Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Оценка прочности линейной части магистральных нефтепроводов по данным внутритрубных инспекционных снарядов Васин, Евгений Степанович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Васин, Евгений Степанович. Оценка прочности линейной части магистральных нефтепроводов по данным внутритрубных инспекционных снарядов : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.15.13 / Центр технической диагностики "Диаскан".- Москва, 1997.- 26 с.: ил. РГБ ОД, 9 97-5/1641-8

Введение к работе

Актуальность проблемы. Обеспечение безаварийности и безопасности эксплуатации магистральных трубопроводных систем для экологии и населения страны является определяющим требованием.

Акционерная Компания по транспорту нефти "Транснефть" эксплуатирует 48.5 тыс. км магистральных нефтепроводов (МН). Срок службы более половины из них составляет 25 лет и выше. С ростом срока эксплуатации нефтепроводов, постоянно находящихся под воздействием перекачиваемой нефти и окружающей среды, увеличивается количество коррозионных и усталостных повреждений в металле труб. Эти повреждения снижают несущую способность линейной части МН по сравнению с проектной, что приводит к увеличению вероятности отказов.

Для обеспечения безопасной эксплуатации любые ухудшения в состоянии нефтепровода должны своевременно предупреждаться. Для реализации этого принципа необходимы: систематический контроль трубопроводной системы неразрушающими методами, проведение ремонта или назначение безопасных технологических режимов перекачки нефти по результатам контроля.

Обострившаяся в России с начала 90-х годов экономическая ситуация не позволила как по финансовым, так и по техническим возможностям использовать в дальнейшем технологшо сплошного ремонта в качестве основного метода капитального ремонта линейной части нефтепроводов АК "Транснефть".

Поэтому в настоящее время вместо широкомасштабной сплошной замены протяженных участков трубопровода приоритетное значение получила стратегия выборочного ремонта (как более дешевый и эффективный вид капитального ремонта), которая заключается в том, что ремонтируются только дефектные трубы или дефектные участки. Применение технологии выборочного ремонта возможно только на основе проведения сплошного диагностического контроля трубопровода с применением внутритруб-ных инспекционных снарядов (ВИС), позволяющих выявлять дефекты трубопровода, требующие ремонта.

Практический опыт использования внутритрубных профи-лемеров "Калипер" и дефектоскопов "Ультраскап", накопленный

АО Центр технической диагностики "Диаскан" АК "Транснефть", показал высокую эффективность применения этих систем для не-разрушающего диагностического контроля магистральных нефтепроводов. Этими ВИС выявляются аномалии геометрии труб (вмятины, гофры, овальности сечения) и дефекты стенки: потери металла различного происхождения (коррозионного, механического, технологического), а также внутристенные несплошности типа расслоений и включений.

Следующим важным этапом является определение технического состояния трубопровода на основе полученной при внут-ритрубной инспекции диагностической информации о состоянии труб и дефектах. Высокая точность измерений, достигаемая ВИС "Калипер" и "Ультраскан" во время прогонов, позволяет не только обнаруживать дефекты, но также классифицировать их по типам и измерять их геометрические параметры. А это, в свою очередь, позволяет- проводить расчеты на прочность и тем самым количественно оценивать техническое состояние нефтепровода в зоне дефекта, причем, не производя вскрытия нефтепровода.

Целью диссертационной работы является оценка прочности линейной части магистральных нефтепроводов по данным внут-ритрубных инспекционных снарядов.

В работе решены следующие основные задачи:

  1. Разработана методика оценки опасности дефектов геометрии труб магистральных трубопроводов (вмятины, гофры) по данным диагностического обследования внутритрубными профилеме-рами "Калипер". Методика позволяет оценивать прочность труб магистральных трубопроводов с дефектами геометрии, определяя допустимые рабочие давления перекачки.

  2. Проведены экспериментальные стендовые испытания натурных труб при статическом разрушении внутренним давлением, с дефектами потери металла коррозионного и механического происхождения. Испытывались трубы, вырезанные из действующих нефтепроводов и из аварийного запаса; как непосредственно после нанесения дефектов, так и после предварительного малоциклового нагружения, соответствующего 20-30 годам эксплуатации.

  3. Проведен анализ возможности применения американских норм ANSI/ASME B31G-1984 к оценке прочности отечественных магистральных нефтепроводов в зоне дефектов. Исследованы влияние факторов деформационного старения и накопленных

усталостных повреждений в вершине дефекта; параметра аппроксимации площади расчетного сечения (параболическая, прямоугольная, точная); параметра разрушающего напряжения (предел текучести и временное сопротивление). Выполненный анализ показал, что необходима доработка норматива B31G для его использования при оценке прочности дефектных участков действующих нефтепроводов Компании "Транснефть".

