CC BY
7УДК 621.644.07
Буклешев Д.О.
аспирант СамГТУ.
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»,
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО КОРРОЗИОННОГО РАССТРЕСКИВАНИЯ НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ТРУБ ГАЗОПРОВОДОВ
Аннотация. В статье представлены результаты определения влияния глубины трещин на несущую способность труб газопроводов в лабораторных условиях. Влияние дефектов КРН на несущую способность труб было изучено путем проведения стендовых испытаний повышенным давлением трубопроводов с заранее аттестованными дефектами. Предметом исследования являлись вырезанные катушки двухшовных труб 1420 х 16 мм из стали класса Х-70, на которых при обследовании газопровода были обнаружены дефекты КРН. Пленочная изоляция с мест расположения дефектов была механически (скребками) удалена в процессе проверки результатов ВТД во время шурфовки. Первичное обследование труб было выполнено на площадке Комсомольского АВП вначале с помощью магнито-порошковой дефектоскопии для выявления присутствующих поверхностных трещиноподобных дефектов с замером их общей длины. Глубина обнаруженных трещин КРН оценивалась с помощью вихретокового дефектоскопа ВК-1 и магнитного дефектоскопа МВД-2. Результаты измерения представлены в соответствии с данными ВТД в табличной форме, а также в виде фотографий поверхности дефекта с обозначением фактической глубины для трещин глубиной 2 мм и более. Результаты оценки твердости показывают, что для исследованных труб ее значение практически не отличается и находится в пределах 190-220 НВ, что соответствует значению твердости трубной стали контролируемой прокатки класса прочности Х65-Х70. Наличие «выпадов» твердости связано с качеством подготовки поверхности под замер твердости.
Ключевые слова: магистральный газопровод, глубина трещины, несущая способность, коррозионное растрескивание.
Введение. В настоящее время наука о трубопроводах выделяет два основных подхода к прогнозированию долговечности газопроводов. Первый -детерминистический. При нем все факторы, влияющие на поведение конкретных дефектов, считаются вполне определенными. Он исключает всякую случайность и
основан на допущении высокой достоверности результатов диагностики. Если же оценка ресурса вынуждена зависеть от факторов, представляющих собой случайные величины с известными статистическими характеристиками, применяется вероятностно-статистический метод. Зачастую он используется тогда, когда полученные на основе выборки выводы нужно распространить на всю совокупность (по принципу «от частного к общему»). Сегодня на практике применяются оба этих подхода, а выбор определяется преобладанием либо детерминированности, либо случайности. Вместе с тем, при достаточно широком развитии детерминистических моделей, используемых для прогнозирования разрушений [4; 5; 6; 7], действующие отраслевые нормативы не всегда применимы при вероятностном подходе к оценке ресурса. Так, при отказах, обусловленных развитием коррозионного растрескивания под напряжением (КРН), оценка показателей надежности корректна только тогда, когда поток имеет «пуассоновскую» форму (как при продольном КРН) [8,9]. В то же время функция распределения аварий по причине продольного КРН не работает в условиях поперечного КРН, поскольку там отклонений квантилей от нормальности не происходит [9]. Требуется поиск новых моделей, пригодных для прогнозирования остаточного ресурса газопроводов, подверженных поперечному КРН.
Цель статьи - охарактеризовать результаты определения влияния глубины трещин на несущую способность труб газопроводов в лабораторных условиях.
Полученные результаты. Влияние дефектов КРН на несущую способность труб может быть изучено путем проведения стендовых испытаний повышенным давлением трубопроводов с заранее аттестованными дефектами [1; 2; 3].
Предметом исследования являлись вырезанные катушки двухшовных труб 1420 х 16 мм из стали класса Х-70, на которых при обследовании газопровода были обнаружены дефекты КРН (трубы №№ 319, 1410, 1315, 2640 и 417). Пленочная изоляция с мест расположения дефектов была механически (скребками) удалена в процессе проверки результатов ВТД во время шурфовки.
