автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Методология экспертизы безопасности длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов на основе математического моделирования

УДК 622.692.4

На правах рукописи

Гумеров Ильдар Кабирович

МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРТИЗЫ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность

(нефтегазовый комплекс)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2006

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУЛ «ИПТЭР»), г. Уфа

Научный руководитель Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие

- доктор технических наук Бажайкпн Станислав Георгиевич

-доктор технических наук, член-корр. АН РБ Ну гаев Раис Янфуровнч

- доктор технических наук Мугаллимов Фанзиль Мавлявневнч

- Открытое акционерное общество «Инжиниринговая нефтегазовая компания — Всероссийский научно-неследова-тельскяй институт по строительству н эксплуатации трубопроводов, объектов ТЭК (ОАО ВНИИСТ), г. Москва

Защита состоится 26 декабря 2006 г. в 10м часов на заседании дне-сертацнонного совета Д 222.002.01 при ГУЛ «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУЛ «Институт проблем транспорта энергоресурсов».

Автореферат разослан 25 ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук г Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А к/пуал ьность проблемы. Системы магистральных нефте-, газо-, нефтепродуктопроводов [в дальнейшем магистральные трубопроводы (МТ)] являются одними из важнейших элементов экономики страны, обеспечивающими практически все отрасли промышленности сырьем, топливом, энергией. В то же время МТ являются источником опасности для тех регионов, где они проходят. Аварии иа этих трубопроводах приводят к тяжелым последствиям как для окружающей среды, так и для населения.

Одной из важных особенностей системы МТ является несоответствие между нормативно-проектными требованиями, предусматривающими срок эксплуатации 30...35 лет, и фактическим возрастным составом, когда уже около 45 % трубопроводов превысили этот срок, и существуют реальная перспектива и потребность увеличения срока эксплуатации до 100 лет. С увеличением срока эксплуатации МТ возрастает значение оценки фактической безопасности, учитывающей происходящие изменения, в том числе старение материалов, накопление и развитие дефектов, грунтовые н русловые изменения, производственную деятельность организаций.

Экспертиза должна дать правильную оценку безопасности на ближайшие 5,„10 лет с учётом динамики происходящих процессов, которая, в свою очередь, определяется напряженным состоянием трубопроводов не только от действия внутреннего давления, но и от других воздействий.

Восстановление безопасности МТ немыслимо без выполнения ремонтных работ, безопасность которых также требует оценки. Основными факторами опасности при замене изоляционного покрытия являются дополнительные напряжения в стенке трубопровода, возникающие от воздействия ремонтных машин и грунта. При ликвидации дефектов металлической составляющей трубопровода в большинстве случаев применяют сварку, которая в процессе работ создаёт высокие температурные поля в стенке трубы и тем самым повышает риск аварии с возгоранием перекачиваемого продукта. Если правильно выбрать технологические параметры ремонта, то опасность аварий можно свести к нулю и успешно выполнить все запланированные работы. Для выбора безопасных технологических параметров (эксплуатации н ремонта) необходимо тщательно исследовать процессы, происходящие в трубопроводе, а это невозможно без разработки математических моделей процессов, выявленных при экспертизе различных аварии и в ходе экспериментов.

К сожалению, методическая база для проведения экспертизы безопасности длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов недостаточно развита. Она, в основном, касается организационных вопросов, аттестации, аккредитации, подготовки и учёта экспертов, порядка проведе-

ния экспертизы и прохождения заключения по инстанциям. По техническим вопросам, главным образом, пользуются нормативной базой, созданной для эталон проектирования н строительства МТ. Основным требованием безопасности всех МТ (и старых, и новых) считается соответствие современным нормативным требованиям. Но старые трубопроводы по определению не могут соответствовать всем требованиям современных документов. Во-первых, как отмечено выше, происходят существенные изменения в трубопроводах, во-вторых, за время длительной эксплуатации сама нормативная база успевает изменяться несколько раз. Если при экспертизе безопасности старых трубопроводов исходить только из условия соответствия современным нормативным требованиям, то неизбежно придётся вывести из эксплуатации более половины нефтегазопроводов. Такой подход был бы неправильным.

Таким образом, при рассмотрении вопросов безопасности длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов (технологий эксплуатации и ремонта, аварийных ситуаций) невозможно ограничиваться требованиями существующих нормативных документов, а требуются более глубокое изучение процессов и построение соответствующих математических моделей и расчётных программ. По степени важности в первую очередь должны быть созданы математические модели для решения следующих задач: прогнозирования безопасности трубопровода на основе результатов диагностики с учётом динамики процессов; определения напряжений на сложных участках трубопровода с учётом возникающих изменений; оценки безопасности температурных полей при сварочных работах на действующих трубопроводах с учётом теплофизическнх явлений.

