Совершенствование методов оценки технического состояния участков магистральных трубопроводов, содержащих расслоения металла тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.19, кандидат наук Толстов Анатолий Эдуардович

• Толстов Анатолий Эдуардович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Толстов Анатолий Эдуардович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. РАССЛОЕНИЯ МЕТАЛЛА МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТРУБ С ДАННЫМИ ДЕФЕКТАМИ

1.1 Анализ результатов диагностических обследований и расследования причин аварийных разрушений нефте- и газопроводов

1.2 Существующие исследования по оценке опасности расслоений

1.3 Нормы оценки качества труб с расслоениями

1.4 Выводы по главе

Глава 2. ОЦЕНКА СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ РАЗРУШЕНИЮ ТРУБ С РАССЛОЕНИЯМИ

2.1 Существующие модели оценки опасности расслоений

2.2 Моделирование в АШУБ

2.3 Экспериментальные исследования

2.4 Выводы по главе

Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ СВЯЗИ РАССЛОЕНИЙ С ИЗМЕНЕНИЯМИ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА ТРУБ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ

3.1 Генезис расслоений металла труб

3.2 Объекты исследований

3.3 Оборудование и методики проведения исследований

3.4 Результаты проведенных исследований

3.5 Выводы по главе

Глава 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОДХОДОВ К ТЕХНИЧЕСКОМУ ДИАГНОСТИРОВАНИЮ ТРУБОПРОВОДОВ, СОДЕРЖАЩИХ

РАССЛОЕНИЯ МЕТАЛЛА

4.1 Разработка автоматизированного сканера-дефектоскопа КОМ18 «ТЕЗТМАЗТЕК» для выполнения наружной диагностики трубопроводов

4.1.1 Конструктивные и технические характеристики сканера-дефектоскопа NDM18 «TESTMASTER»

4.1.2 Практический опыт использования сканера-дефектоскопа NDM18 «TESTMASTER»

4.2 Методика технического диагностирования труб с расслоениями

4.3 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А Акты опытно-экспериментального использования

NDM18 «TESTMASTER»

Приложение Б Отзыв о проведении опытно-промышленной эксплуатации

NDM18 «TESTMASTER»

Приложение В Внедрение методики технического диагностирования участков трубопроводов, содержащих расслоения

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методов оценки технического состояния участков магистральных трубопроводов, содержащих расслоения металла»

Актуальность темы исследования

Для рационального планирования и выполнения ремонтных работ на трубопроводах в настоящее время принято руководствоваться принципом обслуживания по техническому состоянию. Однако реализация этого принципа зачастую носит формальный характер, что можно проследить на примере расслоений металла труб.

Анализ действующих на нефте- и газопроводах норм оценки качества труб с расслоениями показывает, что они основаны не на критериях прочности и (или) долговечности зоны трубы с рассматриваемым дефектом под действием установленных условий эксплуатации, а в значительной мере формализованы и не имеют за собой фундаментальных объяснений. Причем, несмотря на различие применяемых подходов, во всех случаях влияние расслоений на работоспособность трубопровода принято крайне незначительным.

Сложившаяся ситуация объясняется устоявшимся представлением о том, что опасность любого дефекта обусловлена вызываемой им концентрацией напряжений от действия внутреннего давления в трубопроводе. Следуя этой логике проводимые экспериментальные и теоретические исследования показывают, что расслоения не нуждаются в детальном внимании, особенно если упрощенно представлять их как ориентированные вдоль оси трубы плоские несплошности. Однако реальные условия эксплуатации характеризуются воздействием на трубопровод дополнительных нагрузок, таких как изгибы и кручения. Кроме того, расслоения могут иметь различную конфигурацию и природу, которая по-разному сказывается на их опасности. Как следствие, широкая распространенность данных дефектов и регулярное их обнаружение в очагах разрушений трубопроводов свидетельствует о том, что расслоения являются в той или иной степени причиной многих аварий, и в существующей методологии обслуживания нефте- и газопроводов их влияние недооценено.

Учитывая изложенное, исследование опасности расслоений в трубах, выполненное в рамках научно обоснованного подхода, отражающего совокупность реальных условий эксплуатации трубопроводов и особенностей данных дефектов, разработка на базе полученных результатов усовершенствованных норм оценки качества труб с расслоениями, и своевременное их выявление являются актуальными задачами.

Степень разработанности темы исследования

В последнее время вопрос влияния расслоений на несущую способность трубопровода стал привлекать больше внимания, но практическая ценность проводимых исследований сильно снижается по причине рассмотрения преимущественно простейших задач нагружения трубопроводов внутренним давлением, без учета конфигурации и причин образования расслоений. В результате такой подход не позволяет сформировать эффективных критериев оценки качества труб с данными дефектами.

Цель работы - совершенствование методов и технологий оценки технического состояния участков магистральных трубопроводов с расслоениями металла с учетом фактических условий эксплуатации и природы возникновения данных дефектов.

Основные задачи исследования:

- оценить масштаб распространения расслоений металла труб на магистральных трубопроводах, а также эффективность действующих подходов к оценке опасности данных дефектов;

- изучить влияние фактических условий эксплуатации на работоспособность трубопроводов, содержащих расслоения металла;

- исследовать причины возникновения расслоений и их влияние на опасность данных дефектов;

- разработать технологию, способствующую повышению выявляемости расслоений на газопроводах;

- разработать уточненные нормы оценки качества труб с расслоениями, учитывающие сведения о текущем состоянии и фактических параметрах

нагружения дефектной зоны, и предложить методические подходы, позволяющие получать указанные сведения.

Научная новизна

Установлено, что изгибные нагрузки, даже не превышающие допустимые нормативные значения, а также нагрузки кручения негативно влияют на несущую способность трубопровода в зоне расслоения. Определен пороговый уровень сложного напряженно-деформированного состояния (НДС), при превышении которого трубопровод с расслоением не соответствует принятому критерию работоспособности.

Экспериментальные исследования показали, что одной из фундаментальных причин образования расслоений в трубах являются структурные изменения в металле, а именно сегрегация карбидов по границам зерен феррито-перлитной матрицы. Также установлено, что природа расслоений определяет степень их влияния на работоспособность конструкции: расслоения, вызванные металлургической ликвацией, являются только концентраторами напряжения, а зоны расслоений, вызванных водородным охрупчиванием или структурными изменениями металла, имеют еще и комплекс пониженных эксплуатационных свойств.

Предложена и подтверждена возможность эффективного использования технологии неразрушающей экспресс-диагностики металла, основанной на получении массива значений поверхностной микротвердости, для идентификации типа расслоения, вызванного металлургической ликвацией, водородным охрупчиванием или структурными изменениями в металле.

Разработана усовершенствованная методика технического диагностирования участков трубопроводов, содержащих расслоения, основанная на использовании: созданного диагностического комплекса для выявления расслоений в трубах, в том числе без снятия изоляционного покрытия; технологии неразрушающей экспресс-диагностики состояния металла в зоне дефекта; экспериментально-аналитического подхода к оценке уровня изгибных напряжений в трубопроводе; разработанных норм оценки качества труб с

расслоениями, учитывающих параметры расслоения, его тип, а также фактическое НДС трубопровода в зоне дефекта.

Теоретическая и практическая значимость работы

Результаты работы позволяют использовать обоснованные критерии, методы и технические средства для учета воздействия факторов, снижающих работоспособность участков магистральных трубопроводов с расслоениями, с целью повышения эффективности их обслуживания.

Разработанный сканер-дефектоскоп NDM18 «TESTMASTER» по результатам проведенных тестовых и полевых испытаний рекомендован к использованию в ПАО «Газпром» и прошел опытную эксплуатацию на объектах ООО «Газпром трансгаз Волгоград» и АО «Чеченгазпром».

Методика технического диагностирования участков трубопроводов, содержащих расслоения принята к внедрению на объектах ООО «Газпром трансгаз Волгоград», для чего был разработан соответствующий нормативный документ.

Практическая значимость результатов диссертационной работы подтверждается актами внедрения и опытно-экспериментального использования.

Методология и методы исследования

При проведении исследований применялись механические испытания образцов металла труб, натурные полигонные испытания трубной плети и испытания на специально разработанном стенде, оптическая и трансмиссионная электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ металла, измерения твердости и микротвердости, программное моделирование методом конечных элементов, статистические методы обработки данных.

Положения, выносимые на защиту

1. Методика исследования влияния расслоений металла на сопротивляемость разрушению участков трубопроводов под действием фактических условий эксплуатации и полученные с ее помощью количественные критерии работоспособности труб с данными дефектами.