Первичное обследование труб было выполнено на площадке Комсомольского АВП вначале с помощью магнито-порошковой дефектоскопии (Helling, намагничивающее устройство UM-8, грунтовка №RS103, эмульсия NRS.104A) для
выявления присутствующих поверхностных трещиноподобных дефектов с замером их общей длины. Глубина обнаруженных трещин КРН оценивалась с помощью вихретокового дефектоскопа ВК-1 и магнитного дефектоскопа МВД-2. Результаты измерения представлены в соответствии с данными ВТД в табличной форме (табл. 1), а также в виде фотографий поверхности дефекта (рис. 1-6) с обозначением фактической глубины для трещин глубиной 2 мм и более.
Таблица 1 - Результаты оценки размеров дефектов по данным ВТД и местного обследования
№ катушки Результаты ВТД Результаты местного обследования
Длина дефекта, мм Макс. глубина Длина дефекта, мм Макс. глубина Твердость НВ
% толщины мм % толщины мм
319/1 1570 65 12 1700 50 9 200-220
319/2 511 45 8,4 500 27 5 192-202
1410 760 75 14 670 32 6/9 190-210
1315 832 50 9,3 754 48 9 190-204
2640 776 62 11,5 790 32 >6 190-204
417 390 55 10 450 38 7 168-210
Замер твердости металла катушек выполнен с помощью твердомера ЭЛИТ-2Д. Все использованные измерительные приборы имели сертификаты органов Госстандарта. Для наиболее глубоких трещин дополнительно был произведен с помощью комбинированного щупа-толщиномера замер максимального поверхностного раскрытия берегов трещин.
Рисунок 1 - Вид поверхности дефекта катушки №319/1: знаком
намеченное место ремонта сваркой
обозначено
Рисунок 2 - Вид поверхности дефекта катушки №1410: знаком
намеченное место ремонта сваркой
обозначено
Рисунок 3 - Вид поверхности Рисунок 4 - Вид поверхности дефекта
дефекта катушки №1315: знаком катушки №2640: знаком
обозначено намеченное обозначено намеченное место ремонта
место ремонта сваркой сваркой
Рисунок 5 - Вид поверхности катушки №417 с дефектами КРН
Рисунок 6 - Вид поверхности дефекта катушки №319/2 Результаты обследования дефектных катушек представлены на рисунках 1-6 и в табл. 1 в соответствии с данными ВТД для соответствующего дефекта.
Катушка № 319/1 содержит единичные трещины по основному металлу в диапазоне от 2 (1) до 9 мм и с раскрытием до 0,4 мм. Трещины максимальной глубины зафиксированы в двух местах (рис. 1) и имеют длину 250 и 290 мм. Данные местного обследования по общей длине дефекта (1700 мм) практически соответствуют результатам ВТД (1570 мм). Максимальная глубина трещин, обнаруженных средствами местной дефектоскопии (9 мм), меньше соответствующих данных ВТД (12 мм) на 15% (табл. 1).
Катушка № 319/2 содержит единичные трещины по основному металлу глубиной до 5 мм. Указанная глубина зафиксирована в одном месте практически непрерывной цепочки трещин (рис. 1) длиной 500 мм по данным местного обследования и 511 мм по данным ВТД. Максимальная глубина дефекта по результатам ВТД составляет 8,4 мм (табл. 1).
Катушка № 1410 содержит (рис. 2) трещину по границе линии сплавления продольного шва длиной 670 мм и максимальной глубиной не менее (около) 9 мм. По данным ВТД указанные значения составляют 760 мм и 14 мм, соответственно, (табл. 1).
Результаты местной дефектоскопии также показывают, что глубина на концах трещины составляет около 3 мм.
