Разработка методов оценки технического состояния сложных участков магистральных газопроводов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.19, кандидат технических наук Харионовский, Олег Владимирович

• Харионовский, Олег Владимирович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Харионовский, Олег Владимирович

Введение

Глава 1. Повышение надежности сложных участков магистральных газопроводов — актуальная задача отрасли

1.1 Применяемые методы диагностики технического состояния

1.2 Методы оценки технического состояния дефектных участков

1.3 Комплексный критерий ранжирования сложных участков магистральных газопроводов по очередности проведения технического диагностирования

Глава 2. Мониторинг сложных участков магистральных газопроводов

2.1 Автономная система комплексного диагностического мониторинга сложных участков магистральных газопроводов

2.2 Опытная эксплуатация автономной системы комплексного диагностического мониторинга

Глава 3. Определение критерия для ранжирования сложных участков магистральных газопроводов по очередности проведения технического диагностирования

3.1 Критерий, характеризующий факторы, способствующие образованию и росту дефектов

3.2 Пример определения критерия ранжирования сложного участка по очередности проведения технического диагностирования

3.2.1 Определение показателя, учитывающего напряженно-деформированное состояние перемычки

3.2.2 Определение показателя, учитывающего тип грунта

3.2.3 Определение показателя, учитывающего коррозионную агрессивность грунта

3.2.4 Определение показателя, учитывающего состояние защитного покрытия

3.2.5 Определение показателя, учитывающего уровень грунтовых вод

3.2.6 Определение показателя, учитывающего периодическое смачивание грунтов

3.2.7 Определение . показателя фактора риска стресс-коррозии, учитывающего магнитные аномалии

Глава 4. Разработка методов оценки технического состояния сложного участка

4.1 Критерий комплексной оценки технического состояния сложного участка магистрального газопровода

4.2 Определение поврежденности сложного участка магистрального газопровода

4.3. Определение ранга опасности дефектов.

4.3.1 Ранг опасности дефектов потери металла

4.3.2 Ранг опасности трещиноподобных дефектов

4.3.3 Ранг опасности разрушения трубы при наличии овализации ее сечения

4.3.4 Ранг опасности дефектов типа гофры и вмятины

4.3.5 Ранг опасности дефектов сварного соединения

4.3.6 Ранг опасности разрушения трубы по напряженно-деформированному состоянию

4.4 Процедура принятия решений по определению технического состояния сложных участков магистральных газопроводов

4.5 Прогнозирование технического состояния сложного участка магистрального газопровода

Глава 5. Методика технического диагностирования пересечений магистральных газопроводов

5.1 Определение протяженности на участке пересечения магистрального газопровода для проведения инструментальных обследований в шурфах.

5.2 Определение общей протяженности участков трассы, подлежащих экскавации, на пересечении с проектируемым магистральным газопроводом

5.3 Определение срока безопасной эксплуатации участка пересечения Основные результаты и выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов оценки технического состояния сложных участков магистральных газопроводов»

Газотранспортная система (ГТС) представляет собой единый технологический комплекс, в котором благодаря конструктивным особенностям реализуются централизованные режимы транспорта газа в различных направлениях. Повышение надежности эксплуатации ГТС является важнейшей проблемой, учитывая большие протяженности газопроводов - свыше 158 тыс. км, высокие давления газа, значительные сроки службы и неблагоприятные природно-климатические условия эксплуатации. Первоочередное внимание при анализе надежности линейной части магистральных газопроводов (ЛЧ МГ) необходимо уделять элементам магистральных газопроводов (МГ), работающим в условиях сложного напряженного состояния и переменных нагрузок. К участкам повышенной опасности относятся перемычки между нитками газопроводов, переходы через автомобильные и железные дороги, крановые узлы, места пересечений газопроводов, а также технологические трубопроводы компрессорных станций. Количество таких участков составляют десятки тысяч и география их расположения в ГТС - от Крайнего Севера, Западной Сибири до южных и западных границ России.