2. Установленное влияние природы возникновения расслоений на степень их опасности.

3. Экспериментальное подтверждение возможности использования технологии неразрушающей экспресс-диагностики состояния металла, основанной на измерении значений поверхностной микротвердости, для идентификации различных типов расслоений.

4. Методика технического диагностирования участков магистральных трубопроводов, включающая использование современных технологий диагностики, определения состояния метала и НДС в зоне дефекта, а также актуализированные нормы оценки качества труб с расслоениями.

Личный вклад автора заключается в формулировании цели и задач работы, изучении накопленного опыта и достижений в соответствующих областях науки, проведении теоретических и экспериментальных исследований, обработке и анализе полученных результатов, их апробации, подготовке публикаций по выполненной работе.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность результатов диссертационной работы определяется их сопоставлением с общепризнанными отраслевыми знаниями, с данными, полученными другими авторами при рассмотрении схожих вопросов, использованием современного поверенного оборудования и лицензионных программных продуктов.

Основные результаты, полученные в работе, докладывались и обсуждались на: 3-ей международной научно-техническая конференции «Диагностика оборудования и конструкций с использованием магнитной памяти металла» (Москва, 2003 г.), 19-й Международной деловой встрече «Диагностика - 2011» (г. Геленджик, 2011 г.), 7-й международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов - 2014» (г. Сочи, 2014 г.), совещании «Итоги работы газотранспортных обществ по эксплуатации линейной части магистральных газопроводов и газоконденсатопроводов ОАО «Газпром» за 2014 год и задачи на

2015 год» (г. Минск, 2015 г.), IX Международной конференции «Обслуживание и ремонт основных фондов ПАО «Газпром» (г. Алушта, 2018 г.). Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Глава 1.

РАССЛОЕНИЯ МЕТАЛЛА МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТРУБ С ДАННЫМИ ДЕФЕКТАМИ

Поскольку магистральные трубопроводы относятся к опасным производственным объектам [ 86], эксплуатирующие организации уделяют большое внимание вопросам, связанным с их обследованием и оценкой технического состояния. Имеющиеся сведения позволяют оценить актуальность выбранной цели диссертационного исследования, проанализировав насколько образование расслоений в металле труб является характерным для эксплуатируемых в настоящее время нефте- и газопроводов, и угрожают ли подобные дефекты работоспособности и безопасности трубопроводных систем.

В настоящей главе представлены статистические данные по распространенности расслоений металла на нефте- и газопроводах, обнаружению данных дефектов в очагах аварийных разрушений, существующие результаты экспериментальных работ по влиянию расслоений на сопротивляемость разрушению металла труб, а также существующие подходы эксплуатирующих организаций к оценке опасности данных дефектов.

1.1 Анализ результатов диагностических обследований и расследования причин аварийных разрушений нефте- и газопроводов

Согласно [68] расслоением принято называть дефект сплошности металла в виде трещин, параллельных поверхности проката, образовавшихся от повышенной загрязненности металла неметаллическими включениями.

Опыт проведения диагностических работ на трубопроводах показывает, что указанная конфигурация расслоений накладывает существенные ограничения на возможность их обнаружения различными методами неразрушающего контроля. Так, наилучший результат демонстрирует ультразвуковой контроль, магнитные же методы проигрывают в этом достаточно сильно [5, 47]. Указанные обстоятельства помогают правильно подойти к анализу статистики обнаружения

расслоений металла трубопроводов. Главным источником данной информации являются данные ВТД, причем, в силу особенностей транспортируемого продукта, внутритрубные снаряды, запускаемые по газопроводам, являются магнитными, а по нефтепроводам - ультразвуковыми. В результате анализ данных ВТД на газопроводах показывает практически полное отсутствие расслоений (за исключением случаев, когда они выходят на поверхность и идентифицируются как трещины), тогда как данные ВТД нефтепроводов показывают детальную картину по рассматриваемой группе дефектов.

Учитывая, что трубный сортамент, используемый для сооружения нефте- и газопроводов схож, как и условия их эксплуатации, представленный ниже статистический анализ базируется на информации, полученной с нефтепроводов, однако в силу обозначенных выше обстоятельств его можно корректно экстраполировать на газопроводы. Справедливость данного тезиса подтверждается случаями аварийных разрушений газопроводов, в очаге которых обнаруживались расслоения, приведенными как в [10], так и в настоящем разделе. Кроме того, об этом свидетельствует собранная автором статистика по обнаружению расслоений в процессе капитального ремонта газопроводов.

Для понимания масштаба распространения расслоений металла в трубах, а также для установления факторов, инициирующих их появление, ниже приведены сведения по наличию расслоений в трубах в нескольких разрезах: в зависимости от диаметра труб (таблица 1.1), в зависимости от категории нефтепровода (таблица 1.2), в зависимости от марки трубной стали (таблица 1.3).

Таблица 1.1 - Распределение расслоений на нефтепроводах по диаметрам (по данным на 01.06.2018г.)

Диаметр нефтепровода, мм Количество расслоений, шт. Протяженность нефтепроводов, км Плотность расслоений, шт./км

159 1332 173,28 7,69

219 8066 460,96 17,5

273 9202 100,9 91,2

325 40818 622,7 65,55

377 213681 2293,77 93,16

426 13105 476,49 27,5

530 251095 14797,42 16,97

720 223378 10322,63 21,64

820 138161 5477,27 25,22

1020 304333 11764,68 25,87

1220 843404 12996,93 64,89

Таблица 1.2 - Распределение расслоений по категориям нефтепроводов (по

данным на 01.06.2018г.)

Категория участка Количество расслоений, шт. Протяженность, км Плотность расслоений, шт./км

В 29848 1272,47 23,46

1 329488 13532,54 24,35

2 931256 23161,42 40,21

3 406745 14673,2 27,72

4 352796 9947,77 35,46

Таблица 1.3 - Распределение количества расслоений на нефтепроводах по

маркам сталей (по данным на 01.06.2018 г.)

Марка стали Кол-во расслоений, шт. Протяженность, км Плотность расслоений, шт./км

06ГФБАА 89 13,39 6,65

09Г2С 297 41,67 7,13

09Г2ФБ 21 102,89 0,20

10Г2С1 2101 186,24 11,28

10Г2СД 4925 1005,56 4,90

10Г2ФБ 122 37,75 3,23

10Г2ФБЮ 4959 2486,94 1,99

12Г2СБ 127 21,42 5,93

12ГСБ 220 68,84 3,20

13Г1С-У 13409 741,30 18,09

13Г2АФ 554 16,66 33,25

13ГС 2 0,74 2,70

13ГС-У 29 4,00 7,25

14Г2САФ 83 2,16 38,38

14ГН 7752 302,76 25,60

14ХГС 34755 1009,44 34,43

15Г2С 30 0,98 30,56

15ГСТЮ 1416 178,24 7,94

16Г2САФ 1136 24,89 45,64

16Г2-У 2434 42,75 56,94

17Г1С 700988 12668,50 55,33

17Г1С-У 450409 10183,19 44,23

17Г2СФ 3130 939,67 3,33

17ГС 348109 8717,51 39,93

19Г 27632 829,53 33,31

20Л 692 5,73 120,67

5ЬХ70 238 33,15 7,18

Х56 8 1,87 4,28

Х57 112 57,01 1,96

Х60 1135 182,41 6,22

Х65 159 214,54 0,74

Х67 339 37,22 9,11

Х70 776 246,70 3,15

ВСт3пс5 282 11,07 25,47

ВСтЗсп 9003 449,63 20,02

ВСт3сп2 3237 42,06 76,96

ВСтЗспЗ 3043 48,28 63,03

ВСт3сп4 12989 90,07 144,21

Италия 1139 68,18 16,71

К42 111 53,27 2,08

К48 0 6,72 0,00

К52 6340 4858,52 1,30

К55 32 28,00 1,14

К56 1874 4677,74 0,40

К60 1973 767,04 2,57

Ст3 3009 51,78 58,11

СтЗпс 1400 134,01 10,45

Ст4 130547 851,50 153,31

Сталь 10 3133 379,74 8,25

Сталь 20 103432 1885,41 54,86

ФРГ 544 51,93 10,47

Ц 129190 4196,69 30,78

Анализ представленных в таблицах 1.1 - 1.3 данных демонстрирует, что расслоения в металле являются очень распространенными дефектами, на образование которых не оказывает принципиального влияния ни категория трубопровода, ни диаметр труб. Влияние марки стали значительно более ощутимо. Несмотря на то, что расслоения обнаруживаются на трубах любых марок, тем не менее, их плотность может существенно разниться, даже если рассматривать только наиболее распространенные стали. К примеру, наиболее часто используемые для сооружения нефтепроводов стали марок 17Г1С, 17Г1С-У

и 17ГС характеризуются высокой плотностью расслоений: 40 ^ 55 дефектов на 1 км трубопровода. Тоже касается стали 20 - более 153 дефектов на 1 км. При этом достаточно распространенные стали 10Г2СД и 10Г2ФБЮ имеют плотность расслоений в районе 0,4 ^ 4,9 штуки на 1 км.

