Защитные конструкции для предотвращения аварий трубопроводов в местах несанкционированных врезок Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

эксплуатация трубопроводов

УДК 621.643/644

д.н. Шепинов, к.т.н., e-mail: [email protected]; А.А. Бауэр, ООО «Газпром добыча Оренбург»; в.м. кушнаренко, д.т.н., профессор; Ю.А. Чирков, к.т.н., доцент, Оренбургский государственный университет

защитные конструкции для предотвращения аварий трубопроводов в местах несанкционированных врезок

Обеспечение технической безопасности производственных объектов, связанных с транспортировкой и добычей углеводородного сырья, является одной из основных задач ООО «Газпром добыча Оренбург». Это объясняется тем, что средства, затрачиваемые на ликвидацию последствий чрезвычайных ситуаций, значительно превосходят затраты на обеспечение надежности производственных объектов.

С целью обеспечения безопасной эксплуатации линейной части трубопроводов на Оренбургском нефтегазокон-денсатном месторождении планомерно проводится внутритрубная дефектоскопия с применением ультразвуковых и магнитных дефектоскопов высокого разрешения с продольным и поперечным намагничиванием. По результатам наружных обследований определены и классифицированы все типы основных дефектов металла труб и сварных соединений. Созданная база данных позволяет проводить мониторинг участков трубопроводов и оценить не только коррозионное состояние на настоящий момент, но и проследить развитие дефектов с течением времени. В настоящее время при широкомасштабном применении современных средств диагностирования на линейной части трубопроводов решена проблема обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводов за счет своевременного выявления и оценки степени опасности основных видов дефектов и их ремонта.

Несмотря на то что техническое состояние трубопроводов находится под

Рис. 1. Фрагменты врезки патрубка в конденсатопровод

контролем, а на диагностирование тратятся значительные средства, на передний план выходит новая проблема, которая оказывает существенное влияние на безопасную эксплуатацию системы трубопроводов. Это несанкционированное вмешательство с хищением продукции непосредственно из трубопровода.

Проблема предотвращения хищения углеводородов возникла в конце 1990-х годов и, как показывает анализ ликвидаций несанкционированных врезок, продолжает оставаться актуальной и сегодня. Убытки от несанкционированных подключений складываются из стоимости похищенного продукта, затрат на восстановление поврежденных участков трубопроводов, а в случае внеплановой остановки транспорта продукта - еще и коммерческие убытки.

В технологическом процессе установки патрубков особое внимание уделяется безопасности проведения работ и обеспечению достаточной конструктивной прочности участка трубопровода с патрубком. Напротив, несанкционированные врезки осуществляют с применением несертифицированных материалов (трубы, запорная арматура), которые не рассчитаны на действующее давление и транспортируемую среду. В частности, по конденсатопроводам нестабильного конденсата транспортируется продукт с содержанием сероводорода до 6%. В любой момент возможно разрушение такой конструкции с неконтролируемым выбросом продукта и возникновением аварийной ситуации. Так, на конденсатопроводе нестабильного конденсата из-за разгерметизации верхнего крана несанкционированной врезки произошла утечка продукта. В процессе экспертного обследования врезки установлено, что к фрагменту трубы 0 377х15 мм приварен патрубок 0 51х10 мм, на резьбовой конец которого навинчен шаровой кран. Кран находится в положении «Закрыто». На шпинделе крана нет вмятин, свидетельствующих о многократном открывании. На наружных поверхностях крана и шара повреждения и дефекты не обнаружены. Присоединительная резьба не имеет следов износа и дефектов. На выходе отверстия в трубе 0 377х15 мм имеется острый заусенец высотой до 0,9 мм. Форма заусенца, его глубокая вытяжка свидетельствуют о большой осевой нагрузке при сверлении, что возможно при сверлении ручным приспособлением (лубрикатором) с храповым механизмом поворота инструмента. Согласно результатам спектрального анализа, труба 0 51х10 мм и патрубок 0 51х10 мм изготовлены из стали 50 по ГОСТ 1050-88, которая не допускается к применению для деталей трубопроводов, контактирующих с сероводородсодержащими средами. По результатам анализа макро- и микрошлифов сварного соединения можно заключить, что сварка произведена электродами диаметром 3-4 мм в три прохода без предварительной разделки кромок (рис. 1). В процессе приварки патрубка 0 51х10 мм из стали 50 к трубе 0 377х15 мм из стали 20 в зоне сплавления со стороны патрубка возникли сварочные трещины (рис. 2), достигающие длины в отдельных областях более 2/3 катета шва. В отличие от регламентированной СТО технологии врезки патрубков под давлением, несанкционированная врезка выполнена с недопустимыми отклонениями: патрубок 0 51х10 мм выполнен из стали 50 по ГОСТ 1050-88 (не при-