Цель работы - разработка методологии экспертизы безопасности длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов на основе математического моделирования процессов в условиях изменяющейся нормативной базы.

Основные задачи исследований

1. Анализ проблем экспертизы безопасности длительно эксплуатную-щихся магистральных нефте-, газо-, нефтепродуктопроводов и определение перспективных направлений развития методической базы на основе математического моделирования процессов.

2. Разработка математических моделей прогнозирования безопасности магистральных трубопроводов на базе диагностической информации с учётом динамики процессов старения.

3. Совершенствование методики моделирования напряжений на сложных участках магистральных трубопроводов с учётом происходящих изменений.

4. Совершенствование методики моделирования тепловых полей при ремонте действующих трубопроводов с применением сварки.

Методы решения поставленных задач

В работе использованы аналитические, эмпирические и численные методы моделирования процессов, положения теорий вероятности и математической статистики, теории прочности и механики разрушения, теории тепловых процессов и сварки.

Кроме того, в работе использованы и обобщены данные о фактическом техническом состоянии магистральных нефтегазопроводов, опыт проведения экспертиз безопасности ряда магистральных нефтепродукто-проводов, результаты обследования аварий, результаты диагностики методами электрометрических измерений, внутритрубных и шурфовых обследований.

Основой для решения данных задач явились также труды ведущих отраслевых институтов в области трубопроводного транспорта (ИПТЭР, ВНИИСТ, ВНИИГАЗ), лабораторий и кафедр высших учебных заведений (УГНТУ, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, ЮУрГУ), Центра технической диагностики «Диаскан», специалистов АК «Транснефть», АК «Транснефтепродукт», ОАО «Газпром» и других научных центров, труды ведущих ученых в данной области: В.Л. Березина, О.М. Иванцова, А.Г, Гумерова, P.C. Гумерова, P.C. Зайнуллина, K.M. Ямалеева, Х.А. Азметова, MJC. Султанова, КЗ. Черняева, И.Г. Абдуллина, М.В. Лнсанова и других.

Научная новизна работы

1. Научно обоснованы ограниченность нормативно-формализованного подхода к экспертизе безопасности длительно эксплуатируемых нефтегазопроводов, неизбежность рассмотрения широкого круга факторов и особенностей, не получивших отражения в нормативной базе и требующих моделирования процессов на основе современных знаний из различных областей.

2. Разработана методика прогнозирования безопасности трубопроводов на основе статистической обработки диагностической информации с моделированием их изменения в процессе дальнейшей эксплуатации и с использованием нестандартных функций распределения случайных чисел. Методика позволяет повысить точность прогнозов за счёт возможности учитывать одновременно законы развития дефектов, динамику старения материалов, фактическое напряженное состояние трубопровода, погреш-

ность диагностической информации с учётом используемых физических явлений, а также за счёт расширения класса функций распределения.

3. Разработана методика расчётного определения напряжённого состояния сложных участков трубопровода, использующая в качестве исходной информации результаты обследования их планово-высотного положения н параметры силового воздействия на трубопровод. Характерными особенностями методики являются моделирование взаимодействия трубопровода с грунтом в процессе эксплуатации и ремонта, а также итерационный метод поиска, позволяющие найти решение при произвольных сложных граничных условиях с любой необходимой точностью.

4. Разработана методика определения температурных полей в стенке трубы от воздействия сварочного источника тепла в процессе ремонта действующего трубопровода. За счёт итерационного поиска решения методика позволяет с заданной точностью моделировать тепловые поля при любых заданных законах теплообмена с окружающей средой и перекачиваемым продуктом, учитывать нелинейные процессы, в том числе зависимость теплофизических характеристик материалов от температуры.

5. Разработанные модели апробированы на ряде практически важных задач и изучены закономерности, в том числе:

- влияние точности исходной диагностической информации на прогноз безопасности;

- влияние веса транспортируемого продукта (газа, нефти) на напряжённо-деформированное состояние магистральных трубопроводов при их капитальном ремонте;

- влияние на температурное поле при сварке мощности источника, скорости сварки, интенсивности теплообмена с продуктом.

На защиту выносятся

1. Комплексный подход х экспертизе безопасности длительно эксплуатируемых магистральных нефтегазопроводов, основанный как на изучении их соответствия современным нормам, так и на моделировании реальных процессов, не получивших достаточного отражения в нормативных документах.