Статистика показывает, что трубы из наиболее простых сталей с точки зрения технологии производства и химического состава имеют значительно большую склонность к образованию расслоений, чем трубы из легированных сталей контролируемой прокатки. По всей видимости, это объясняется усовершенствованным технологическим процессом производства сложных современных сталей, а также другим уровнем контроля качества продукции.

В дополнение к изложенному можно привести данные из [32], где представлены результаты обследования участка нефтепровода Ду 1200 мм протяженностью 150 км, построенного из стали 17Г1С Челябинского трубопрокатного завода и принятого в эксплуатацию в 1973 году. На нем было зарегистрировано 7265 расслоений и включений, анализ которых показал, что распределялись они приблизительно равномерно как по окружности (рисунок 1.1), так и по длине участка (рисунок 1.2).

Цифры - общее количество дефектов в секторе шириной 5° Рисунок 1.1 - Распределение дефектов типов расслоения и включения по окружности трубы

Дистанция,

Рисунок 1.2 - Распределение дефектов типов расслоения и включения по длине участка нефтепровода

В рамках исследуемого вопроса интерес также представляет статистика динамики обнаружения расслоений. На рисунках 1.3 - 1.6 приведены сведения о выявленных расслоениях на нефтепроводах за последние 11 лет, их размерах, а также объемах их ремонта.

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Год получения сводной информации

Рисунок 1.3 - Общее количество обнаруженных расслоений на магистральных нефтепроводах

® 60000

о с

§ 50000

ср

а> ц-

^

сц

о

40000 30000 20000 10000 0

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Год получения сводной информации

2015 2016

2017

■ - протяженность участков, обследованных ВТД, км; ■ - количество впервые выявленных расслоений, шт. Рисунок 1.4 - Количество впервые выявленных расслоений на магистральных нефтепроводах по результатам ВТД

е о л с с а

Ср

с е ч и л о

140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0

122404

38573

40978

23386

12549

4791

7547 8357

107635

104618

43661

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Год получения сводной информации

Рисунок 1.5 - Количество отремонтированных расслоений на магистральных нефтепроводах (включая замену участков)

Размер расслоений, мм2

Рисунок 1.6 - Размеры расслоений на магистральных нефтепроводах по

годам

Как видно, расслоения не являются чисто технологическими дефектами производства. Статистические данные свидетельствуют о том, что условия эксплуатации являются фактором, отвечающим за образование и развитие указанных дефектов. Причем наметившаяся тенденция свидетельствует о существенной прогрессии этого процесса, по мере увеличения срока службы нефтепроводов.

В подтверждение изложенному можно привести данные работ [52, 53], где был проведен анализ выявления расслоений металла труб при последовательном трехкратном пропуске ВТД с периодичностью в 5 лет на трубопроводах неочищенного газа. Полученные результаты показали, что для всех исследованных участков характерно увеличение числа эксплуатационных расслоений при последующих обследованиях. В среднем на длине в тридцать километров за пятилетний период эксплуатации число дефектов увеличивалось на 12 штук. Эти изменения были подтверждены и в ходе металлографических исследований вырезанных фрагментов труб. На основании полученных данных был построен график изменения количества расслоений в процессе эксплуатации

(рисунок 1.7) и подобрана аппроксимирующая экспоненциальная функция с достоверностью аппроксимации Я2> 0,8:

Рисунок 1.7 - Изменение количества эксплуатационных расслоений в металле нефтепроводов по результатам последовательных пропусков ВТД 1- фактические данные; 2- прогноз при реализации компенсирующих мер

По результатам проведенных исследований было сделано заключение, что увеличение количества расслоений происходит с различной интенсивностью, зависящей от режимов эксплуатации трубопроводов.

В подтверждение тому, что распространенность расслоений металла труб одинаково характерна как для нефте- так и для газопроводов можно привести статистику обнаружения указанных дефектов, полученную автором при выполнении работ по капитальному ремонту газопроводов ООО «Газпром трансгаз Волгоград» за период 2006-2016 гг. (таблица 1.4). Анализ представленных данных демонстрирует картину, схожую с той, что была представлена выше, при рассмотрении нефтепроводов. При этом интересно отметить количество забракованных труб по причине расслоений металла, хотя, как будет показано в следующем разделе, нормы оценки качества труб с данными дефектами не признают их представляющими опасность для газопровода, за исключением случаев расположения расслоений в особых зонах труб.

01 = 3,32е0,021

(1.1)

0

ЭКСМЛ '

ГОДЫ

Таблица 1.4 - Брак по причине образования расслоений на газопроводах

ООО «Газпром трансгаз Волгоград» при выполнении капитального ремонта

№ п/п Наименование объекта Диаметр, мм Толщина, мм Брак по рассл., м Брак по рассл., шт.

2006-2016 гг.

1 Уренгой-Новопсков 3058-3065 км 1420 15,7-18,9 638,64 57

2 Оренбург-Новопсков 634-661 км 1220 14,0-14,9 110,3 11

3 Петровск-Новопсков 337-349 км 1220 12,0-12,8 68,44 8

4 Уренгой-Новопсков 3075,5-3086 км 1420 15,7-18,5 1314 117

5 Союз 753-799 км 1420 15,7-17,6 1049,9 95

6 Уренгой-Новопсков 3066-3077 км 1420 15,7-18,5 2737 236

7 Союз 948-970 км 1420 15,7-18,7 1847,58 163

8 Коробки-Лог 0-23 км 530 7,5-8,7 125 12

9 Уренгой-Новопсков 3112-3140 км 1420 15,7-18,5 527,83 47

10 Союз 998-1012 км 1420 15,7-18,7 537,37 46

11 Уренгой-Новопсков 3126-3158 км 1420 15,7-18,5 630,72 61

12 Уренгой-Новопсков 3215-3247 км 1420 15,7-18,5 2701,55 235

13 Уренгой-Новопсков 3160-3186 км 1420 15,7-18,5 500,96 44

14 Уренгой-Новопсков 3007-3052 км 1420 15,7-18,5 5544,38 481

15 Уренгой-Новопсков 3186-3213 км 1420 15,7-18,5 2971,91 263

Расслоение металла является характерной особенностью многих аварийно разрушившихся труб. Сами несплошности металла редко являются непосредственно главными причинами отказов. Как правило, при расследовании случаев аварийных разрушений в очаговых зонах обнаруживают либо коррозионное утонение стенок, либо трещины, либо какие-то иные дефекты. И тем не менее, величины фактических давлений разрушения, оказывающиеся часто значительно ниже расчетных [39], могут свидетельствовать о значительном вкладе расслоений в исчерпание несущей способности дефектных зон.

Наиболее показательным случаем, демонстрирующим влияние расслоений на работоспособность трубопровода, может служить авария, произошедшая в 2015 году на резервной нитке через реку Москва подводящего нефтепродуктопровода «Московский НПЗ - ЛПДС «Володарская». Разрушение бесшовной трубы стали 20, Ду 377 мм, толщиной стенки 9 мм, производства Челябинского трубопрокатного завода произошло по причине образования

расслоения и привело к выбросу транспортируемого продукта, его возгоранию и огромному материальному и экологическому ущербу.

В работе [6] проведен комплексный анализ причин аварийного разрушения технологического трубопровода КС Ду 530 мм, использовавшегося для подачи сырого газа на технологическую установку. Результаты металлогафических и фрактографических исследований металла в очаге разрушения позволили установить, что причиной аварии послужило наличие многочисленных расслоений металла, вступивших во взаимодействие с коррозионными дефектами внутренней поверхности трубы. Причем размеры коррозионных дефектов, а также обнаружение в этих зонах микротрещин позволили говорить о том, что основная причина разрушения имеет именно металлургическую природу, а не исчерпание прочностных свойств в зоне поверхностного дефекта.

По данным из [47, 51] в 50 % аварийных отказов трубопроводов, изготовленных из труб нормализованной стали 17Г1С производства Челябинского трубопрокатного завода, были зафиксированы расслоения, идущие вдоль феррито-перлитных полос, располагаясь в основном в зоне ликвационной полосы в центральной по толщине части трубы. Там же отмечается, что схожая картина наблюдается и на высокопрочных сталях 14Г2САФ и 17Г2СФ, а также сталях контролируемой прокатки производства Франции и Харцызского трубного завода.

