CC BY
27
УДК 001.891.34
Солдаткин А.В. студент магистратуры 3 курс, кафедра «Транспорт углеводородных ресурсов» Тюменский индустриальный университет
Институт транспорта Россия, г. Тюмень
ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ НАДЕЖНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ МАГИСТРАЛЬНЫХ
ГАЗОПРОВОДОВ
Аннотация: В статье рассматриваются Основные причины, влияющие на эксплуатационную надежность и безопасность магистральных газопроводов. Научный анализ и исследования в основном посвящены надежности и безопасности магистральных газопроводов с учетом их специфики.
Soldatkin A. V. master's student
3rd year, Department " transport of hydrocarbon resources»
Tyumen industrial University Institute of transport Russia, Tyumen THE MAIN REASONS AFFECTING THE OPERATIONAL RELIABILITY AND SAFETY OF GAS PIPELINES
Annotation: The article discusses the Main reasons affecting the operational reliability and safety of gas pipelines. Scientific analysis and research are mainly devoted to the reliability and safety of gas pipelines, taking into account their specifics.
Keyword: operation mains gas pipelines corrosion failures
В настоящее время предъявляются качественно новые требования к надежности систем магистральных трубопроводов, разрабатываются принципиально новые подходы к оценке экологической и промышленной безопасности их эксплуатации. Для каждого промышленного объекта повышенной опасности должны быть оценены не только характер и масштабы потенциального ущерба, но и выработаны мероприятия по обеспечению надежной и безопасной эксплуатации и готовности технического персонала к ликвидации последствий аварийных и чрезвычайных ситуаций. Отказы и аварии на магистральных трубопроводах имеют достаточно серьезные экологические и экономические последствия, устранение которых сопряжено зачастую с большими материальными и временными затратами, особенно в труднодоступных районах.
Здесь необходимо отметить специфические особенности эксплуатации и ремонта магистральных газопроводов. Ремонтно-восстановительные работы
на магистральных нефтепроводах начались значительно раньше, чем на газопроводах, учитывая их больший возрастной состав. Уже в 50-е годы созданы специальные технические средства для механизированного ремонта нефтепроводов, работы ведутся ежегодно, в плановом порядке, в то время как на газопроводах основные ремонтные работы начались в 70-е годы. Кроме того, технологическая и организационная особенности проведения ремонтно-восстановительных работ на нефте- и газопроводах заключаются в том, что на нефтепроводах почти все виды работ можно производить при действующем нефтепроводе, со снижением эксплуатационного давления, тогда как на газопроводах любые виды таких работ должны производиться только с остановкой транспортировки газа. Общая протяженность магистральных газопроводов значительно превышает протяженность нефтепроводов и, естественно, ежегодные объемы восстановительных работ на газопроводах значительно превышают объемы ремонта нефтепроводов. К тому же вести восстановительные работы на газопроводах приходиться в определенное время и в конкретно-ограниченные сроки из-за необходимости остановки транспортировки газа на период производства работ, тогда как таких проблем на нефтепроводах почти нет.
Научный анализ и исследования в данной работе в основном посвящены надежности и безопасности магистральных газопроводов с учетом их специфики.
В основу обеспечения надежности систем магистральных газопроводов Единой системы газоснабжения России (ЕСГ) заложены не только принципы достаточной технической надежности оборудования и систем газоснабжения, но и эффективность использования материальных, трудовых и финансовых ресурсов.
Учитывая, что 24 года - средний возраст более 152 тыс. км эксплуатируемых магистральных газопроводов, технические и технологические усло -вия их строительства и эксплуатации, особого внимания требует повышение эксплуатационной надежности и безопасности линейной части магистральных газопроводов (рис. 1). Кроме того, подземные трубопроводы подвержены воздействию как внутреннего фактора со стороны транспортируемого продукта, так и интенсивному воздействию внешних факторов, что в итоге приводит к старению и износу металла труб, их изоляции и других составляющих линейной части магистральных трубопроводов (ЛЧМГ).
Большая часть магистральных газопроводов страны построена в 60-70-е годы. Особое место занимает первый из них Саратов - Москва, сданный 1% эксплуатацию еще в 1946 г. Естественно, с течением времени газопроводы физически и морально стареют.
Однако, как показал многолетний опыт, надежность эксплуатируемых газопроводов в целом зависит от многих факторов. Одним из главных, влияющим на надежность и безотказность газопровода, является соблюдение требований правил технической эксплуатации. В зависимости от технических
и эксплуатационных требований примерно через каждые пять лет, издаются «Правила технической эксплуатации магистральных трубопроводов», которые являются обязательным нормативным документом для всех предприятий, обслуживающих ЕСГ.
Рис. 1. Возрастной состав магистральных газопроводов.
Отказы на магистральных газопроводах с большим возрастом эксплуатации в основном связаны с коррозией металла труб по причине выхода из строя изоляционных покрытий, выполненных при строительстве с применением пленок холодного нанесения и битумно-резиновых мастик. Via рис. 2 приведены усредненные данные причин отказов на газопроводах.
Как показал опыт эксплуатации магистральных газопроводов с применением битумно-мастичных и полимерных изоляционных покрытий, в сред -нем через 8-12 лет покрытия теряют свои защитные свойства и требуют своевременной замены.
Наблюдениями установлено, что наибольшее число повреждений изоляции приходится на нижнюю, меньше - на верхнюю и еще меньше - на боковые части трубы. Это объясняется тем, что к механическим повреждениям, образующимся во время опуска трубопровода в траншею и засыпки его, добавляются повреждения, причиняемые давлением грунта, которое составляет 0,05-0,5 кгс/см2. Кроме того, с течением времени влага проникает к поверхности труб через изоляцию в результате осмотического и электроэндоосмотического процессов.
