автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Диагностика коррозионной повреждаемости в многониточной системе магистральных газопроводов

Введение.

1. Состояние проблемы КРН магистральных газопроводов.

1.1. Состояние проблемы КРН на примере системы Трансканадских газопроводов.

1.2. Специфика повреждаемости многониточных систем магистральных газопроводов.

1.3. Возможность диагностики КРН многониточных систем магистральных газопроводов с применением прямых и косвенных методов. Постановка задачи исследования.

2. Экспериментальная часть. Материал и методика исследований.

2.1. Общая характеристика обследованных участков магистраль-магистральных газопроводов.

2.2. Сведения об использованных средствах внутритрубной дефектоскопии (ВТД) и сравнительных характеристиках снарядов-дефектоскопов.

2.3. Система представления результатов ВТД.

2.4. Исследование дефектов КРН в лабораторных условиях.

3. Анализ коррозионной повреждаемости многониточной системы газопроводов Краснотурьинского ЛПУ МГ.

3.1. Результаты внутритрубной инспекции участка газопровода «Уренгой-Центр 1».

3.1.1. Материал исследования.

3.1.2. Распределение стресс-коррозионной повреждаемости по данным дефектоскопа УльтраСкан-СД.

3.1.3. Распределение коррозионной повреждаемости по результатам пропуска снаряда ДМТ.

3.1.4. Сравнение коррозионной (ДМТ) и стресс-коррозионной (УльтраСкан) повреждаемости.

3.1.5. Сопоставление стресс-коррозионной повреждаемости по результатам повторной инспекции участка с помощью дефектоскопа ДМТП-1400.

3.1.6. Обсуждение полученных данных.

3.1.7. Результаты лабораторного исследования состояния дефектов в зависимости от их положения на участке обследования.

3.1.8. Выводы.

3.2. Результаты внутритрубной инспекции участка газопровода «Уренгой-Центр 2».

3.2.1. Материал исследования.

3.2.2. Анализ распределения стресс-коррозионной повреждаемости.

3.2.3. Результаты определения коррозионных дефектов язвенной коррозии).

3.2.4. Сравнение параметров коррозионных и стресс-коррозионных дефектов, выявленных внутритрубной дефектоскопией.

3.2.5. Обсуждение полученных данных.

3.2.6. Выводы.

3.3. Результаты внутритрубной инспекции участка газопроводов «Уренгой-Ужгород» и «Ямбург-Елец 1».

3.3.1. Материал исследования.

3.3.2. Анализ дефектов КРН газопровода «Уренгой-Ужгород».

3.3.3. Анализ коррозионных дефектов газопровода

Уренгой-Ужгород».

3.3.4. Сравнение коррозионной и стресс-коррозионной повреждаемости газопровода «Уренгой-Ужгород».

3.3.5. Анализ дефектов КРН газопровода «Ямбург-Елец 1».

3.3.6. Характеристика коррозионных дефектов газопровода «Ямбург-Елец 1».

3.3.7. Сравнение коррозионных и стресс-коррозионных дефектов газопровода «Ямбург-Елец 1».

3.3.8. Выводы.

3.4. Общее сравнение показателей повреждаемости газопроводов участка трассы Краснотурьинского ЛПУ.

3.4.1. Материал исследования.

3.4.2. Сравнение характеристик коррозионной повреждаемости.

3.4.3. Сопоставление параметров дефектов КРН.

3.4.4. Обсуждение полученных данных.

3.4.5. Выводы.

4. Результаты обследования газопроводов «Уренгой-Ужгород», «Уренгой-Центр 1», «Ямбург-Елец 1» участка трассы

Пелымского ЛПУ.

4.1. Материал исследования.

4.2. Результаты исследования.

4.2.1. Газопровод «Уренгой-Ужгород».

4.2.2. Газопровод «Уренгой-Центр 1».

4.2.3. Газопровод «Ямбург-Елец 1».

4.3. Сравнение распределения коррозионной и стресс-коррозионной повреждаемости участка газопровода

КС Пелымская-КС Ивдельская.