В подтверждение тому, что проблема расслоений металла труб, рассмотренная на примере нефтепроводов, справедлива и для газопроводов, можно привести следующие данные, полученные автором в период с 2003 по 2008 год при выполнении диагностики, отбраковки труб, а также расследовании причин аварийных разрушений газопроводов, эксплуатируемых ООО «Газпром трансгаз Волгоград» [81].

При капитальном ремонте магистрального газопровода «Уренгой-Новопсков» на участке 3058-3086 км Бубновского ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Волгоград» ультразвуковым методом контроля были выявлены расслоения стенки трубы на растянутой стороне отводов холодного гнутья.

Полоса дефекта шириной 200-400 мм распространялась по всей протяжённости трубы и выходила на торцы, а глубина расположения дефекта составляла половину толщины стенки трубы. 90% отводов холодного гнутья, вырезанных из трассы газопровода, было забраковано по причине наличия такого рода дефектов. Кроме этого подобные расслоения выявлялись и на трубах, число которых составило 12% от общего количества прошедших отбраковку.

Подобные дефекты обнаруживались не только в результате технической диагностики труб, планируемых к повторному применению, но и при регулярном обследовании категорийных участков эксплуатирующихся магистральных газопроводов. Так, в 2008 году при обследовании пересечения магистрального трубопровода «Петровск-Новопсков» с газопроводом-отводом на село Подколодновка на всей протяжённости отвода холодного гнутья была обнаружена полоса расслоения шириной 180-340 мм на глубине равной половине толщины стенки трубы (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8 - Расслоение на отводе холодного гнутья магистрального газопровода «Петровск-Новопсков»

Очередным примером, свидетельствующим о необходимости задуматься над опасностью внутренних дефектов основного металла типа расслоение, является выявленное предаварийное состояние трубы в процессе проведения работ по отбраковке труб при капитальном ремонте магистрального газопровода САЦ-4-2 Усть-Бузулукского ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Волгоград».

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Толстов Анатолий Эдуардович, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арчаков, Ю.И. Водородная коррозия стали / Ю.И. Арчаков.- М.: Металлургия, 1985.- 192 с.

2. Бирилло, И.Н. Методика отбраковки труб с внутренним расслоением стенки на стадии эксплуатации объекта / И.Н. Бирилло, А.В. Комаров // Трубопроводный транспорт: теория и практика.- 2011.- №2(24).- С.12-15.

3. Большаков, В.И. Особенности проявления водородной хрупкости в углеродистых сталях / В.И. Большаков, Л.Н. Дайнеко, А.М. Нестеренко,

B.М. Школа // Тр. V Международ. конф. «Водородная экономика и водородная обработка материалов». Донецк, Украина, 2007.- Т.2.- С. 861-865.

4. Бородай, С.В. Экспертиза промышленной безопасности межпромысловых трубопроводов / С.В. Бородай, Р.Р. Ильясов, С.В. Тихоновский, А.Э. Толстов, А.Н. Дьяченко // Безопасность труда в промышленности. - 2006.-№9.- С. 48-52.

5. Бородин, Н. Особенности диагностики нефтегазопроводов с внутренними расслоениями стенки / Н. Бородин, Л. Афанасьева, Л. Хасанов, Р. Хайрулин, Р. Мухаметшин // ТехНадзор.- 2016.- №2(111).- С. 134-136.

6. Ботвина, Л.Р. Безопасность магистральных и технологических трубопроводов: влияние расслоений на их работоспособность / Л.Р. Ботвина, Н.А. Махутов, В.Н. Пермяков // Нефть, газ и бизнес.- 2002.- №1.- С.41-46.

7. Булатова, А.З. Оценка опасности расслоений в металле конструкций на основе диаграммы трещиностойкости / А.З. Булатова, М.Н. Захаров, Е.М. Морозов // Заводская лаборатория. Диагностика металлов.- 2010.- Т.76.- №3.-

C. 41-46.

8. Васечкин, А.И. Опыт использования метода магнитной памяти металла при оценке технического состояния надземных газопроводов / А.И. Васечкин, Е.Л. Муравин, П.Р. Нечипоренко, Ю.С. Светашов, А.Э. Толстов, Ал. Ан. Дубов // Диагностика оборудования и конструкций с использованием магнитной памяти металла. Третья международная научно -техническая

конференция. Сборник докладов.- М.: ООО «Энергодиагностика», 2003.- 206 с.-С. 167-172.

9. Велиюлин, И.И. Экспериментальные исследования различных типов дефектов труб / И.И. Велиюлин, А.Е. Зорин // Обслуживание и ремонт газонефтепроводов - 2010: Материалы V Международной конференции.- М.: Газпром экспо, 2011.- 464 с.- С. 221-228.

10. Велиюлин, И.И. Анализ причин разрушения газопроводных труб большого диаметра в различных регионах России / И.И. Велиюлин, С.А. Лубенский, Э.И. Велиюлин, А.Д. Решетников.- М.: МАКС Пресс, 2012.- 232 с.

11. Востров, В.К. Хрупкое разрушение металлоконструкций с внутренней трещиной при сложных нагружениях / В.К. Востров // РЖ 20Т. Экономика строительства.- 2007.- №11.- С.18.

12. ВРД 39-1.10-026-2001 Методика оценки фактического положения и состояния подземных трубопроводов.- М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2001.- 63 с.

13. Гареев, А.Г. Коррозия и защита металлов в нефтегазовой отрасли / А.Г. Гареев, Р.Г. Ризванов, О.А. Насибуллина.- Уфа: Изд-во «Гилем» НИК «Башкирская энциклопедия», 2016.- 352 с.

14. Гареев, А.Г. Исследование водородного охрупчивания металла, приводящего к разрушению металлоконструкции / А.Г. Гареев, О.А. Насибуллина, Р.Г. Ризванов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов.- 2017.- №1(107).- С. 107-115.

15. Гориловский, Л.М. Радиочастотные технологии в основе новой системы идентификации подземных трубопроводов / Л.М. Гориловский // Газовая промышленность.- 2016.- Спецвыпуск №3(712).- С. 32-33.

16. Горицкий, В.М. Диагностика металлов / В.М. Горицкий.- М.: Металлургиздат, 2004.- 408 с.

17. Городниченко, В.И. Расчетно-экспериментальные методы оценки напряженно-деформированного состояния газопроводов, расположенных на оползневых участках / В. И. Городниченко, В. П. Черний //12 Международная деловая встреча "Диагностика-2002", Белек, 23-26 апр., 2002. - М.: ИРЦ Газпром,

2002. - Диагностика линейной части магистральных газопроводов, Т. 3.- С. 31-34.

18. ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытаний на растяжение.- М.: Стандартинформ, 2008.- 24с.

19. ГОСТ 18895-97 Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа.- М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.- 15с.

20. ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия.- М.: Стандартинформ, 2015.- 50с.

21. ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия.- М.: Издательство стандартов, 2003.11 с.

22. ГОСТ 25.503-97 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Методы испытания на сжатие.- М.: Издательство стандартов, 2000.- 27с.

23. ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.- М.: Стандартинформ, 2018.- 7 с.

24. ГОСТ 31447-2012 Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Технические условия. -М.: Стандартинформ, 2013.- 36 с.

25. ГОСТ 8731-87 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические условия.- М.: Издательство стандартов, 2003.- 8 с.

26. ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.- М.: Стандартинформ, 2007.- 11 с.

27. ГОСТ 8733-87 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные и теплодеформированные. Технические условия.- М.: Издательство стандартов, 1993.- 11 с.

28. ГОСТ 9450-76 Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников.- М.: Издательство стандартов, 1993.- 34 с.

29. ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температурах.- М.: Издательство стандартов, 1994.- 12 с.

30. ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007 Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккесу. Часть 1. Метод измерения.- М.: Стандартинформ, 2008.- 19 с.

31. ГОСТ Р ИСО 14284-2009 Сталь и чугун. Отбор и подготовка образцов для определения химического состава. - М.: Стандартинформ, 2010.- 38 с.

32. Гумеров, А.Г. Безопасность длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводов / А.Г. Гумеров, Р.С. Гумеров, К.М. Гумеров.- М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003.- 310 с.

33. Зайцев, К.И. О старении труб магистральных нефтегазопроводов / К.И. Зайцев // Строительство трубопроводов.- 1994.- №6.- С. 2-5.