Цель исследования состоит в разработке методов оценки технического состояния сложных участков МГ на основе комплексного диагностического мониторинга МГ и оценки работоспособности.

Основные задачи исследования:

1. Оценка текущего технического состояния сложных участков ЛЧ МГ.

2. Разработка системы комплексного диагностического мониторинга сложных участков МГ.

3. Изучение методов оценки опасности дефектов применительно к сложным участкам.

4. Разработка методов оценки технического состояния сложных участков МГ.

Разработана автономная система комплексного диагностического мониторинга сложных < участков МГ, предназначенная для непрерывного контроля технического состояния переходов через автомобильные и железные дороги, крановых узлов, технологических перемычек между газопроводами и пересечений газопроводов. Система позволяет получать информацию о напряженно-деформированном и коррозионном состоянии, образовании и развитии трещиноподобных дефектов, утечках газа, параметрах электрохимической защиты.

На основе результатов комплексного диагностического мониторинга разработаны методы оценки технического состояния сложных участков с учетом специфики их конструкции и сочетания нагрузок, а также прогноза срока безопасной эксплуатации.

Научно обоснованы приоритетность проведения обследования сложных участков и их ранжирование с позиций опасности дефектов и необходимости проведения профилактических и ремонтных работ с целью повышения надежности эксплуатации.

Основные защищаемые положения:

1. Метод оценки технического состояния сложных участков МГ, основанный на автономной системе комплексного диагностического мониторинга, включающей аппаратные и программные средства, измерение физических величин - параметров электрохимзащиты, тензометрии, акустической эмиссии, блуждающих токов, а также оперативную передачу данных на операторский пункт.

2. Методика комплексной оценки работоспособности сложных участков на основе результатов автономной системы комплексного диагностического мониторинга.

3. Метод оценки технического состояния сложных участков МГ и критерии ранжирования сложных участков по очередности проведения технического диагностирования.

4. Методика технического диагностирования пересечений МГ. 5

Практическая значимость работы заключается в создании методов оценки технического состояния сложных участков МГ, основанных на комплексном применении автономной системы диагностического мониторинга, методов анализа опасности дефектов и оценки работоспособности, а также критерия по ранжированию сложных участков МГ по очередности их технического диагностирования. Разработанные методики получили практическое применение в ежегодных и перспективных Программах ОАО «Газпром» по диагностическому обслуживанию, продлению ресурса и капитальному ремонту МГ и позволили повысить обоснованность и эффективность мероприятий по повышению надежной эксплуатации ГТС.

По результатам выполненных исследований разработан нормативный документ ОАО «Газпром» - Регламент работ по техническому обследованию участков эксплуатируемых газопроводов в местах пересечений с проектируемым магистральным газопроводом.

Материалы диссертации доложены, обсуждены и получили положительную оценку на научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях: Международная научно-техническая конференция «Целостность и прогноз технического состояния газопроводов» (Р1Т80-2007), Москва, 2007 г.; XVII Международная деловая встреча «Диагностика 2007», Екатеринбург, 2007 г.; отраслевое совещание по вопросу мониторинга технического состояния объектов линейной части магистральных газопроводов с применением автономной системы комплексного диагностического мониторинга магистральных газопроводов ОАО «Газпром», Москва, 2008 г.; отраслевое совещание по подведению итогов опытно-промышленных испытаний автономной системы комплексного диагностического мониторинга магистральных газопроводов ОАО «Газпром», Москва, 2009 г.

Основной составляющей в задаче оценки технического состояния МГ является их диагностика. Работы по диагностике в отрасли имеют несколько этапов развития. В 80-е годы прошлого века были сформулированы основные задачи диагностики, определены методы и средства диагностики и оценки технического состояния подземных газопроводов.