WWW.NEFTEGAS.INFO

эксплуатация трубопроводов

Рис. 2. Трещина в зоне сплавления сварного шва с патрубком

Рис. 3. Защитная конструкция для ликвидации несанкционированной врезки

меняется в сероводородсодержащих средах); патрубок не имеет необходимой разделки кромок; контроль качества сварки отсутствует; твердость металла патрубка в зоне термического влияния сварного шва достигает на отдельных участках величины 276-294 НВ при максимально допустимой величине твердости 229 НВ для сварных соединений трубопроводов, транспортирующих сероводородсо-держащие среды; применение шаровых кранов, рассчитанных на рабочее давление 2,5 МПа, не предназначенных для работы в сероводородсодержащих средах и неработоспособных при действующем рабочем давлении в конден-сатопроводе 6,0 МПа. Разгерметизация конденсатопровода произошла вследствие того, что при первой же попытке открыть верхний кран несанкционированной врезки произошло выдавливание фторопластовых седел (уплотнений) из гнезд во внутреннюю полость крана, вследствие того что давление в трубопроводе больше, чем рабочее давление для крана. Поэтому кран невозможно было закрыть полностью.

Одним из основных методов для своевременного обнаружения вмешательства сторонних лиц в работу объектов трубопроводного транспорта является применение высокоэффективных систем обнаружения утечек, систем охранной сигнализации объектов трубопроводного транспорта, систем контроля переходов конденсатопродуктопроводов через автомобильные, железные дороги и водные преграды. Специальные датчики с точностью до метров сообщают о месте утечки. Но как показывает практика, существуют методы, которые нейтрализуют защитные системы. Например, установленные по трассе датчики начинают фиксировать утечки из отверстия от 6-8 мм, в то время как злоумышленники начинают делать отверстия от 2 мм, что может свести все затраченные усилия практически к нулю. Учитывая вышесказанное, необходимо отметить, что проблема несанкционированных врезок не может быть решена только за счет применения технических средств, пусть даже самых современных и дорогостоящих. Решение видится в комплексном подходе, в том числе и законодательном. Учитывая,

\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

№ 11 \\ ноябрь \ 2010

Рис. 4. Гидравлические испытания труб Ду 700 с защитными конструкциями

что проблема несанкционированного вмешательства и хищение продукта из действующих трубопроводов является общей для нефтегазотранспортных предприятий, правительством РФ внесены в Уголовный кодекс РФ поправки, ужесточающие наказание за подобные действия.

В настоящее время приоритеты по обеспечению безопасной эксплуатации трубопроводов в ООО «Газпром добыча Оренбург» сместились в сторону предотвращения хищения продукции из трубопроводов. Проводится работа по привязке имеющихся технологических врезок к маркерным пунктам, что будет служить исходной базой данных для сравнения. Результаты диагностических работ в первую очередь рассматриваются на предмет обнаружения несанкционированных врезок, а подрядные организации выдают с отчетом отдельный список всех выявленных врезок и трубной арматуры, который передается в подразделения для проверки и принятия решений.

При обнаружении несанкционированной врезки необходимо провести

ее ликвидацию в кратчайшие сроки. Однако внеплановая остановка трубопровода часто вызывает трудности, а удаление транспортируемого продукта влечет за собой существенные затраты. В связи с этим для ликвидации холод-

ных врезок без остановки трубопровода разработаны и изготовлены защитные конструкции (рис. 3), позволяющие не выводить из эксплуатации трубопровод до проведения плановой остановки и вырезки поврежденного участка.

