Разработка технологии складирования обечаек и трубных заготовок по критериям безопасности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.03, кандидат технических наук Исмагилов, Мавлют Ахмадуллович

• Исмагилов, Мавлют Ахмадуллович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Исмагилов, Мавлют Ахмадуллович

Введение.

1 Проблемы аварийности и обеспечения безопасности нефтегазового оборудования и трубопроводов.

1.1 Ретроспективный анализ аварийности нефтегазового оборудования и трубопроводов.

1.2 Основные виды внешних воздействий и факторов, создающих дефекты оборудования.

1.3 Требования к контролю качества нефтегазового оборудования и трубопроводов.

2 Определение технологических параметров обечаек и трубных заготовок по критериям безопасности.

2.1 Общие положения оценки нагруженности обечаек и трубных заготовок при их складировании.

2.2 Оценка формоизменения обечаек и трубных заготовок в условиях их складирования.

2.3 Оценка допустимого числа рядов укладки трубных заготовок при их складировании и хранении.

3 Оценка взаимосвязи параметров овальности и формоизменения обечаек и трубных заготовок при складировании.

3.1 Критические деформации при формоизменении обечаек и трубных заготовок.

3.2 Оценка напряженно-деформационного состояния обечаек и трубных заготовок при складировании.

4 Разработка методов расчетной оценки безопасного срока эксплуатации обечаек и трубных заготовок с овальностью и без них с учетом деформационного старения и коррозии.

4.1 Роль эффектов формоизменения при складировании характеристики безопасности эксплуатации обечаек и трубных заготовок.

4.2 Расчетная оценка характеристик безопасности нефтегазового оборудовования и трубопроводов при длительном статическом нагружении и механохимической коррозии.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии складирования обечаек и трубных заготовок по критериям безопасности»

Современная техносфера является потенциальным источником угроз, имеющих глобальный социальный характер и требующих принятия адекватных превентивных мер по обеспечению безопасности населения и окружающей среды. Значительное число опасных техногенных ситуаций по разным причинам возникает на предприятиях нефтегазодобычи, трубопроводного транспорта и переработки нефти и газа, что связано с высокой энергонасыщенностью, наличием измененного и устаревшего технического оборудования, которое увеличивает вероятность возникновения пожаров, взрывов топливно-воздушной смеси и тяжесть наносимого ими ущерба. Поэтому снижение уровня пожаровзрыво- и экологической безопасности нефтегазодобывающих и нефтегазоперерабатывающих предприятий продолжает оставаться одной из важнейших задач системы обеспечения защищенности населения и окружающей среды от угроз техногенного характера.

Характерной особенностью систем обеспечения пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих предприятий является их многовариантность, что определяется необходимостью борьбы с угрозами возникновения пожаров и взрывов не только на территории открытых технологических установок (где сосредоточены огромные объемы нефти и нефтепродуктов), но и внутри производственных, административных, хозяйственно-бытовых и других зданий, помещений (где находятся обычные для любых промышленных предприятий пожароопасные вещества, материалы, электрооборудование, приборы и т.д.), а также за пределами предприятий вследствие частого возникновения аварийных и технологических выбросов пожаровзрывоопасных веществ в атмосферу, разливов нефти, нефтепродуктов и их попадания в почву, грунтовые и сточные воды. Это требует дополнительного проведения специального экологического мониторинга и принятия соответствующих мер.

По статистическим данным на долю предприятий нефтеперерабатывающей промышленности приходится около 48% выбросов пожаровзрывоопасных веществ в атмосферу. Кроме того, на отечественных объектах нефтепереработки отсутствуют надежные системы предотвращения и локализации аварийных ситуаций.

Техногенная опасность со стороны нефтеперерабатывающих объектов безусловно должна учитываться при создании развивающейся энергетики будущего, которая будет отвечать более жестким требованиям промышленной, энергетической, экономической, экологической безопасности. Последовательное увеличение удельного веса углеводородного топлива (нефть, газ, конденсат) в мировом экономическом балансе уже сложившаяся и установившаяся закономерность, в обозримой перспективе эта тенденция сохранится.