5. Анализ повреждаемости газопроводов на участке трассы в сопоставлении с внешними условиями.

5.1. Обобщенные данные о распределении повреждаемости по длине трассы.

5.2. Обсуждение полученных данных.

5.3. Выводы.

6. Сопоставление состояния газопроводов участка КС Пелымская-КС Ивдельская с результатами обследования участка

КС Краснотурьинская- КС Лялинская.

6.1. Выводы.

Одной из главных задач газотранспортных компаний является обеспечение бесперебойного транспорта газа (согласно плановых заданий ОАО «Газпром») по системам или отдельным ниткам магистральных газопроводов (МГ). Обеспечить выполнение поставленной задачи позволит выполнение мероприятий по обеспечению безопасности и надежности газопроводов. Особое значение для обеспечения безопасности и надежности занимает диагностика и мониторинг газопроводов.

За период с 1996 по 2000 гг. количество аварий магистральных газопроводов, вызванных коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН), достигло 38% от общего числа аварий на газопроводах, а ущерб от этих аварий, включающий потери газа, превысил 50% от величины общего ущерба. Эти цифры дают наглядное представление о важности проблемы КРН для системы действующих магистральных газопроводов.

В настоящей работе автором выполнены исследования и проведен анализ коррозионной повреждаемости систем магистральных газопроводов на примере ООО «Тюментрансгаз». Анализ коррозионной повреждаемости выполнен по результатам внутритрубной дефектоскопии (ВТД), проведенной с помощью снарядов-дефектоскопов «Спецнефтегаз», в сопоставлении с географическими показателями внешней среды в зоне прокладки МГ.

Цель диссертационной работы - выбор оптимальных методов диагностики стресс-коррозионных и коррозионных дефектов.

Учитывая, что в последнее время аварийность газопроводов по причине КРН занимает лидирующее положение в ОАО «Газпром», приоритеты по выбору наиболее эффективных методов диагностики были смещены в сторону стресс-коррозионной повреждаемости.

7. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

С целью сравнительной оценки эффективности методов диагностики стресс-коррозионной повреждаемости МГ выполнен анализ результатов внутритрубной инспекции (прямой диагностики) двух 110-ти км участков многониточной трассы действующих газопроводов Краснотурьинского ЛПУ («Уренгой-Ужгород», «Уренгой-Центр 1», «Уренгой-Центр 2», «Ямбург-Елец 1») и Пелымского ЛПУ («Уренгой-Ужгород», «Уренгой-Центр 1», «Ямбург-Елец»), характеризующих коррозионную и стресс-коррозионную повреждаемость МГ.

1. Поскольку основным показателем коррозионной активности среды, окружающей подземный газопровод, являются возникающие на нем коррозионные дефекты, эффективность косвенных методов диагностики КРН, основанных на показателях коррозионной активности внешней среды, может быть экспериментально оценена по сходству характера распределения коррозионных и сресс-коррозионных дефектов на участке, обследованном с помощью ВТД.

2. Для оценки состояния газопроводов и составления коррозионного прогноза разработана система анализа результатов внутритрубной дефектоскопии, включающая в себя следующие показатели:

- общую характеристику обследованного участка (количество, максимальную плотность обнаруженных дефектов, % дефектных труб);

- характеристику размеров и расположения дефектов (диапазон и максимальное значение размеров обнаруженных дефектов, характер распределения размеров дефектов по длине трассы и в сечении труб по условному циферблату);

- геометрические признаки формы дефектов (корреляцию между глубиной дефекта и его размерами в кольцевом и продольном направлениях);

- статистические показатели размеров дефектов (значения средней величины размеров и их угловое распределение по условному циферблату).

3. Наиболее представительными характеристиками при сравнительной оценке состояния (повреждаемости) отдельных газопроводов или участков трассы являются сведения о количестве обнаруженных дефектов и их распределении по длине участка обследования (максимальной плотности дефектов и расположении этого участка на трассе), что характеризует положение наиболее опасного участка для соответствующего вида дефектов (коррозии и КРН).