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ

КОПЕЙСКИЙ ЗАВОД ИЗОЛЯЦИИ ТРУБ

НАНЕСЕНИЕ^НТИКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ (ДВУХ- И ТРЁХСЛОЙНЫХ) НА ОСНОВЕ ЭКСТРУДИРОВАННОГО ПОЛИЭТИЛЕНА НА НАРУЖНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ СТАЛЬНЫХ ТРУБ ДИАМЕТРОМ ОТ 159 ДО 1420ММ.

ЛЕСЕНИЕ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ НА НАРУЖНУЮ И ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ СТАЛЬНЫХ ТРУБ ДИАМЕТРОМ ОТ 159 ДО 1420ММ. ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ И НАЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ В СООТВЕТСТВИИ ПРОЕКТОМ ИЛИ ТРЕБОВАНИЯМИ ЗАКАЗЧИКА.

1ВЛЕНИЕ ГНУТЫХ ОТВОДО! МЕТОДОМ ХОЛОДНОГО ГНУТЬЯ ИЗ СТАЛЬНЫХ ТРУБ ДИАМЕТРОМ

ОТ 219 ДО 1420ММ

ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕ ТРУ В СОБСТВЕННОЙ ЛАБОРАТОРИИ ПУТЕМ ПРОВЕДЕНИЯ:

- НЕРАЗРУШАЮЩЕГО УЗК И РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ПРОКАТА;

- СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА МЕТАЛЛА;

- МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ;

ГИДРОИСПЫТАНИЙ ТРУБ ДИАМЕТРОМ 720 И1020 ММ.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБ ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ: - ОЧИСТКА ОТ НАРУЖНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ТРУБ Б/У ГИДРОКЛИНЕРОМ;

- ВНУТРЕННЯЯ ОЧИСТКА ТРУБ Б/У;

- ВИЗУАЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ;

- МЕХАНИЧЕСКАЯ И ОГНЕВАЯ ТОРЦОВКА КОНЦОВ ТРУБ;

- РЕМОНТ КОРРОЗИОННЫХ ДЕФЕКТОВ;

- НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ;

- ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВАЙ ИЗ ТРУБЫ ДИАМЕТРОМ 159-1420 ММ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЖИЛЫХ И НЕЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЙ, ДОРОЖНЫХ И ПОРТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ, А ТАКЖЕ В КАЧЕСТВЕ ОПОР ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ, КАК В ГРУНТЕ, ТАК И В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ С ПОГРУЖЕНИЕМ В ВОДУ.

ВСЯ ПРОДУКЦИЯ ООО «КОПЕЙСКИЙ ЗАВОД ИЗОЛЯЦИИ ТРУБ» СЕРТИФИЦИРОВАНА В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТ Р ИСО 9001-2001И СТО ГАЗПРОМ 9001-2001. ПРЕДПРИЯТИЕ ИМЕЕТ СЕРТИФИКАТ «ТРАНССЕРТ». ПРОИЗВОДСТВО НА ООО «КОПЕЙСКИЙ ЗАВОД ИЗОЛЯЦИИ ТРУБ» ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ НА ОСНОВАНИИ ТУ, СОГЛАСОВАННЫХ ОАО «ВНИИСТ» И ООО «ВНИИГАЗ».

ЧЕЛЯБИНСКАЯ ОБЛ., Г. КОПЕЙСК, УЛ. МЕЧНИКОВА, 1 ТЕЛЕФОН/ФАКС: (35139) 20-981, (35139) 20-982 E-MAIL: [email protected] WWW.KZIT.RU

эксплуатация трубопроводов

Рис. 5. Зона разрушения бандажа защитной конструкции трубы Ду 700

Особенно актуальны такие защитные конструкции при обнаружении заброшенных врезок, которые были выявлены по результатам внутритрубной диагностики или другими методами обнаружения врезок. Оборудование врезок, как правило, имеет аварийное состояние, и оставлять их до планового ремонта не представляется возможным. Защитные конструкции предусматриваются различного исполнения -в зависимости от вида врезки и от месторасположения врезки относительно кольцевого и продольного швов трубопровода. Если сварные стыки не позволяют установить защитную конструкцию с усиливающей накладкой, то применяется конструкция в виде обжимной муфты.