Постановка задач по диагностике газопроводов в отрасли была сформулирована А.И. Гриценко, В.В. Харионовским, А.Д. Седых, П.П. Бородавкиным, О.М. Иванцовым и другими специалистами [3, 5, 51].

На втором этапе развития диагностика МГ начала проводиться посредством использования внутритрубных дефектоскопов зарубежных фирм «Бритиш Газ», «Пайтроникс», «Лайналог», «Розен инжиниринг», «Ветко пайплайн сервис» и других. Полученный опыт позволил разработать отечественные дефектоскопы силами компаний «Спецнефтегаз», «Оргэнергогаз», «Саратовнефтегазсервис», а также центра диагностики «Диаскан» АК «Транснефть» [11, 18, 19].

Наряду с внутритрубной дефектоскопией, применение которой возможно на 55 % протяженности МГ, получили развитие методы наземной диагностики, основанные на применении акустической эмиссии, ультразвукового и магнитного контроля. Здесь следует отметить разработки организаций МНПО «Спектр» (В.В. Клюев), «Интерюнис» (В.Г. Харебов), «Дефектоскопия» (В.Н. Лозовский) и других [15, 16, 17, 39].

Сложные участки относятся к тем объектам, на которых внутритрубная дефектоскопия (ВТД) практически невозможна и эффективными являются наземные методы, а точнее, их комплексное применение, разработка которого и была выполнена в диссертации [12, 20, 55].

Помимо собственно диагностики, которая позволяет определить дефекты, важной составляющей в оценке технического состояния является анализ опасности дефектов, прогноз скорости их развития и расчет прочности участка трубопровода с дефектом [7, 36, 38, 56].

Поэтому, в соответствии с целями и задачами работы, в диссертации последовательно изложены методы оценки технического состояния сложных участков магистральных газопроводов.

В первой главе выполнен анализ существующих методов оценки технического состояния ЛЧ МГ, представлены технологические схемы рассматриваемых сложных участков МГ: перемычки между газопроводами, переходы через автомобильные и железные дороги, места пересечений газопроводов, крановые узлы и представлена общая схема определения приоритета очередности технического диагностирования сложных участков МГ.

На основе исследований специалистов ВНИИГАЗа, ВНИИСТа, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Института машиноведения РАН и других организаций [1, 2, 7, 35, 48] выполнен анализ методов расчета дефектных участков газопроводов, оценки их опасности для эксплуатации. Отмечено, что особенностью сложных участков является их дополнительное нагружение и переменные нагрузки в сочетании с рабочим давлением газа и температурными воздействиями, что приводит к изгибу, местной потере устойчивости, усталости в зонах тройников и отводов, и в результате требуется оценивать объемное напряженно-деформированное состояние. При этом кроме прочностного аспекта следует контролировать коррозионное состояние и утечки газа.

Проведенный анализ показал, что техническое состояние сложных участков МГ нужно исследовать на основе новых методов диагностики в сочетании с оценкой опасности дефектов и прогноза их развития, что нашло отражение в методике по определению комплексного критерия ранжирования сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования. Комплексный критерий ранжирования сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования определяют по критерию оценки технического состояния трубопровода с учетом результатов анализа факторов, способствующих образованию и росту дефектов, и наземного диагностического обследования.

Во второй главе разработан новый метод комплексного диагностического мониторинга сложных участков МГ. На этих участках применение внутритрубной дефектоскопии затруднено и не является эффективным, поэтому требуется рассмотреть другие решения, основанные на использовании современных технических средств.

С этой целью была разработана автономная система комплексного диагностического мониторинга (АСКДМ), предназначенная для непрерывного контроля технического состояния.

В третьей главе изложена методика определения критерия для ранжирования сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования кф, характеризующего факторы, способствующие образованию и росту дефектов.

В четвертой главе представлена методология оценки технического состояния сложного участка по результатам технического диагностирования в шурфах и данных электрометрии. Для оценки технического состояния и ранжирования сложного участка по очередности технического диагностирования рассматривается критерий к1с, характеризующий степень опасности обнаруженных дефектов и состояние защитного покрытия.