Актуальность существенного повышения пожаровзрывобезопасности предприятий нефтегазодобычи, трубопроводного транспорта и нефтегазоперерабаты-вающей промышленности объясняется следующими факторами:

• концентрацией химических энергоносителей, нефти и нефтепродуктов, их способностью гореть, взрываться и загрязнять опасными выбросами атмосферу;

• наличием потенциальных опасностей, вызывающих материальные и людские потери;

• опережающим развитием объемов производства по сравнению с совершенствованием природоохранных мероприятий;

• появлением трудноутилизируемых, а в некоторых случаях и балластных отходов производства, применение и способы переработки, которых пока не найдены;

• изменением ассортимента нефти (появлением сернистых и высокосернистых нефтей и газового конденсата);

• чрезвычайно высокой энергонасыщенностью объектов нефтеперерабатывающей промышленности. Типовой нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) производительностью 10-15 млн. т/год сосредоточивает на своей территории от 200 до 500 тыс. т углеводородного топлива, энергосодержание которого эквивалентно 2-5 Mm тротила;

• интенсификацией технологии, ростом единичных объемов аппаратов, вследствие чего такие параметры, как температура, давление, содержание пожа-ровзрывоопасных веществ растут и приближаются к критическим;

• несовершенностью существующих технологий сбора и утилизации по-жаровзрывоопасных компонентов нефти и нефтепродуктов, попавших в окружающую среду.

Номенклатура выпуска нефтеперерабатывающего завода с передовой технологией, обеспечивающей комплексную переработку сырья, стала состоять из сотен позиций, причем многие из изготавливаемых продуктов пожаровзрыво-опасны и (или) токсичны.

Перечисленные особенности современных объектов нефтепереработки обусловливают их потенциальную пожаровзрывоопасность. Экономическая целесообразность ввода новых промышленных предприятий ведет к созданию индустриальных комплексов в близи объектов потребления продукции, в которых узлы энергораспределения, тепло- и газоснабжения в большей части размещаются в местах проживания населения.

Вследствие создания высокоинтенсивных технологических процессов по переработке нефти, а также установок большой единичной мощности возникли принципиально новые требования по обеспечению безопасности этих производств:

• обеспечение высокой надежности функционирования производств с целью уменьшения аварийных выбросов пожаровзрывоопасных веществ в окружающую среду;

• организация оптимальной работы каждого аппарата, системы и всей технологической схемы с учетом совокупных требований энерготехнологии, экономики и экологии;

• оптимальное распределение нагрузок по аппаратам, реакторам, подсистемам, обеспечивающее наиболее полную регенерацию энергетических потоков и эффективное использование материальных ресурсов с целью полной утилизации всех возможных выбросов пожаровзрывоопасных веществ в окружающую среду.

В настоящее время существует множество стандартов на допустимые дефекты в тех или иных конструкциях. Данные этих стандартов наглядно демонстрируют, что нормы на одни и те же дефекты значительно отличаются в зависимости от класса конструкции. С другой стороны, анализ этих норм показывает, что различные нормативы, казалось бы, предназначенные для конструкций, эксплуатирующихся в аналогичных условиях, не согласуются по классам качества сварных швов даже для наиболее легко выявляемых дефектов, например, типа пор и шлаковых включений.

Цель работы. Разработка технологии складирования обечаек и трубных заготовок, обеспечивающей безопасность при их эксплуатации.

Задачи исследования:

• классификация дефектов, анализ причин возникновения дефектов и видов деформационных воздействий, создающих дефекты при складировании и хранении;

• определение технологических параметров складирования обечаек и трубных заготовок;

• оценка взаимосвязи характеристик формоизменения при складировании и овальности обечаек и трубных заготовок;

• разработка методов расчетной оценки безопасного срока эксплуатации обечаек и трубных заготовок с учетом овальности, деформационного старения и механохимической коррозии.

При решении поставленных задач использованы основные методы и подходы теории упругости, пластичности, надежности трубопроводных систем, меха-нохимии металлов. Основные теоретические результаты подтверждены лабораторными и натурными испытаниями.