34. Закирничный, Г.Е. Влияние размера и местоположения дефекта типа «расслоение» на напряженно-деформированное состояние корпуса колонного аппарата, изготовленного из двухслойной стали 16ГС+08Х13 / Г.Е. Закирничный, У.Р. Мавлеткулов // Нефтегазовое дело.- 2014.- Т. 12.- №3.- С. 98-105.

35. Закирничный, Г.Е. Анализ напряженно-деформированного состояния колонного аппарата из двухслойной стали 16ГС+08Х13 с учетом расслоения металла / Г.Е. Закирничный, Р.Г. Айбатуллин, У.Р. Мавлеткулов // Нефтегазовое дело: электронный научный журнал. - 2014.- №1.

36. Зорин, А.Е. Разработка конструкции образца для проведения испытаний металла трубопроводов на ударную вязкость / А.Е. Зорин // Газовая промышленность.- 2015.- №6.- С. 69-71.

37. Зорин, А.Е. Разработка портативного микротвердомера для выполнения неразрушающей оценки состояния металла газопроводов / А.Е. Зорин // Нефть, газ и бизнес.- 2015.- №8.- С.35-38.

38. Зорин, А.Е. Разработка способа качественной оценки технического состояния металла конструкций / А.Е. Зорин // Территория «НЕФТЕГАЗ».- 2015.-№9.- С. 46-50.

39. Зорин, А.Е. Научно-методическое обеспечение системы поддержания длительно эксплуатируемых газопроводов: дис. ... д-ра техн. наук: 25.00.19 / Зорин Александр Евгеньевич.- М., 2016.- 332 с.

40. Зорин, А.Е. Оценка опасности расслоений металла труб под действием сложного НДС методом математического моделирования / А.Е. Зорин,

A.Э. Толстов // Надежность и безопасность эксплуатации линейной части магистральных газонефтепроводов: Сборник научных трудов экспертно-инжиниринговой компании «ЭКСИКОМ» №2.- М.: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2019.- 149 с.- С. 65-74.

41. Зорин, Е.Е. Напряженно-деформированное состояние трубопроводов подземной прокладки в условиях криолитозоны / Е.Е. Зорин, А.Э. Толстов,

B.М. Ефимов // Нефть, газ и бизнес.- 2015.- №9.- С. 9-12.

42. Зорин, Е.Е. Влияние вида нагружения на формирование в стенке трубопровода дефекта типа «расслоение» / Е.Е. Зорин, А.Э. Толстов, В.М. Ефимов // Обслуживание и ремонт газонефтепроводов - 2014: Материалы 7-й международной конференции.- М.: МАКС Пресс, 2015.- 444 с.- С. 165-168.

43. Зорин, Е.Е. Оценка напряженно-деформированного состояния и дефектности сварных соединений бесконтактным тепловым методом / Е.Е. Зорин, В.А. Распопов, А.Э. Толстов // Сварочное производство.- 2016.- №9.- С.30-34.

44. Инструкция по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании магистральных газопроводов: нормативный документ ПАО «Газпром» / В.А. Маркелов.- Москва: ПАО «Газпром», утверждена 05.09.2013г.- 117с.

45. Кершенбаум В.Я. Гидроиспытание труб с дефектами типа «расслоение металла» / В.Я. Кершенбаум, К.М. Гумеров, Н.Р. Ямуров, В.И. Кирнос // Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа.-2000.- №4.- С.37-39.

46. Киченко, С.Б. Об оценке остаточной прочности трубопроводов, поврежденных расслоениями / С.Б. Киченко, А.Б. Киченко // Практика противокоррозионной защиты.- 2003.- №2.- С. 41-48.

47. Колотовский, А.Н. Работоспособность трубопроводов высокого давления при наличии внутренних расслоений металла / А.Н. Колотовский, А.Я. Яковлев, И.Н. Бирилло, Ю.А. Теплинский.- М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2009.-

224 с.

48. Колотовский П.А. Современные наружные сканеры-дефектоскопы для диагностирования трубопроводов / П.А. Колотовский, А.Н. Касьянов, Р.Р. Шафиков, А.В. Александров // Материалы XXVIII тематического семинара «Диагностика оборудования и трубопроводов КС».- М.: ООО «Газпром экспо». -Т.1.- 2010.- С. 101-106.

49. Комаров, А.В. Методы микроанализа и классификация неметаллических включений в низколегированных сталях для нефтегазопроводов / А.В. Комаров, О.И. Предеин, Н.В. Князев, П.А. Колотовский // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе.- 2009.- №8.- С. 26-32.

50. Комаров, А.В. Оценка работоспособности нефтегазопроводов с внутренними расслоениями стенок труб: дис. ... канд. техн. наук: 25.00.19 / Комаров Алексей Вячеславович.- Ухта, 2012.- 161 с.

51. Конакова, М.А. Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО «Севергазпром»: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.01 / Конакова Марина Анатольевна.- М., 2001.- 181 с.

52. Кушнаренко, В.М. Обеспечение безопасности трубопроводов при повышении количества дефектов / В.М. Кушнаренко, Ю.А. Чирков, А.В. Швец,

A.А. Бауэр, Д.Н. Щепинов // Нефтепромысловое дело.- 2009.- №8.- С.62-64.

53. Кушнаренко, В.М Изменение дефектности металла трубопроводов при длительной эксплуатации / В.М. Кушнаренко, Ю.А. Чирков, А.В. Швец, Д.Н. Щепинов // Металловедение и термическая обработка металлов.- 2009.- №9.-С.7-10.

54. Матросов, Ю.И. Сталь для магистральных трубопроводов / Ю.И. Матросов, Д.И. Литвиненко, С.А. Головоненко.- М.: Металлургия, 1989.289 с.

55. Махутов, Н.А. Комплексный анализ механических свойств материала для обоснования ресурса и безопасности продуктопроводов / Н.А. Махутов,

B.Н. Пермяков, Л.Р. Ботвина, Ю.А. Кравцов // Проблемы безопасности и

чрезвычайных ситуаций.- 2006.- №2.- С. 86-89.

56. Медко, В.С. Контроль структуры металла химико-физическими методами при анализе технического состояния технологического оборудования / В.С. Медко, С.З. Стасюк, В.П. Терентьев // Металлообработка.- 2009.- №6.- С. 4451.

57. Митрохин, М.Ю. Испытание и опыт практического применения сканеров-дефектоскопов / М.Ю. Митрохин, А.Н. Касьянов, И.И. Велиюлин, П.А. Колотовский // Восемнадцатая международная деловая встреча «Диагностика-2009».- М.: ООО «Газпром экспо».- Т.1.- Часть 2.- 2009.- С.15-18.

58. Мусаев С.Д. Циклическая трещиностойкость сталей магистральных трубопроводов в процессе наводораживания / С.Д. Мусаев, З.Р. Майрансаев // Интеграция науки и практики как механизм эффективного развития современного общества. Материалы Международного электронного Симпозиума. - Махачкала: АНОО «Махачкалинский центр повышения квалификации», 2014.- 213 с.- С. 6670.

59. Насибуллина, О.А. Оценка остаточного ресурса газопроводов из стали Х70 с учетом коррозионного растрескивания под напряжением: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.09 / Насибуллина Оксана Алексеевна.- Уфа, 2012.- 123 с.

60. Насибуллина, О.А. Коррозионные испытания ингибиторов коррозии в условиях низкой обводненности / О.А. Насибуллина, А.Г. Гареев // Образование и наука в современных условиях: внутривуз. научн.-практ. конф.- Стерлитамак: Полиграфия, 2016.- С. 287-288.

61. Нечаев, Ю.С. Актуальные проблемы старения, водородного охрупчивания и стресс-коррозионного поражения сталей и эффективные пути их решения / Ю.С. Нечаев // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология».- 2007.- №11(55).- С. 108-117.

62. Никишин, В.Б. Технология позиционирования трасс и дефектных мест магистральных трубопроводов на основе интеграции внутритрубных и спутниковых навигационных систем / В.Б. Никишин, А.И. Синев, П.К. Плотников, П.Г. Чигирев, А.В. Ульянов // Гироскопия и навигация.- 2007.-

№2 (57).- С. 76-85.

63. Нохрин, А.В. Старение сталей труб магистральных газопроводов / А.В. Нохрин, В.Н. Чувильдеев // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского.- 2010.- №5(2).- С. 171-180.

64. Одесский, П.Д. Сталь в строительных металлических конструкциях / П.Д. Одесский, И.И. Ведяков.- М.: Металлургиздат, 2018.- 905 с.