Таким образом, в диссертации выполнено законченное исследование, результаты которого позволяют выполнить оценку технического состояния сложных участков магистральных газопроводов и тем самым повысить надежность эксплуатации газотранспортной системы ОАО «Газпром».

Заключение диссертации по теме «Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ», Харионовский, Олег Владимирович

Основные результаты и выводы

1. Анализ технического состояния сложных участков магистральных газопроводов, надежность которых фактически определяет уровень надежности эксплуатации газопровода в целом, показал, что необходима разработка специальных методов их диагностики, оценки опасности дефектов и работоспособности.

2. Разработаны метод комплексного диагностического мониторинга сложных участков магистральных газопроводов и автономная система контроля, которые позволяют определять напряженно-деформированное состояние, утечки газа, скорость коррозии перемычек газопроводов, мест пересечений, переходов через авто- и железные дороги, крановых узлов и тем самым давать оценку их технического состояния.

3. Сформирована классификация дефектов в сложных участках и изложена процедура оценки опасности дефектов механического и коррозионного происхождения.

4. Исследованы особенности нагружения крановых узлов, перемычек, переходов через автомобильные и железные дороги и разработана методика оценки их технического состояния.

5. Разработаны методы оценки работоспособности сложных участков, на основе которых выполнена оценка технического состояния и сроки безопасной эксплуатации.

6. По результатам исследований работоспособности сформулированы алгоритмы, определяющие приоритетность обследования сложных участков, ранжирование очередности, протяженность обследований, прогноз технического состояния.

7. Разработанные методы и автономная система комплексного диагностического мониторинга апробированы при оценке технического состояния газопроводов ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург», а также реализованы в отраслевом нормативном документе ОАО «Газпром».

Заключение

По результатам опытно-промышленных испытаний рекомендовать автономную систему комплексного диагностического мониюринга магистральных газопроводов для применения на потенциально-опасных участках магистральных газопроводов - перемычках, крановых узлах, переходах через автомобильные и железные дороги с учетом рекомендаций.

Главный технолог Управления по транспортировке 1аза и газово! о конденсла ОАО «Газпром»

Заместитель начальника производственного отдела по эксплуатации МГ

ООО «Газпром "фа не газ Санкт-Пегербург»

А.В. Молоканов

Р.Ф. Зиновьев

Начальник лаборатории ООО «ВНИИГАЗ» В.И. Городниченко

В. Харионовский

Заместитель генерального директора ЗАО «Промгазинжиниринг»

В В Сачюков

Страница 4 из 4

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Харионовский, Олег Владимирович, 2009 год

1. Болотин B.B. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990.

2. Болотов A.C., Розов В.Н. и др. Коррозионное растрескивание на магистральных газопроводах / Газовая промышленность №6, 1994.

3. Бородавкин П.П., Синюков A.M. Прочность магистральных трубопроводов / М.: Недра, 1984.

4. Будзуляк Б.В. основные направления повышения надежности и безопасности газотранспортных систем ОАО «Газпром» / Газовая промышленность №8, 2005.

5. Будзуляк Б.В., Салюков В.В., Харионовский В.В. Продление ресурса магистральных газопроводов / Газовая промышленность №7, 2002.

6. Будзуляк Б.В., Салюков В.В., Колотовский А.Н. и др. Магистральный трубопроводный транспорт в терминах и определениях. Справочник / ООО «ИРЦ Газпром», 2007.

7. ВРД 39-1.10-004-99 Методические рекомендации по количественной оценке состояния магистральных газопроводов с коррозионными дефектами, их ранжирования по степени опасности и определению остаточного ресурса / ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 1999.

8. ВРД 39-1.10-006-2000* Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов /ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2002.

9. ВРД 39-1.10-026-2001 Методика оценки фактического положения и состояния подземных трубопроводов / ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2001.