2. Разработанные математические модели процессов и полученные на их основе результаты, в том числе:

- по прогнозированию безопасности трубопроводов с использованием диагностического информационного массива с учётом динамики процессов старения;

- по определению напряженного состояния сложных участков трубопроводов с учётом произошедших изменений в грунте и силовых воздействий;

- по определению температурных попей в стенке трубы в процессе ведения сварочных работ на действующем трубопроводе с учётом особенностей теплообмена с перекачиваемым продуктом.

Практическая ценность и реализация результатов работы

1. Разработанные модели и расчётные программы позволяют существенно расширить круг решаемых задач при экспертизе безопасности длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов.

2. Методика прогнозирования безопасности трубопроводов на основе статистической обработки диагностической информации с моделированием их изменения в процессе дальнейшей эксплуатации позволяет прогнозировать динамику изменения технического состояния трубопроводов и определять оптимальные объёмы и сроки ремонта.

3. Методика расчётного определения напряжённого состояния сложных участков трубопровода позволяет:

- выявлять перенапряжённые участки трубопровода;

- находить безопасные технологические параметры ремонта с выполнением земляных работ;

- оценивать реальную опасность обнаруженных при диагностике дефектов с учётом действующих напряжений.

4. Методика определения температурных полей от сварочного источника тепла позволяет выбирать безопасные режимы сварки при ремонте действующих трубопроводов.

Результаты исследований использованы при:

- экспертизе промышленной безопасности магистральных нефгепро-дуктопроводов Альметьевск — Нижний Новгород, Кириши — Санкт-Петербург, Новки — Рязань;

- обследовании переходов магистральных нефтепродуктопроводов через реки Ока, Волга, Кама;

- анализе причин нескольких аварий на магистральных нефте- и газопроводах;

- разработке проектов капитального ремонта участков магистральных нефтепроводов «Дружба», НКК, УБКУА.

Результата исследований использованы при разработке нормативных документов, регламентирующих методы оценки и обеспечения безопасности магистральных трубопроводов, в том числе:

РД 39-034-03 «Положение об организации сварочных работ при ремонте линейной части магистральных нефтепроводов»;

Инструкции по ремонту дефектных участков магистральных нефтепроводов с помощью удлиненных обжимных приварных муфт (по заказу ОАО «Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы»);

РД39 Р - 00147105-024-02 «Методика расчета напряженного состояния подводных переходов магистральных нефте- и нефгепродукгопрово-дов при техническом обслуживании и ремонте».

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на научно-технических, научно-практических конференциях, семинарах н т.п. по проблемам безопасности трубопроводного транспорта, прочности и надежности конструкций, сварки, в том числе:

- IX ежегодном международном конгрессе «Новые высокие технологии для газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи» (Уфа, 1999 г.);

- Втором научно-техническом семинаре «Обеспечение промышленной безопасности производственных объектов топливно-энергетического комплекса Республики Башкортостан» (Уфа, 1999 г.);

- 19-й зональной научно-технической конференции сварщиков Урала «Сварка - контроль. Итога XX века» (Челябинск, 2000 г.);

- Конгрессе нефтегазопромышлеяников России, секция «Транспортировка нефти и газа (техническая диагностика и ресурс)» (Уфа, 2001 г.);

- III республиканском научно-техническом семинаре «Обеспечение промышленной безопасности опасных производственных объектов топливно-энергетического комплекса Республики Башкортостан» (Уфа, 2002 г.);

- конференции «Перспективы развития трубопроводного транспорта России» в рамках Десятой международной специализированной выставки «Газ. Нефть - 2002» (Уфа, 2002 г.);

- Всероссийском семинаре-совещании «Проблемы промышленной безопасности в системе нефтегазового комплекса и трубопроводного транспорта» (Уфа, 2005 г.);

- научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и raja» в рамках VI конгресса нефтегазопромышленников России (Уфа, 2005 г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 15 работ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 110 наименований, и 2 приложений. Изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка, 20 таблиц.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам ГУЛ «ИПТЭР» и своему научному руководителю Бажайкину Станиславу Георгиевичу за помощь и советы при выполнении и оформлении диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель работы и основные задачи исследований, показаны научная новизна и практическая значимость работы, приведены основные защищаемые положения.

В первой главе рассматриваются проблемы экспертизы безопасности магистральных трубопроводов и пути их решения.

Определение фактической безопасности трубопроводов, в особенности тех, которые находятся в эксплуатации длительное время, является сложнейшей задачей. Решение этой задачи требует рассмотрения всех возможных механизмов выхода из строя трубопровода с учётом всего набора обнаруженных дефектов и произошедших изменений свойств изоляционного покрытия, металла труб и сварных соединений.