В Наружная коррозия (в т.ч. стресс-коррозия) - 52,4% (в т.ч. сресс-коррозия - 44,8%) ■ Строительные дефекты 15,5%
Б Дефекты труб 11,4% □ Стихийные бедствия 6,2% ■Механические повреждения 5,2% ■Дефекты строительных деталей 2,1% ■Прочие причины 6,4%
Рис. 2. Причины отказов на газопроводах, %
Полная защита трубопровода, имеющего противокоррозионную изоляцию, достигается при осуществлении активной электрохимической защиты (катодной, дренажной или протекторной). Выбор вида защиты диктуется технико-экономическими соображениями. При разработке проекта принимается во внимание наличие или отсутствие блуждающих токов, коррозионная агрессивность грунтов, род противокоррозионной изоляции и ее состояние, наличие источников электроэнергии, размеры единовременных затрат и эксплуатационных расходов.
При катодной защите с помощью внешнего источника электрического тока трубопровод делается катодным по отношению к почве, в случае протекторной -к трубопроводу присоединяются протекторы, выполняющие роль анодов, из сплава металлов с высоким в условиях почвы отрицательным потенциалом. Дренажная защита, применяемая на участках трубопроводов, находящихся в районе блуждающих токов, заключается в отводе данных токов с трубопровода по кабелю в рельсовую сеть, что предотвращает стекание их в почву и разъедание труб.
Попытки установить сроки службы различной противокоррозионной изоляции стальных трубопроводов не имели успеха, так как они зависят от многих причин. Главная из них - качество изоляции и толщина ее. Чем больше толщина и выше качество изоляции труб, находящихся в идентичных почвах, тем выше защитные свойства, продолжительнее срок их службы. На качество изоляции влияет качество материалов, подготовки поверхности труб под изоляцию, выполнения изоляционных работ, осуществление мероприятий по защите изоляции от повреждений в процессе линейно-укладочных работ.
С течением времени состояние противокоррозионной изоляции ухудшается, диэлектрические свойства ее снижаются и, как следствие, уменьшается защитная зона установок электрохимической защиты. Для обеспечения требуемой степени защиты трубопроводов от коррозии увеличивают, где это возможно, мощность действующих установок электрохимзащиты (ЭХЗ) и добавляют, по необходимости, новые установки.
За последние годы на линейной части магистральных трубопроводов обострились проблемы коррозионного разрушения труб под напряжением, природа которых окончательно не изучена. Количество аварий по этой причине увеличивается, и статистика показывает, что они начинаются в среднем через десять лет после ввода трубопровода в эксплуатацию. Трубопроводы диаметром 1220 и 1420 мм, построенные в массовом порядке начиная с середины 70-х годов, также попадают в число потенциально опасных объектов.
Второй по значимости причиной, от которой зависят надежность и безопасность магистральных трубопроводов, является качество и уровень проектных и строительно-монтажных работ. Количество аварий на газопроводах по этой причине в среднем составляет около 22% (рис. 2). Необходимо также отметить аварии по причине механических повреждений, а также причинам, связанным с несоблюдением правил технической и технологической эксплуатации, с чрезвычайными ситуациями, катастрофами, которые снижают надежность и безопасность магистральных трубопроводов.
Системный подход к анализу факторов, влияющих на надежность и безопасность линейной части магистральных газопроводов, учет многолетнего опыта эксплуатации отечественных и зарубежных газопроводов позволили выявить основные причины, которые являются решающими факторами для безаварийной эксплуатации газопроводов с гарантированным сроком службы.
Учитывая важность безаварийной эксплуатации линейной части магистральных трубопроводов, в нашей стране создана система мер по поддержа -нию транспортных систем в работоспособном состоянии. Для этого созданы специальные технические средства, разработана технология организации и управления производством работ, а также нормативные и правовые документы. Для нормальной и безаварийной эксплуатации линейной части магистральных трубопроводов требуется проведение комплекса профилактических мероприятий по поддержанию и повышению эксплуатационной надежности и безопасности линейной части магистральных газопроводов. Для магистральных нефтепроводов подобная система создана и внедряется в производство.
Однако эти мероприятия должны выполняться в четкой взаимосвязи и взаимозависимости. Комплексное рассмотрение концепции поддержания и повышения эксплуатационной надежности и безопасности транспортной системы при дефиците финансовых и материальных средств связано:
• с необходимостью постоянного проведения профилактических
мероприятий;
• мониторингом технического состояния трубы и изоляционного покрытия;
• созданием и применением специальных технических средств;
• внедрением современных надежных и экологически чистых материалов;
• внедрением энергосберегающих технологий и оборудования;
• выявлением остаточного ресурса отремонтированного участка газопровода. Каждый из этих факторов в отдельности частично разработан.
Однако нужно учитывать, что каждый аспект рассматривался без четкой взаимосвязи с остальными, а для достижения конечной цели необходимо создание научно-обоснованной экономически эффективной единой системы эксплуатационной надежности и безопасности магистральных трубопроводов. Это, в свою очередь, требует дальнейшей более глубокой проработки. Кроме того, с учетом технического прогресса в области ремонта трубопроводов необходимо исследование и создание современной терминологии и терминов.
Использованные источники:
1. В.В. Салюков. Разработка технологических решений КР МГ. Диссертация. Москва 2007.
2. Отчёт о научно-исследовательской работе «Разработка методов и аппаратурных средств лазерно-информационной технологии мониторинга газотранспортных объектов». Москва 2010