10. ВРД 39-1.11-020-99 Методика по обследованию участков газопроводов, склонных к коррозионному растрескиванию под напряжением / ДОАО «Гипрогазцентр», Нижний Новгород 1999.

11. Гетман А.Ф., Козин Ю.Н. Неразрушающий контроль и безопасность эксплуатации сосудов и трубопроводов давления / М.: Энергоатомиздат, 1997.

12. Губанок И.И., Харионовский В.В. Прогноз технического состояния газопроводов: инженерные подходы / Газовая промышленность №11, 2005.

13. Ежов A.A., Герасимова Л.П. Дефекты в металлах. Справочник-атлас / М.: Русский университет, 2002.

14. Захаров М.Н., Лукьянов В.А. Оценка прочности труб с выявленными внутритрубной диагностикой дефектами / Защита от коррозии и охрана окружающей среды №№1-2, 1997.

15. Канайкин В.А. Диагностика коррозийных повреждений магистральных газопроводов / М.: МГТУ, 2000.

16. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. Том 1. Соснин Ф.Р. Визуальный и измерительный контроль / М.: Машиностроение, 2008.

17. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. Том 2. Евлампиев А.И., Попов Е.Д. и др. Контроль герметичности / М.: Машиностроение, 2006.

18. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. Том 3. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Ультразвуковой контроль / М.: Машиностроение, 2008.

19. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. Том 4. Анисимов В.А., Каторгин Б.И. Акустическая тензометрия / М.: Машиностроение, 2006.

20. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. Том 5. Подмастерьев К.В., Соснин Ф.Р. и др. Электрический контроль / М.: Машиностроение, 2006.

21. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. Том 6. Клюев В.В., Мужицкий В.М. и др. Магнитные методы контроля / М.: Машиностроение, 2006.

22. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. Том 7. Иванов В.И., Власов И.Э. Метод акустической эмиссии / М.: Машиностроение, 2006.

23. Методические рекомендации по контролю за мелиоративным состоянием орошаемых земель / М.: ВНИИГИМ. 1978.

24. Методические указания по проведению обследования технического состояния действующих газопроводов на участках взаимных пересечений со строящимися магистральными газопроводами / ОАО «Газпром», 2005.

25. ПБ 03-593-03 Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов / Госгортехнадзор России, 2003.

26. ПБ 08-624-03 Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности / Госгортехнадзор России, 2003.

27. Р Газпром Инструкция по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании магистральных газопроводов / ОАО «Газпром», ООО «Газнадзор», 2006.

28. РД 12-411-01 Инструкция по диагностированию технического состояния подземных стальных газопроводов / Госгортехнадзор России, 2001.

29. Регламент работ по техническому обследованию участков эксплуатируемых газопроводов в местах пересечений с проектируемым магистральным газопроводом / ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2008.

30. СНиП 2.05.06.-85* Магистральные трубопроводы / Госстрой СССР, 1987.

31. СНиП Ш-42-80* Магистральные трубопроводы / Минстрой России, 1996.

32. СТО Газпром 2-2.2-136-2007 Инструкция по технологиям сварки при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопроводов / ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2007.

33. СТО Газпром 2-2.3-095-2007 Методические указания по диагностическому обследованию линейной части магистральных газопроводов / ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2007.

34. СТО Газпром 2-2.3-112-2007 Методические указания по оценке работоспособности участков магистральных газопроводов с коррозионными дефектами / ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2007.

35. СТО Газпром 2-2.3-173-2007 Инструкция по комплексному обследованию и диагностике магистральных газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением / ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2007.

36. СТО Газпром 2-2.3-184-2007 Методика по расчету и обоснованию коэффициентов запаса прочности и устойчивости магистральных газопроводов на стадии эксплуатации и технического обслуживания / ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2008.