65. Олешко, В.Д. Разработка методов расчетного определения ресурса нефтепроводов с расслоениями в стенках труб: дис. ... канд. техн. наук: 25.00.19 / Олешко Вячеслав Дмитриевич.- Уфа, 2001.- 134 с.

66. Пантелеенко, Ф.И. Влияние сероводородного расслоения на механические свойства металла нефтеперерабатывающего оборудования / Ф.И. Пантелеенко, А.С. Снарский, А.В. Крыленко, А.Н. Шешуков // Заводская лаборатория. Диагностика материалов.- 2011.- Т.77.- №12.- С. 52-56.

67. Писаренко, Г.С. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии / Г.С. Писаренко, А.А. Лебедев.- Киев: Наукова думка, 1976.- 416 с.

68. РД-01.120.00-КТН-228-06 Руководящий документ. Магистральный нефтепроводный транспорт. Термины и определения.- М.: ОАО «АК «Транснефть», 2006.- 69 с.

69. РД-23.040.00-КТН-011-16 Руководящий документ. Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Определение прочности труб и сварных соединений с дефектами.- М.: ОАО «АК «Транснефть», 2015.153 с.

70. Репин, Д.Г. Анализ остаточных напряжений в трубах большого диаметра на стадии проектирования магистральных газопроводов: дис. ... канд. техн. наук: 25.00.19 / Репин Денис Геннадьевич.- М., 2009.- 195 с.

71. Рубенчик, Ю.И. Влияние неметаллических включений на водородное расслоение низколегированных сталей / Ю.И. Рубенчик, Р.П. Соколов, Ж.Н. Малышев // ФХММ.- 1988.- №3.- С. 47-51.

72. Самокрутов, А.А. Разработка и создание нового поколения средств

дефектоскопии для диагностики технического состояния трубопроводов /

A.А. Самокрутов, И.И. Велиюлин, А.Н. Касьянов, М.Ю. Митрохин // IV международная конференция «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов. -М.: ИРЦ Газпром.- 2009.- С. 337-345.

73. СНиП 2-05.06-85* Магистральные трубопроводы.- М.: ФГУП ЦПП, 2003.- 84 с.

74. СП 36.13330.2012 Магистральные трубопроводы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.06-85*.- М.: Госстрой, 2013.- 97 с.

75. СП 86.13330.2014 Магистральные трубопроводы. Актуализированная редакция СНиП III-42-80*.- М.: Минстрой России, 2014.- 182 с.

76. СТО Газпром 2-2.3-112-2007 Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ОАО «Газпром». Методические указания по оценке работоспособности участков магистральных газопроводов с коррозионными дефектами.- М.: ИРЦ Газпром, 2007.- 63 с.

77. СТО Газпром 2-2.3-483-2010 Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ОАО «Газпром». Технические требования к трубам, бывшим в эксплуатации, отремонтированным в заводских условиях.- М.: Газпром экспо, 2011.- 189 с.

78. СТО Газпром 2-2.3-484-2010 Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ОАО «Газпром». Инструкция по отбраковке, подготовке и ремонту в заводских условиях труб, бывших в эксплуатации.- М.: Газпром экспо, 2011.- 41 с.

79. Табатчикова, Т.И. Влияние неметаллических включений на образование трещин и структуру трубной стали при длительной эксплуатации / Т.И. Табатчикова, Н.А. Терещенко, И.Л. Яковлева, Ю.А. Чирков,

B.М. Кушнаренко // Деформация и разрушение материалов.- 2011.- №8.- С. 35-39.

80. Типовые требования к испытаниям наружных сканеров-дефектоскопов перед их пропуском к применению на объектах ОАО «Газпром». -М.: ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2011.- 60 с.

81. Толстов, А.Э. Структурные особенности трубных сталей, склонных к

расслоению в процессе эксплуатации / А.Э. Толстов, Е.Е. Зорин // Обслуживание и ремонт газонефтепроводов - 2014: Материалы 7-й международной конференции.- М.: МАКС Пресс, 2015.- 444 с.- С. 169-175.

82. Толстов, А.Э. Экспериментальные исследования влияния расслоений металла на работоспособность трубопроводов / А.Э. Толстов, А.Е. Зорин, Е.Е. Зорин // Экспозиция Нефть Газ.- 2018.- №7(67).- С. 62-65.

83. Толстов, А.Э. Автоматизированный сканер-дефектоскоп для контроля линейной части магистральных газопроводов NDM18 «TESTMASTER» / А.Э. Толстов, Ю.Г. Путников // Надежность и безопасность эксплуатации линейной части магистральных газонефтепроводов: Сборник научных трудов экспертно-инжиниринговой компании «ЭКСИКОМ» №2.- М.: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2019.- 149 с.- С. 119-127.

84. Трещева, М.С. Продление ресурса эксплуатации хранилищ жидкого амиака с расслоением обечайки, не выходящим на поверхность металла / М.С. Трещева, В.А. Платонов, С.В. Панченко, Ю.Н. Тюрин, С.В. Дьяконов // Химическая техника.- 2015.- №11.- С. 35-38.

85. Фаритов, А.Т. Совершенствование метода линейного поляризационного сопротивления для испытаний ингибиторов коррозии стали / А.Т. Фаритов, Ю.Г. Рождественский, С.А. Ямщикова, Э.Р. Минниханова, А.С. Тюсенков // Металлы.- 2016.- №6.- С.36-43.

86. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года №116-ФЗ: [Собрание законодательства Российской Федерации, 1997, №30, ст. 3588].

87. Фокин М.Ф. Особенности оценки опасности труб магистральных трубопроводов с «расслоениями», обнаруживаемых при внутритрубной диагностике / М.Ф. Фокин, Е.А. Никитина // Проблемы машиностроения и автоматизации.- 2008.- №2.- С. 81-84.

88. Хасанов, Р.Р. Оценка напряжений в газопроводе по результатам позиционирования положения его оси / Р.Р. Хасанов, М.А. Широков // Обслуживание и ремонт основных фондов ПАО «Газпром»-2016: Материалы 8-й международной

конференции.- М.: МАКС Пресс, 2017.- 384 с.- С.254-262.

89. Худяков, М.А. Роль неметаллических включений в расслоении трубных сталей / М.А. Худяков, М.М. Закирничная, М.Х. Муфтахов // Прикладная синергетика - II: Сб. науч. трудов.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004.- Т.2.-С. 156 - 158.

90. Худяков М.А. Влияние ликвационной полосы на распределение напряжений в стенке трубы / М.А. Худяков, М.Х. Муфтахов, В.К. Бердин, М.М. Закирничная // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. - 2006.-№2.- С.68-80.

91. Чирков, Ю.А. Определение величины давлений, необходимых для развития внутренних расслоений металла в стенках стальных трубопроводов / Ю.А. Чирков, В.В. Печеркин, Е.В. Кушнаренко, Д.Н. Щепинов, А.Б. Киченко // Практика противокоррозионной защиты.- 2007.- №2.- С. 7-17.

92. Чистякова А.В. Диагностика технического состояния металлических трубопроводов / А.В. Чистякова, В.А. Орлов, В.А. Чухин // Природообустройство.- 2016.- №2.- С.48-54.

93. Чувильдеев, В.Н. Влияние старения на эксплуатационные свойства сталей магистральных газопроводов / В.Н. Чувильдеев // Проблемы старения сталей магистральных трубопроводов: Сборник трудов научно-практического семинара / Под общей ред. Б.В. Будзуляка и А.Д. Седых; Науч. ред. В.Н. Чувильдеев.- Н. Новгород: Университетская книга, 2006.- 220 с.- С.18-58.

94. Чучкалов, М.В. Разработка методов выявления, торможения и предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением на магистральных газопроводах: дис. ... д-ра. техн. наук: 25.00.19 / Чучкалов Михаил Владимирович.- Уфа, 2015.- 364 с.

95. Шрейдер, А.В. Влияние водорода на нефтяное и химическое оборудование / А.В. Шрейдер, И.С. Шпарбер, Ю.И. Арчаков.- М.: Машиностроение, 1976.- 144 с.

96. Ямалеев, К.М. Старение металла труб в процессе эксплуатации нефтепроводов: Транспорт и хранение нефти / К.М. Ямалеев.- М.: ВНИИОЭНГ,

1990.- 64 c.

97. Barthelemy, H. Compatibility of metallic materials with hydrogen -Review of the present knowledge / H. Barthelemy // Book of Abstracts and Proc. of 16th World Hydrogen Energy Conf. «Expanding Hydrogen»/ Lyon, France, 13-16 June 2006.