С целью определения несущей способности защитной конструкции и оценки ее прочностных свойств проведены натурные гидравлические испытания. Объектом испытаний являются сваренные в плеть трубы 0 720 мм, вырезанные из магистрального трубопровода, с двумя несанкционированными врезками, заглушенными патрубками Ду150 мм с плоскими днищами (рис. 4). В ходе проведения гидравлических испытаний трубы определяли тензометрированием напряженно-деформированное состояние металла труб.

Испытания проводились по следующей программе. Проведено 200 циклов на-гружения трубы внутренним давлением воды от 0,1 РН до 1,1 РН (0,8-7,2 МПа), где РН - нормативное рабочее давле-

ние. Испытуемая труба выдержала 200 циклов нагружений. Затем циклически нагружали трубу до величины давления 1,25 РН со сбросом давления до 0,1 РН (0,8-9,0 МПа), 125 циклов. Далее циклически нагружали трубу до величины давления 1,5 РН со сбросом давления до 0,1 РН (0,8-10,6 МПа), 85 циклов. Потом циклически нагружали трубу до величины давления 1,75 РН со сбросом давления до 0,1 РН (0,8-12,2 МПа), 60 циклов. Для окончания программы нагружения проведено циклическое нагружение трубы до величины давления 2 РН со сбросом давления до 0,1 РН (0,8-13,8 МПа), 40 циклов. В процессе циклических нагружений испытуемых труб образование усталостных трещин в зонах максимальных напряжений вблизи патрубков и усиливающего накладного кольца не зафиксировано. После того как испытуемые трубы выдержали все циклические нагрузки, их нагружали до разрушения. При давлении 17,5 МПа произошло разрушение вдоль оси трубы по основному металлу бандажа защитной конструкции трубы. Зона разрушения имеет размеры ~195х17 мм (рис. 5). Испытуемые трубы выдержали программу циклического нагружения давлением и разрушились при давлениях 17,5 МПа, что превышает проектное давление 6,4 МПа трубопровода в 2,73 раза. На трубе 0 720 мм глушащий несанкционированную врезку патрубок был приварен к основной трубе и труба усилена накладным кольцом.Тензометрирова-

нием установлено, что в металле усиливающего накладного кольца защитной конструкции напряжения не превышали средние напряжения в металле трубы. В точке касания образующей трубы у сварного шва усиливающего накладного кольца окружные напряжения в трубе превысили на 61,3% средние напряжения в металле трубы. Но по зоне максимальных напряжений разрушение не произошло, так как напряжения от изгиба перераспределились при достижении предела текучести металла труб.

На другом участке испытуемых труб 0 720 мм глушащий несанкционированную врезку патрубок не был приварен к основной трубе, и под наложенным бандажом защитной конструкции возникало давление. Так как бандаж не был усилен наложением воротника, то в нем окружные напряжения в области отверстия под патрубок превысили номинальные на 29,8%. И в зоне максимальных напряжений бандажа защитной конструкции произошло разрушение. Результаты испытаний позволили сделать вывод о пригодности к использованию разработанных защитных конструкций для исключения возможности аварий на участках трубопровода с несанкционированными врезками. На трубопроводах ОНГКМ обнаружено и ликвидировано методом установки предложенных защитных конструкций более 50 «несанкционированных врезок», что позволило предотвратить ряд аварийных ситуаций.

КАЧЕСТВО ПРОФЕССИОНАЛАМ

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

ГАЗОПРОВОДЫ

НЕФТЕПРОВОДЫ

ТЕПЛОПРОВОДЫ

ВОДОПРОВОДЫ

ТРУВВПРОВОДЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ И РЕМОНТА УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДОВ

ДЛЯ изоляции стыков,

ТРУБОПРОВОДОВ

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РЕМОНТА ПОКРЫТИЙ

ООО «ГЕФЕСТ-РОСТОВ» 344064, г. Ростов-на-Дону, пер. Технологический, д. 5 8 (863) 277-44-01, 277-77-93 Торговый Дом, Москва 8 (499) 148-17-13,148-49-03 Торговый Дом, Ростов-на-Дону 8 (863) 277-77-93, 277-44-01 e-mail: [email protected]

www.gefestrostov.ru

I