37. СТО Газпром 2-2.3-238-2008 Методика акустико-эмиссионного контроля переходов магистральных газопроводов через водные преграды, автомобильные и железные дороги / НУЦ «Сварка и контроль» при МГТУ им. Н.Э. Баумана, ООО «ИРЦ Газпром», 2009.

38. СТО Газпром 2-2.3-243-2008 Инструкция по проведению измерений напряжений в металле трубопроводов при использовании приборов, основанных на магнитошумовом методе / ДО АО «Оргэнергогаз», ООО «ИРЦ Газпром», 2009.

39. СТО Газпром 2-2.3-292-2009 Правила определения технического состояния по результатам внутритрубной инспекции / ОАО «Газпром», 2007.

40. СТО Газпром 2-2.3-310-2009 Организация коррозионных обследований объектов ОАО «Газпром». Основные требования / ООО «Газпромэнергодиагностика», ООО «Газпром экспо», 2009.

41. СТО Газпром 2-2.4-083-2006 Инструкция по неразрушающим методам контроля качества сварных соединений при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопроводов / ООО «ВНИИГАЗ», ЗАО «ВНИИСТ — Диагностика», ООО «ИРЦ Газпром», 2007.

42. СТО Газпром 2-3.5-032-2005 Положение по организации и проведению контроля за соблюдением требований промышленной безопасности и обеспечением работоспособности объектов единой системы газопроводов ОАО «Газпром»ЮОО «Газнадзор», ООО «ИРЦ Газпром», 2005.

43. СТО Газпром 2-3.5-045-2006 Порядок продления срока безопасной эксплуатации линейной части магистральных газопроводов ОАО «Газпром» / ОАО «Газпром», 2006.

44. СТО Газпром 2-3.5-047-2006 Инструкция по расчету и проектированию электрохимической защиты от коррозии магистральных газопроводов / ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2006.

45. СТО Газпром 2-3.5-252-2008 Методика продления срока безопасной эксплуатации магистральных газопроводов ОАО «Газпром» / ООО «ВНИИГАЗ», ООО «Газпром экспо», 2009.

46. СТО Газпром 2-5.1-148-2007 Методы испытания сталей и сварных соединений на коррозионное растрескивание под напряжением / ООО «ВНИИГАЗ», РГУНиГ им. И.М. Губкина, ООО «ИРЦ Газпром», 2007.

47. СТО Газпром РД 39-1.10-088-2004 Регламент электрометрической диагностики линейной части магистральных газопроводов / ООО «ВНИИГАЗ», ДОАО «Оргэнергогаз», ООО «ИРЦ Газпром», 2004.

48. Харионовский В.В. Методология продления срока безопасной эксплуатации магистральных газопроводов / Международная конференция «Газотранспортные системы: настоящее и будущее», 2005.

49. Харионовский О.В. Мониторинг объектов линейной части магистральных газопроводов / Территория Нефтегаз № 4, 2009.

50. Харионовский О.В., Зиновьев Р.Ф., Городниченко В.И. Автономная система комплексного диагностического мониторинга объектов линейной части магистральных газопроводов / Газовая промышленность № 5, 2009.

51. Широков М.А., Городниченко В.И., Чубунов М.В, Оценка и прогноз технического состояния участков магистральных газопроводов / Шестнадцатая Международная деловая встреча «Диагностика-2006», 2006.

52. Gresnigt A., Strength and deformation capacity of pipelines loaded by local loads and bending // Pipeline Technology Conference. Ostende. 1990 / Ed. R. Dennis. Part B. Antwerpen: K.,VIV, 1990.

53. Kiefner J.F., Vieth P.H. "A Modified Criterion for Evaluating the Remaining Strength of Corroded Pipe". Project PR3-805: Pipeline Search Committee, American Gas Association (Dec. 22, 1989).

54. Hopkins P., Jones D.G. A study of the behavior of long and complex-shuped corrosion in transmission pipeline // Proc. Of OMAE / V. V-A, Pipeline Technology, ASME, 1992.