4. Расположение коррозионных дефектов (местной и язвенной коррозии), характеризующее изменение коррозионной активности внешней среды по длине участка обследования, указывает на возможность существенного различия характера распределения и количества коррозионных дефектов соседних газопроводов многониточной трассы (находящихся в сходных внешних условиях). Это свидетельствует о неоднозначности связи между распределением коррозионной повреждаемости газопроводов и состоянием внешней среды.

5. Стресс-коррозионные дефекты обнаруживаются средствами дефектоскопии на малой части труб газопровода (1-2% от общего числа труб на обследованном участке). При этом общее количество и распределение плотности дефектов КРН (положения наиболее поврежденного участка) по длине участка разных газопроводов обладают сходством независимо от развития коррозионных дефектов, что может быть обусловлено равными условиями эксплуатации разных участков газопроводов (по давлению газа и параметрам ЭХЗ) и единой технологией изготовления рассматриваемых труб. Повторным обследованием газопровода Уренгой-Центр 1 Краснотурьинского ЛПУ (ВТД 1995 и 1999гг) за время между инспекциями не обнаружено появления новых дефектов КРН, что указывает на определяющую роль исходного качества труб (технологическую наследственность) в возникновении дефектов труб.

6. Выявлено отсутствие связи распределения стресс-коррозионной повреждаемости по длине трассы с ее географическими особенностями (высотно-плановым рельефом) и значением защитного потенциала ЭХЗ на длине трассы, что подтверждает отсутствие связи указанных показателей внешней среды с расположением дефектов КРН. Положение участка с максимальной плотностью коррозионных дефектов соответствует положению участка с минимальной плотностью дефектов КРН. Это указывает на различную роль коррозионной активности внешней среды (грунтового электролита) в развитии рассмотренных форм повреждаемости — в условиях выраженной коррозии труб КРН не развивается.

7. Установленная локализация процесса КРН, а также малое количество обнаруженных дефектных труб (не более 3% от общего числа труб на участке многониточной трассы) обуславливает применение для диагностики КРН МГ прямых методов внутри-трубной дефектоскопии.

1. 0"Бейрн Д., Б.С. Деланти. Стратегия управления трубопроводами, подверженными коррозионному растрескиванию. Международный симпозиум по проблеме стресс-коррозии. РАО «Газпром» - «ВНИИСТ». -М.,1993,-с.96-115.

2. Фесслер P.P. Практические аспекты коррозионного растрескивания под напряжением трубопроводов и возможные технические решения. Первый советско-американский симпозиум по стресс-коррозии газопроводов. М, «ВНИИГАЗ», 1990 г.

3. Ultrascan CD. Crack Ultrasonic Detection. Review. H. Williams, August,1994, Pipetronics, p. 16.

4. Хороших A.B., Виллемс Г.Г., Барбиан O.A., Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г. Диагностика магистральных газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию.-Дефектоскопия, 1997, №5, -с.3-10.

5. Галиуллин З.Т., Карпов C.B., Королев М.И., Митрохин М.Ю., Чистяков А.И., Хороших A.B., Долгов И.А., Кремлев В.В., Селиверстов В.Г. Переиспытание и комплексное обследование магистральных газопроводов, подверженных стресс-коррозии. Москва 1996 г.

6. Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г., Горчаков В.А. Сопоставление внутритруб-ной дефектоскопии участков газопроводов. СБ. Проблемы диагностики КРН и научно-технические решения по определению дефектных участков газопроводов. М.:ИРЦ Газпром, 2000, -с. 120-127.

7. Хороших A.B., Кремлев В.В., Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г. Результаты мониторинга стресс-коррозионных трещин в действующем газопроводе. Дефектоскопия, 1999 г., №7, - сЗЗ-40.

8. Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г., Сычева Т.С., Усенко В.Ф., Хороших A.B., Ott К.Ф. Долгов И.А. Коррозионное растрескивание газопроводов. Атлас. Спр. Изд. Екатеринбург: УрО РАН, 1999, -72с.