98. Beuth, J.L. Residual stress-driven delamination in deposited multi-layers / J.L. Beuth, S.H. Narayan // International Journal of Solids and Structures.- 1996.-T. 33.- № 1.- P. 65-78.

99. Goltsov, V.A. Fundamentals of hydrogen treatment on materials / V.A. Goltsov // Progress in Hydrogen Treatment of Materials / Ed. by V.A. Goltsov. -Donetsk: Coral Gables, Kassiopeya Ltd. Publ.- 2001.- P. 3-36.

100. Guo, W. The coupled effects of thickness and delamination on cracking resistance of X70 pipeline steel / W. Guo, H. Dong, M. Lu, X. Zhao // International Journal of Pressure Vessels and Piping.- 2002.- T. 79.- № 6.- P. 403-412.

101. Himmer, T. Lamination of metal sheets / T. Himmer, T. Nakagawa, M. Anzai // Computers in Industry.- 1999.- T. 39.- № 1.- P. 27-33.

102. Kharchenko, L.E. Diagnostics of hydrogen macrodelamination in the wall of a bent pipe in the system of gas mains / L.E. Kharchenko, O.E. Kunta, Z.A. Duryahina, O.I. Zvirko, R.S. Savula // Materials Science.- 2016.- T. 51.- № 4.-P. 530-537.

103. Mackerle, J. Finite elements in the analysis of pressure vessels and piping. A bibliography (1976-1996) / Mackerle J. // International Journal of Pressure Vessels and Piping.- 1996.- T. 69.- № 3.- P. 279-339.

104. Makarenko, V.D. Mechanism of hydrogen delamination of pipe steels of oil and gas pipelines / V.D. Makarenko, V.A. Petrovskyi, V.Yu. Chernov // Materials Science.- 2003.- T. 39.- № 6.- P. 895-900.

105. Nykyforchyn, H. Analysis and mechanical properties characterization of operated gas mail elbow with hydrogen assisted large-scale delamination / H. Nykyforchyn, O. Zvirko, O. Tsyrulnyk, N. Kret // Engineering Failure Analysis.-2017.- T. 82.- P. 364-377.

106. Sha, W. Materials testing of ruptured lead lined tank and lead pipe / W. Sha // Engineering Failure Analysis.- 2003.- T. 10.- № 6.- P. 683-698.

107. Skrebtsov, A.M. Dendritic liquation in iron alloys as a function of the mass and physical properties of the secondary elements / A.M. Skrebtov, Y.D. Kuzmin, A.O. Sekachev, A.S. Kachikov, V.V. Terzi // Steel in Translation.- 2014.- T.44.- №9.-P. 652-655.

108. Standard Test Method for Determining Residual Stresses by the Hole-Driling Strain-Gage Method.- Annual Book of ASTM Standards, ASTM, Philadelphia, PA, V. 03.01, E837, 1989.

109. Sun, J. Effects of thermomechanical processing on anisotrophy of cleavage fracture stress in microalloyed linepipe steel / J. Sun, J.D. Boyd // International Journal of Pressure Vessels and Piping.- 2000.- T. 77.- № 7.- P. 369-377.

110. Zorin, E.E. Evaluation of the stress-stain slate and defectiveness of welded joints by the contactless thermal method / E.E. Zorin, V.A. Raspopov, A.E. Tolstov // Welding International.- 2017.- №8.- P. 657-660.

111. Zvirko, O.I. Corrosion degradation of steel of an elbow of gas pipeline with large-scale delamination after long-term operation / O.I. Zvirko, O.T. Tsyrulnyk, H.M. Nykyforchyn, A.B. Mytsyk, G. Gabetta // Materials Science.- 2017.- T. 52.- № 6.-P. 861-865.

Приложение А

Акты опытно-экспериментального использования МДК «Орбина»

СОГЛАСОВАНО: Начальник ПО ЭМГ ООО «Газпром

трансгаз Волгоград»

/ / у

\ ¿/f^j/ Д. Л. Тюрин

Г

«2Л» апреля 2015 г

УТВЕРЖДАЮ: Первый заместитель генерального директора - главный инженер ООО «Газпром^срансгаз Волгоград»

Н. М. Яковлев

Ч

«23» апреля 2015 г.

АКТ

опмтио-экспернченталыюго использовании сканера-дефектоскопа АМДЭ-СТ

Мы, нижеподписавшиеся, главный инженер Бубновского ЛПУ МГ СХЮ «Газпром граисгаэ Волгоград» Скворцов В. В., главный инженер Инженерно-технического центра (XX) «Газпром трансгаз Волгоград» Мололкин А. В., Генеральный директор ООО «ДНТЦ«Дефектоскопия» Путников Ю. Г.. главный инженер ООО «КАТАРСИС» Толстов А. Э. составили настоящий акт в том. что в целях опытно-экспериментального использования модернизированного сканера-дефектоскопа АМДЭ-СТ нового поколения при контроле качества основного металла труб и заводских сварных соединений при олброковке труб в соответствии с «Инструкцией по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании магистральных газопроводов». утверждённой Заместителем Председателя Правления ОАО «Газпром» В. А. Маркеловым 05 сентября 2013 года, был проведен контроль данным сканером-дефектоскопом в составе колонны по снятию изоляционного покрытия при производстве работ по переитляции участка магистрального газопровода е1420 мм «Уренгой-Новопсков» 3007-3030 км.

Сканера-дефектоскопа АМДЭ-СТ нового поколения изменен по отношению к первоначальному образцу в конструктивном алане:

1. Bcv модернмшроиамн«)!u irfiptaiua сиоавляс 25 м но отношению к 180 кг первого поколения.

2. На сборку н монтаж на линейную часть трубопровода необходимо 10 минут против 1 часа предыдущего образца.

3. Линейная скорость сканирования увеличена до 2,5 метров в минуту по отношению к 0,6 метров в минуту предыдущего образца.

4. Изменено программное обеспечение, позволяющее с одного устройства управлять движением сканера-дефектоскопа и оперативно обрабатывать информацию и егроигь развертку трубы с указанием на ней аномальных зон с предполагаемым наличием дефектов.

В составе колонны сканер дефектоскоп движется с постоянной скоростью, не трсоуя для проведения контроля дополнительной грузоподъемной техники < Рис.1).

Рис.1

Отличительной чертой данного скаиера-дефекгоскопа является отсутствие необходимости дополнительной подготовки поверхности труби для проведения контроля, остатки праймера и хорошо приставшие остатки изоляционного покрытия не скатываются на результатах контроля н выявляемости дефектов.

I лавный инженер Бубновского ЛПУ МГ (XX) «Газпром трансгаз Вол! оград»

Т

Главный инженер Инженерно-технического це ООО «Газпром граыегаэ Волд

Генеральный ли ректор ООО «ДНТЦ «Лефектоско!

Главный инженер ООО «КАТ

Скворцов В В.

Молол кин А В,

Путников Ю. Г.

Толсто» А. Э.

СОГЛАСОВАНО: Начальник 110 ЭМГ ООО «Газпром трансгаз Волгоград»

Д. Л. Тюрин

«23» апреля 2015 г.

УТВЕРЖДАЮ:

титель генерального директора -Гдяйный инженер

1нсгаз Волгофад»

Н. М. Яковлев

ООО «Га?ппо

- и; |

1 тюи •о"1

I ^

«22» апреля 2015 г.

АКТ

олыгно-экспериментального использования сканера-дефектоскопа АМДЭ-СТ

Мы, нижеподписавшиеся, главный инженер Бубновского ЛГГУ МГ ООО «Газпром трансгаз Волгоград» Скворцов В. В., главный инженер Инженерно-технического центра ООО «Газпром трансгаз Волгоград» Мололкин А. В., Генеральный директор ООО «ДНТЦ«Дефе1сгоскония» Путников Ю. Г.. главный инженер ООО «КАТАРСИС» Толстое А. Э. составили настоящий акт в том, что в целях опытно-экспериментального использования модернизированного сканера-дефсктоскопа АМДЭ-СТ нового поколения при контроле качества основного металла труб и заводских сварных соединений на действующих газопроводах без снятия изоляционного покрытия, а также подтверждения и уточнения позиционирования дефектов по результатам внутритрубной дефектоскопии, выполненной филиалом ЗАО «Газприборавтоматикасервис» в период с 21.04.2015 г. по 22.04.2015 г.. проведён дополнительный контроль в 2-х шурфах без снятия заводского изоляционного покрытия толщиной 3-5 мм на участке магисгральнот газопровода «Петровск-Новопсков» Бубновского ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Волгоград». Шурфы вскрывались на 325 и 326 километрах МГ «Петровск-Новопсков».