  1. Разработана методика оценки опасности дефектов стенки магистральных нефтепроводов (потери металла, расслоения) по данным внутритрубных дефектоскопов "Ультраскан". Проведенный сравнительный анализ расчетных и фактических разрушающих давлений труб показал, что расчет по предлагаемым в методике зависимостям обеспечивает необходимые запасы прочносга и удовлетворяет требованиям'точности для практических инженерных расчетов: для коррозионных дефектов разница по сравнению с экспериментом не превышает 5%, для механических дефектов в среднем составляет 20-25%.

  2. Предложен подход практического использования методики расчета на прочность нефтепроводов с дефектами по данным дефектоскопов "Ультраскан" для оценки технического состояния магистральных нефтепроводов АК "Транснефть" и обеспечения их эксплуатационной надежности. Разработанный подход позволяет установить безопасные технологические режимы перекачки нефти и планировать очередность проведения ремонтных работ на нефтепроводе.

Методы решения задач.

При решении поставленных задач использованы методы прикладной математики, математической статистики и метода конечных элементов. Ряд результатов получен на основе экспериментальных лабораторных исследований. Для подгверждения теоретических выводов и апробации предложенных в работе алгоритмов использованы данные внутритрубной дефектоскопии нефтепроводов АК "Транснефть".

Научная новизна заключается в следующем:

1. Разработана методика оценки опасности дефектов геометрии труб магистральных трубопроводов по данным обследования внутритрубными профилем ерами "Калипер", в которой опасность обнаруженных дефектов оценивается по критершо статической прочности от нагружения нормативным внутренним давлением.

  1. Исследована реальная несущая способность труб магистральных нефтепроводов с дефектами потери металла коррозионного и механического происхождения. При стендовых испытаниях на статическую прочность натурных труб экспериментально получены фактические значения разрушающих давлений в зависимости от геометрических параметров дефектов.

  2. Исследована возможность применимости американских норм ANSI/ASME B31G-1984 к оценке прочности магистральных нефтепроводов АК "Транснефть" в зоне дефектов. Проанализировано влияние различных факторов на величину разрушающего давления: деформационного старения стали и накопленных усталостных повреждений в вершине дефекта; параметра аппроксимации площади расчетного сечения (параболическая, прямоугольная, точная); критерия разрушающего напряжения (предел текучести и временное сопротивление). Установлено, что необходимо внесение изменений в норматив B31G для его адаптации к оценке прочности отечественных нефтепроводов.

  3. Разработана методика оценки статической прочности от нагружения внутренним давлением магистральных нефтепроводов с дефектами, геометрические размеры которых задаются по данным диагностического обследования внутритрубными дефектоскопами "Ультраскан". По сравнению с нормативом B31G методика адаптирована к действующим российским нормативным документам по магистральным трубопроводам, расширена для де-фекгов механического и технологического происхождения, а также уточнена для отечественных трубных сталей. Получена достаточная для инженерных расчетов сходимость результатов расчета и экспериментов.

  4. Разработан практический подход количественной оценки технического состояния магистральных нефтепроводов АК "Транснефть" на основе диагностической информации внут-ритрубных дефектоскопов и результатов расчетов на прочность. Этот подход позволяет установить безопасные технологические режимы перекачки нефти и планировать очередность проведения ремонтных работ на нефтепроводе.

На защиту выносятся результаты научного обобщения разработок в области повышения надежности эксплуатации систем магистральных нефтепроводов на основе использования внут-ритрубных инспекционных снарядов.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Научные результаты, полученные в работе, нашли применение при эксплуатации и капитальном ремонте магистральных нефтепроводов. Суммарный учтенный экономический эффект от внедрения основных результатов, полученный в 1996 г., составил 563 350 000 рублей (долевое участие автора - 50%).

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на:

совете главных инженеров АК "Транснефть" в г.Уфе 12 января 1995 г.;

научно-технической конференции "Диагностика магистральных нефтепроводов и технологического оборудования трубопроводного транспорта неразрушающими методами контроля" на ВВЦ в г. Москве 5 апреля 1995г.;

десятой международной школе "Расчет и управление надежностью больших механических систем" в г.Екатеринбурге 27 июня 1995г.;

семинаре "Организация производства аппаратуры мониторинга и создание методик диагностики технического состояния оборудования и трубопроводов" международной специализированной выставки "Нефть и газ-95. Конверсия и машиностроение для топливно-энергетического комплекса" в г.Тюмени 14 сентября 1995г.;

первой международной конференции "Компьютерные методы и обратные задачи в неразрушающем контроле и диагностике" в г.Минске 23 ноября 1995г.;

шестой международной встрече "Диагностика-96" в г.Ялте 23 апреля 1996г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы, включающего 172 наименования. Она содержит 163 страницы машинописного текста, 33 рисунка, 9 таблиц и приложения на 12 страницах.