9. Анализ коррозинной повреждаемости участка газопровода Уренгой-Центр 2.: Отчет о НИР/НПП «Экспертиза», рук. Сурков Ю.П., о. 1.д.277, -Екатеринбург, 2001, -32с.

10. Анализ повреждаемости участка газопровода Уренгой-Центр 1 по результатам внутритрубной инспекции.: Отчет о НИР/НПП «Экспертиза», рук. Сурков Ю.П., 0.1.д.281, -Екатеринбург, 2001, -17с.

11. Структура дефектов, расположенных на участке газопровода Уренгой-Центр 1 Краснотурьинского ЛПУ МГ.: Отчет о НИР/НПП «Экспертиза», рук. Сурков Ю.П., о. 1.д.286, -Екатеринбург, 2001, -76с.

12. Анализ коррозионной повреждаемости газопроводов Уренгой-Ужгород и Ямбург-Елец 1 на участке КС Краснотурьинская-КС Лялинская.: Отчет о НИР/НПП «Экспертиза», рук. Сурков Ю.П., о.1.д.290, -Екатеринбург, 2001, -65с.

13. Сравнение показателей коррозионной и стресс-коррозионной повреждаемости газопроводов многогиточной трассы на участке Краснотурьинского ЛПУ МГ.: Отчет о НИР/НПП «Экспертиза», рук. Сурков Ю.П., о.1.д.291, -Екатеринбург, 2001, -37с.

14. Коростылева Т.К. и др. Сочетание факторов, вызывающих КРН и основные виды обследования трассы магистральных газопроводов. -М.:ИРЦ Газпром. Семинар по коррозионному растрескиванию газопроводов под напряжением. Москва, октябрь 1998, -с. 115-131.

15. СЕРА Stress Corrosion Cracking Practices. СЕРА. 1997.

16. National Energy Board (1996), MH-2-95. Public Inguire Concerning Stress-Corrosion Cracking on Canadian Oil and Gas Pipelines. November 1996. 158p.

17. ASME В 31 G-1991. Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines: A Supplement to ASME B31 Code. N.Y.: ASME. 1991.P.55.

18. Cor LAS™ User Manual.: Computer Program of Corrosion-Life Assessment of Piping and Pressure Vessels. Version 1.0.

19. Европейские методы ремонта трубопроводов // Итоговый отчет Европейской группы исследования газа. 1996.

20. ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

21. Долгов И.А., Пахтусов C.B., Горчаков В.А., Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г., 3. Кношински. Стресс-коррозионные трещины труб. М.:ИРЦ Газпром. -Газовая промышленность 2001, №10,-с. 69-70.

22. Долгов И.А., Пахтусов C.B., Горчаков В.А., Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г., 3. Кношински. Оценка поведения стресс-коррозионных трещин при на-гружении трубы внутренним давлением. -Дефектоскопия, 2002, №2, -с.3-10.

23. Долгов И.А., Горчаков В.А., Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г. О возможных методах диагностики коррозионного растрескивания магистральных газопроводов. -Дефектоскопия, 2002, №11, -с.3-10.

24. Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г., Горчаков В.А. Сопоставление внутритруб-ной дефектоскопии участков газопроводов. СБ. Проблемы диагностики КРН и научно-технические решения по определению дефектных участков газопроводов. М.:ИРЦ Газпром, 2000, -с. 120-127.

25. Dolgov I.A., Pahtusov S.V., Gorchakov V.A., Surkov U.P., Rybalko V.G., Z. Knocinski. Investigation of Stress-Corrosion Cracks in a Pipes under Internal Pressure. Russian Journal of nondestructive Testing, 2002, vol. 38, №2, p.143-148.

26. Долгов И.А., Горчаков В.А., Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г. Распределение коррозионных дефектов по длине участка МГ.-Дефектоскопия, 2003, №11, -с.99-108.

27. Долгов И.А., Горчаков В.А., Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г. Сравнение коррозионной повреждаемости магистральных газопроводов в многониточной системе .- Дефектоскопия, 2003, №11, -с.90-98.