Научная новизна результатов исследования:

• предложены и обоснованы аналитические зависимости для оценки оптимальных технологических параметров складирования обечаек и трубных заготовок;

• установлена взаимосвязь параметров деформационного старения и овальности обечаек и трубных заготовок, возникающей при их складировании;

• разработаны методы расчета безопасного срока эксплуатации обечаек и трубных заготовок с овальностью и без них с учетом деформационного старения, механохимической коррозии.

На защиту выносятся:

• технология складирования обечаек и трубных заготовок, применяемых для производства нефтегазового оборудования и трубопроводов;

• аналитические зависимости, связывающие параметры складирования и овальности обечаек и трубных заготовок;

• методика расчета ресурса безопасной эксплуатации конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов.

Практическая ценность работы заключается в разработке ряда технических решений и рекомендаций по обоснованию допустимого числа рядов складирования по высоте обечаек и трубных заготовок, исключающего образование овальности при их хранении, которые используются в ООО «Туймазыхиммаш», ООО «Баштрансгаз», ОАО «Салаватнефтемаш», ОАО «Пензахиммаш». Некоторые результаты работы нашли отражение в разработанных при участии автора методических рекомендациях MP ОБТ 2-03, которые согласованы Госгортех-надзором РФ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на II научно-техническом семинаре (г. Уфа, 1999 г.), на IV Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2000 г.), на XX научно - технической конференции сварщиков Урала «Сварка Урала - 2001» (г. Н. - Тагил, 2001 г.), на научно-практической конференции «Проблема совершенствования дополнительного профессионального и социо-гуманитарного образования специалистов топливно-энергетического комплекса» (г. Уфа, 2001 г.), на III, IV и VI Конгрессах нефтегазопромышленников России (г. Уфа, 2001, 2003, 2005 гг.), на совещании в Башкирском Управлении ГГТН РФ (2003 г.).

Публикации. Содержание диссертационной работы отражено в 10 основных опубликованных научных трудах и двух нормативных документах, согласованных Госгортехнадзоров РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, основных выводов. Она содержит 151 страниц машинописного текста, 51 рисунков, 6 таблиц. Библиографический список использованной литературы включает 144 наименований.

Заключение диссертации по теме «Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)», Исмагилов, Мавлют Ахмадуллович

Основные выводы по работе

1.Установлено, что одним из распространенных дефектов нефтегазового оборудования и трубопроводов является овальность базовых элементов, являющаяся во многих случаях следствием несовершенства технологии их складирования и хранения. Выполнен анализ влияния овальности в конструктивных элементах оборудования и трубопроводов на степень снижения их ресурса безопасной эксплуатации.

2.Разработана методика определения допустимого числа рядов складирования обечаек и трубных заготовок в зависимости от их геометрических параметров. Использование предложенной методики на производстве позволяет снизить степень овальности обечаек и трубных заготовок при складировании и хранении.

3.На основании выполненного анализа напряженно - деформированного состояния получены аналитические зависимости, связывающие параметры формоизменения и овальности обечаек и трубных заготовок при их складировании.

4. Разработана методика оценки безопасного срока эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с учетом последствий складирования обечаек и трубных заготовок с учетом механохимической коррозии и деформационного старения металла, которая согласована Госгортехнадзором РФ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Исмагилов, Мавлют Ахмадуллович, 2005 год

1. ГОСТ 25.506-85. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. - М.: Изд-во стандартов, 1985.

2. ГОСТ 9012-59 (СТ СЭВ 468-78). Металлы. Методы испытаний. Измерение твердости по Бринелю. М.: Изд-во стандартов, 1978.

3. ГОСТ 25.502-79. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. -М.: Изд-во стандартов, 1979.

4. ГОСТ 7268-82. Сталь. Метод определения склонности к механическому старению по испытанию на ударный изгиб. М.: Изд-во стандартов, 1982.1. Общие положения

5. Изменение свойств металла при длительной эксплуатациинефтепроводов

6. Анализ литературы показывает, что значения Кст по прочностным характеристикам, как правило, из-за деформационного старения возрастают, вособенности коэффициент старения по временному сопротивлению