то обстоятельство, что в последнее пятилетие около 80 % отказов от всех аварий по причине коррозии связано с коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН).
Геотехническая диагностика по результатам аэрокосмического мониторинга (АКМ)
Магистральные трубопроводы (МТ)
представляют собой протяженные геотехнические системы (ГТС) [5, 6]. Учитывая то, что процессы взаимодействия МТ с окружающей средой идут на больших территориях, оперативно оценить, их масштабы и состояние трубопроводных ГТС можно лишь на основе применения дистанционных, в первую очередь аэрокосмических, методов (АКМ), позволяющих получать принципиально новую по качеству и полноте информацию не только в контрольных точках, но, что особенно важно, по всей трассе в целом. Важной предпосылкой для применения АКМ к решению задач, диагностики трубопроводных систем является «приповерхностный» характер проявления их состояния. АКМ дают возможность зафиксировать на различные носители внешний облик элементов ГТС в момент съемок. Обработка, интерпретация и анализ зафиксированных физиономических картин позволяют оценить состояние трубопроводной ГТС и окружающей среды. Вместе с тем АКМ открывают новые возможности изучения геодинамической активности территорий прохождения трасс МТ (блочное строение земной коры, наличие активных тектонических разломов и т.д.). Под аэрокосмическими методами понимается комплекс исследований поверхности Земли и объектов трубопроводных систем, осуществляемый с помо-щьюискусственныхспутников,орбиталь-ных космических станций и пилотируемых кораблей, самолетов и вертолетов, путем регистрации собственного и отраженного электромагнитного излучения природных и искусственных объектов приемными устройствами с последующей обработкой, интерпретацией и анализом полученных данных. АКМ применяются для решения следующих основных задач: • оценки состояния МТ (определения пространственного положения и динамики его изменения, выявления деформированных участков и оценки их напря-
женно-деформированного состояния, поиска утечек перекачиваемого продукта, определения степени разрушения обвалования и обнажения трубопровода, оценки состояния балластировочных и крепежных устройств и т.д.);
• оценки состояния окружающей среды (степени загрязнения, антропогенной нарушенности и возможности поддержания среды в экологическом равновесии);
• уточнения особенностей геологического строения исследуемого региона с выделением аномальных физических полей, контролирующих развитие современного ландшафта, его переформирование и перераспределение;
• выявления взаимодействия внутренних и внешних факторов, влияющих на ландшафт, и оценки степени устойчивости ландшафтов к техногенным воздействиям при строительстве и эксплуатации трубопроводов;
• комплексного изучения процессов взаимодействия трубопроводов с окружающей средой;
• проведения тематического районирования и картирования территории (по природно-техническим условиям эксплуатации трубопроводов, по степени экологической нарушенности окружающей среды и т.п.);
• разработки рекомендаций по рациональной эксплуатации, ремонту и реконструкции МТ;
• разработки рекомендаций по рациональному природопользованию и охране окружающей среды;
• контроля практической реализации на трассах МТ разработанных рекомендаций (оценка объемов отсыпанного или намытого грунта, правильность обустройства систем инженерной защиты и т.д.);
• определения целесообразного местоположения, методов строительства и эксплуатации объектов крупномасштабного вмешательства в природу (например, при решении задач сооружения и реконструкции трубопроводов, площадных объектов различного назначения).
(продолжение в следующем номере)
\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕШТЕГАЗ \\
NQ 4 \\ апрель \ 2006
Список литературы
1. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Безопасность трубопроводного транспорта. М.: МГФ «Знание», 2002. - 752 с.
2. Мазур И.И., Иванцов О.М. Безопасность трубопроводных систем. М.: ИЦ «Елима», 2004. - 1104 с.
3. Системная надежность трубопроводного транспорта углеводородов. Черняев В.Д., Черняев К.В., Березин В.Л., Стеклов О.И., Васильев Г.Г. М.: ОАО Издательство «Недра», 1997. - 517 с.
4. Харионовский В.В. Диагностика и ресурс газопроводов: Состояние и перспективы. Газовая промышленность. 1995. № 11. с. 28-30.
5. Методические рекомендации по применению аэрокосмических методов для диагностики трубопроводных геотехнических систем и мониторинга окружающей среды. М.: ИРЦ Газпром. 995. - 60 с.
7. Метод геотехнической диагностики техногенных объектов по материала аэрокосмического мониторинга (на примере инфраструктуры трубопроводного транспорта). Мащуров С.С., Яшин А.Ю., Велиуллин И.И., Тимофеев А.Л. Доклады XV Международной Деловой Встречи. Диагностика - 2005. Россия, Сочи, 26-30.04.2005 г.
8. Стеклов О.И. Неразрушающие методы определения напряженно-деформированного состояния конструкций. Доклады Международной научно-технической конференции по теме: Диагностика оборудования и конструкций с использованием магнитной памяти металла». Москва, 26-28 февраля 2001., с.4-6
9. Контроль напряженно-деформированного состояния промышленного оборудования и металлоконструкций при оценке остаточного ресурса. Сб. материалов Международного семинара, под ред. д.т.н., проф. Дубова А.А. М.: 1-2 декабря 2005г, 181с.
10. Гумеров К.М., Гладких И.Ф., Черкасов Н.М. и др. Челябинск: Издательство ЦНТИ, 2003., - 327 с.
11. Стеклов О.И. Аладинский В.В., Есиев Т.С. Прогнозирование ресурса газопроводов с коррозионными повреждениями. Сб. научных трудов. Надежность газопроводных конструкций. М: ООО «ВНИИГВЗ», 2003., с. 15-28.
D
DI/ITA3
Диагностика и экспертиза оборудования и трубопроводов
пкф ати
мти ираппн шга
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОМПАНИИ
1. Экспертиза промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах, с целью продления сроков их безопасной эксплуатации:
■ грузоподъемных машин и механизмов;
■ магистральных, межпромысловых, шлейфовых и технологических газонефтепродуктопроводов;
■ сосудов и аппаратов, работающих под давлением;
■ паровых котлов, трубопроводов пара и горячей воды;
■ зданий и сооружений на опасном производственном объекте.
2. Экспертиза промышленной безопасности документации на строительство, расширение, реконструкцию, техническое перевооружение, консервацию и ликвидацию опасного производственного объекта.
3. Техническое диагностирование и мониторинг:
■ газонефтепродуктопроводов;
■ грузоподъемных машин и механизмов;
■ сосудов и аппаратов, работающих под давлением;
■ оборудования газокомпрессорных и насосных станций (включая трубопроводную обвязку); резервуаров различного назначения.
4. Техническое диагностирование энергетического
НбЬрудования:
■ электродвигателей;
■ трансформаторов, выключателей и пр.
5. Разработка и внедрение систем мониторинга
контроля оборудования и трубопроводов на
^предприятиях нефтегазового сектора.
6. Ведение проектов энергосбереженияврамках Киотского протокола.
ЗАО "Д И ГАЗ", 117647, г.Москва, ул.Профсоюзная, д.125, офис 118, тел/факс 995-5802, info@digaz.ru, www.digaz.ru