Катушка № 1315 содержит единичные трещины в металле трубы глубиной до 9 мм с раскрытием до 0,2 мм. Максимальная глубина зафиксирована в центральной части дефекта (рис. 3) на трещине с условной общей длиной 210 мм. Общая длина дефекта составляет 754 мм по результатам местного обследования и 832 мм по данным ВТД (табл. 1), для которых максимальная глубина дефекта составляет 9,3 мм.
Катушка № 2640 обнаружила наличие трещины по границе линии сплавления глубиной не менее (около) 6 мм и длиной 790 мм (рис. 4). По данным ВТД эти величины соответствуют 11,5 мм и 776 мм (табл. 1). Величина раскрытия трещины по данным местного обследования достигает 0,3 мм.
Катушка № 417 содержит цепочку трещин в основном металле глубиной до 7 мм общей длиной 450 мм (рис. 5). По данным ВТД эти величины составляют 10 мм и 390 мм, соответственно, (табл. 1). На данной трубе также зафиксировано развитие растрескивания в соседнюю трубу с переходом через кольцевой стык (рис. 6). При этом глубина зоны растрескивания в соседней трубе достигает 5-6 мм при общей длине зоны растрескивания 170 мм. Глубина трещин на поверхности валика кольцевого стыка не превышает 2 мм.
Выводы. Результаты оценки твердости показывают, что для исследованных труб ее значение практически не отличается и находится в пределах 190-220 НВ, что соответствует значению твердости трубной стали контролируемой прокатки класса прочности Х65-Х70. Наличие «выпадов» твердости (катушка № 417, 168 НВ) связано с качеством подготовки поверхности под замер твердости.
Литература
1. О некоторых вопросах стендовых испытаний труб с дефектами КРН / И. А. Долгов, Ю. П. Сурков, В. Г. Рыбалко, Ю. П. Сурков // Материалы отраслевого совещания «Особенности проявления КРН на магистральных газопроводах ОАО Газпром. Методы диагностики, способы ремонта дефектов и пути предотвращения КРН». Часть 2. - М., 2003. - С. 69-74.
2. Буклешев Д.О. Прогнозирование возможного диапазона размеров и глубин коррозионных трещин на поверхности магистрального газопровода / Журнал: Территория Нефтегаз № 11, 2018 г. -М.: «Камелот Паблишинг», 2016. - С.62-69.
3. Особенности зарождения и развития коррозионных трещин / Ю. П. Сурков, А. В. Хороших, В. Г. Рыбалко // Коррозионное растрескивание трубных сталей. Семинар по проблемам коррозионного растрескивания, РАО Газпром, Север НИПИгаз. - Ухта, 1996. - С. 63-71.
4. «Инструкция по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании магистральных газопроводов». - М. : ООО «Газпром экспо», 2013. - 117 с.
5. РД 51-4.2-003-97. Методические рекомендации по расчетам конструктивной надежности магистральных газопроводов. - М. : ООО «ИРЦ Газпром», 1997. - 90 с.
6. СТО Газпром 2-2.3-253-2009. Методика оценки технического состояния и целостности газопроводов. - М. : ООО «Газпром экспо», 2009. - 73 с.
7. СТО Газпром 2-3.5-252-2008. Методика продления срока безопасной эксплуатации магистральных газопроводов ОАО «Газпром». - М. : ООО «Газпром экспо», 2009. - 99 с.
8. Чучкалов М. В. Теория и практика борьбы с коррозионным растрескиванием под напряжением на магистральных газопроводах / М. В. Чучкалов. - М. : МАКС Пресс, 2016. - 336 с.
9. Буклешев Д.О., Яговкин Н.Г. Математическое моделирование образования напряжений в околошовных зонах газопроводов и их поведение при нагрузках при помощи программного продукта ANSYS / Д.О.Буклешев, Н.Г. Яговкин. // Журнал: Территория Нефтегаз № 10, 2016 г. - М.: «Камелот Паблишинг», 2016. - С.88-92.