По результатам внутритрубной дефектоскопии на ниже перечисленных участках предпопожитргтьно находились дефекгы металлургического происхождения с утонением толщины стенки трубы от 31% до 40%.

Дефект прокат, позиции №3 Оценка Фактически

Дистанция от начала отсчсга, м 2427.784 2427.784

Длина, мм 1970 1970

Ширина, мм 3830 3830

Глубина. % 40 _

Толщина стснки тр>йы. мм. 12.4 12.4

Ориентация на тр)болроволе. час 0:00-11:59 0:00-11:59

Дефект проката, позиции Х*4 Оценка Фактически

Дистанция от начала отсчета, м 2437.291 2437.291

Длина, мм 1560 1560

Ширина, мм 3830 3830

Глубина, % 31 -

Толщина стенки тр>0ы. мм. 12.4 12.4

Ориентация на тр><к>проволе, час 0:00-11:59 0:00-11:59

Кран К2 324 км Маркер М1 325 км

1413345 м. 0^357.165 м.

Ход газа

Размер по данным ВТДм_

11.069

Дефект проката, позиции №5 Оценка Фактически

Дистанция сп начала отсчета, м 4024.319 4024.319

Длина, мм 1800 180(1

Ширина, мм 3830 3830

Глубина. % 38

Толщина стенки трубы, мм. 12.4 12.4

Ориентация на тр><>олроволе, час 0:00-11:59 0:00-11:59

Маркер МI

325 км

1239.370 м.

Маркер М2

327 км

283.150 м

Хол lata

Ра »мер по ланиым ВТД, м_

10.834

Во вскрытых шурфах до снятия изоляционного покрытия был проведан контроль сканером-дефектоскопом АМДЭ-СТ нового поколения для подтверждения и позиционирования дефектов, выявленных внутритрубной дефектоскопией. Аномальные места были подтверждены и размечены места для снятия изоляционного покрытия и проведения дополнительного неразрушающего контроля (Рис. 1).

Рис.1

В результате обследования вскрытых локальных участков трубы наличие внутренних металлургических дефектов не подтвердилось. Выявлена криволинейность поверхности трубы в околошовной зоне спирального заводского сварного шва. образовавшаяся в процессе формирования поверхности трубы при её изготовлении на заводе. Данный дефект, представляюший собой неравномерную волнистость тела трубы, является технологической особенностью изготовления спиральношовных труб (Рис. 2).

При этом по результатам внутритрубной дефектоскопии необходимо было вскрывать заводское изоляционное покрытие по всему периметру трубы линейной протяжённостью около 1 метра в каждом шурфе. По результатам проведенною контроля сканером-дсфсктоскопом АМДЭ-СТ нового поколения объём вскрываемого трубопровода сократился до одного участка размером 0,5x0.5 метра, что значительно снизило затраты на снятие изоляционного покрытия, подготовку поверхности пол ультразвуковой, вихретоковый. магнитопорошковый и визуально-измерительный контроль, а также на восстановление сплошности изоляции после выполненного контроля и ремонта.

Рис.2

Выводы:

1. Дополнительный контроль сканером-дефектоскопом АМДЭ-СТ нового поколения позволяет при проведении диагностического обследования через слой существующего изоляционного покрытия точно позиционировать

дефекты труб, образовавшиеся в процессе изготовления на заводе и их

эксплуатации.

2. Использование данного сканера-дефектоскопа позволяет сократить затраты на снятие изоляционного покрытия, подготовку поверхности под ультразвуковой, вихретоковый, магнитопорошковый и визуально-измерительный контроль, а также на восстановление сплошности изоляции после выполненного контроля и ремонта.

3. В целях определения возможности дальнейшего использования сканера-дефектоскопа АМДЭ-СТ нового поколения на объектах ОАО «Газпром» необходимо провести дополнительные испытания для подтверждения возможности выявления трешиноподобных дефектов, дефектов типа КРН, наружной коррозии, внутренних дефектов основного металла труб через слой существующего изоляционного покрытия.

Главный инженер Бубновского ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Волгогр

Главный инженер Инженерно-технического центра ООО «Газпром трансгаз Волгоград»

Генеральный директор 1}

ООО «ДНТЦ «Дефектоскопия» I

Главный инженер ООО «КАТАРС

Приложение Б

Отзыв о проведении опытно-промышленной эксплуатации NDM18

«ТЕ8ТМА8ТЕК»

АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

О_«ЧЕЧЕН!'А311РОМ»

• у/ ' Р«™,, Г рг»ы». Ноте«« Лилм««. 13 .

1С1 тм'^к!^^!

Е-№(1 сйс!»».плиттп ц|/пкж л I

ОТЗЫВ

Общество с ограниченной ответственностью «Газприбортсхиолотия» (ООО «Гаэлрмборгехнология») выполнило раСчэты по отбраковке труб в рачках дублирующего контроля на объекте «Капитальный ремонт л у пинта МГ «<АксаЙ-Гудермес-1 розный» РЫ 8(Юмм, ЫГЗкм» с применением опытного обраша автоматпнрованнот и сканера-дефек I ос копа \DM18 «IК$Т МА81 С К» при его опы тно-промышленной иссплуатанни

Рабо1ы выполнены в соответствии с Временными типовыми техническими требованиями к наружным сканерам-дефектоскопам для автоматизированного неразру шлющего контроля трубопроводов при капитальном ремонте от 24 05 2010. Гшювыми требованиями к испытаниям наружных сканеров-лефекгоскопоп перед их допуском к применению на объектах ОАО «I азпром» от 10.02.2011. на основании Технического задания н иных действующих но|>мативно-техничееккх документов в тссном взаимодействии с представителями зкеплуатирующнх служб и контролирующих органов

Необходимо отметим. принципиальную позицию ООО «Гатриборгехнологня» я вопросах обеспечении качества выполнения раба1, обеспечения безопасности на объекте в соответствии с требованиями ПБ 08624-03 и ПБ 03-440-02

Выражаем благодарность ООО «Газприбортехнология» (а оперативную организацию, подготовку и качественное выполнение работ на объекте капитального ремонта АО «Чечешазпром» и надеемся на взаимовыгодное сотрудничество в дальнейшем

/)/

Генеральный директор ^ / / М Ьанму радов

Приложение В

Внедрение методики технического диагностирования участков трубопроводов, содержащих расслоения

10 ГАЗПРОМ

ВОЛГОГРАД

Общество с ограниченной ответственностью «Газпром трансгаз Волгоград»

(ООО «Газпром трансгаз Волгоград»)

ул. Рабоче-Крестьянская, д. 58. г. Волгоград, Волгоградская область, Российская Федерация, 400074

тел.: [phone], факс: [phone] e-mail: [e-mail], www.volgograd-tr.gazprom.ru ОКПО 00154281, ОГРН 1023403849182, ИНН 3445042160, КПП 344501001

_№_

на №_от_

АКТ

о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы Толстова Анатолии Эдуардовича

Результаты диссертационной работы Толстова Анатолия Эдуардовича «Оценка технического состояния участков магистральных трубопроводов, содержащих расслоения металла» получили положительную оценку и легли в основу разработанных в ООО «Газпром трансгаз Волгоград» методических рекомендаций к выполнению технического диагностирования участков трубопроводов с расслоениями.

Применение вышеуказанных рекомендаций позволяет при проведении текущих, плановых и капитальных ремонтов линейной части магистральных газопроводов ООО «Газпром трансгаз Волгоград» выбирать более эффективные способы поддержания их работоспособности.

Заместитель генерального

директора по производству

ООО «Газпром трансгаз Волгоград»

К. Н. Федотов

Исп.: А.В. Суязов [phone]

002397

ОБЩЕСТВО С О! РАНИЧЬННОЙ СЛ ВКТСПБНННОСТЬЮ «1АЧИРОМ ТРАНСГАЗ ВОЛГОГРАД» ((XX) «ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ ВОЛГОГРАД»)

У Т В к РЖ ДА К >:

Главный инженер -первый заместитель генерального директора ООО уГазпр^и трансгаз Волгоград»

. В. Маевский

2019г.

М КТ( )ДИЧЕСКИЕ РЕ КЧ) М Е НД А НИМ по выполнению технического диагностирования трубопроводов, содержащих внутренние расслоении металла

СОГЛАСОВАНО:

РАЗРАБОТАНО:

Заместитель генерального

по пронюодстоу

ООО «Газпром тран^ач Волгоград»

К.И. Федотов 2019т.

Главный инженер ООО «Гй-Лфнбортсхмологк*«-.'

« н

Толстое 2019г