Как показывает опыт, те или иные отклонения от норм имеют место на всех трубопроводах (дефекты, деформации, изменения свойств материалов), причём количество обнаруживаемых отклонений зависит от применяемых методов обследования. При этом логически правильно было бы не только проверить, насколько соответствуют параметры трубопровода современным нормативным требованиям, но и ответить на непростые вопросы, в том числе:

- насколько обнаруженные отклонения опасны для трубопровода?

— что нужно предпринять для обеспечения его безопасности?

- какие режимы эксплуатации допустимы?

— когда проводить следующую диагностику н экспертизу?

Однако система промышленной безопасности в современном виде таит в себе противоречие. Она, с одной стороны, предписывает дать поло-

жительные заключения только в тех случаях, когда все современные нормативные требования удовлетворяются, а, с другой, практически не существует таких трубопроводов, особенно среди тех, которые находятся в эксплуатации более 30 лет, где все нормативные требования удовлетворены. Более того, даже на новых трубопроводах при глубоком диагностировании обнаруживаются отклонения от норм.

В первой главе рассматриваются особенности двух подходов к экспертизе безопасности, условно названных нормативно-формализованным и научно-практическим.

Нормативно-формализованный подход ограничивается тем, что методами диагностики определяются фактические характеристики трубопровода, и полученные результаты сравниваются с проектными и нормативными требованиями. В заключении указываются обнаруженные несоответствия, в рекомендательной части — мероприятия, необходимые для приведения в соответствие, как условия дальнейшей эксплуатации. Такой подход теоретически' (или юридически) правильный, но практически нереальный (если, конечно, экспертиза добросовестная).

Научно-практический подход заключается в том, что изучаются вопросы, поставленные выше в связи с обнаруженными отклонениями и их влиянием на безопасность трубопровода. Далее, исходя из реальной безопасности, рекомендуются условия дальнейшей эксплуатации. При этом некоторые отклонения от современных норм допускаются, если они не выводят безопасность за допустимые границы. Такой подход юридически неправильный, поэтому не поощряется системой безопасности, но он -единственно возможный на практике.

Например, магистральный нефтепродуктопровод Альметьевск — Нижний Новгород эксплуатируется 45 лет. Магистральный нефтепродуктопровод Ишимбай - Уфа находится в эксплуатации почти 70 лет. За это время вся нормативная база претерпела изменения несколько раз. Если к этим трубопроводам подходить формально (только с точки зрения соответствия современным нормативным требованиям), то заключение всегда будет отрицательным, а это повлечёт вывод их из эксплуатации. И только потому, что нормативная база сама изменилась.

В процессе длительной эксплуатации происходит естественное старение любого трубопровода. Оно проявляется в изменении свойств материалов (как изоляции, так и самого металла) и накоплении всевозможных дефектов. Некоторые процессы, происходящие в металлах, не учитываются строительными нормами. Например, считается, что коррозия приводит к локальному или общему утонению стенки трубы (потере металла). В то же время на магистральных газопроводах более половины всех разруше-

ний происходит по механизму коррозионного растрескивания под напряжением (КРН), которое не связано с потерей металла. Трещины зарождаются и растут как на поверхности стенки трубы, так и внутри металла, одновременно изменяется структура металла вокруг трещин (рисунок 1). Продолжающиеся аварии по причине КРН свидетельствуют, что ещё не найдены эффективные метода противодействия явлению КРН на действующих магистральных газопроводах.

На магистральных нефтепроводах обнаружилось новое явление — локальное водородное расслоение металла в концентраторах напряжений. Так, пришли к выводу, что дефекты типа «расслоение металла» могут иметь не только металлургическое происхождение, но и эксплуатационное. Эти явления до сих пор не нашли отражения в нормативных документах. Прогнозировать такие явления возможно только на основе математического моделирования, используя экспериментальные исследования и наблюдения.

В последние годы широко применяют внутрнтрубную диагностику (ВТД), которая позволяет получать информацию о дефектности металлической составляющей трубопровода (труб и сварных швов). На данных внутритрубной диагностики основываются результаты аттестации магистральных нефтепроводов, прогнозы безопасности и планы ремонтов. При этом подразумевается, что данные внутритрубной диагностики полные и абсолютно достоверные. Между тем, это не так. Например, распределение дефектов коррозии с потерей металла, выявляемых методом внутритрубной диагностики, имеет одинаковый вид для всех обследованных магистральных трубопроводов (рисунок 2). Странное здесь то, что зависимость «количество дефектов — глубина дефектов» в области 1,5...2,5 мм имеет максимум, который нельзя объяснить исходя из природы явления. Этот

Рисунок 1 — Микроструктура металла (100х) в окрестности микротрещины КРН, обезуглероживание

(светлые участки) и рост зерна

металла

максимум может быть объяснен только исходя из особенностей аппаратуры.

Действительно, как у любого измерительного прибора, разрешающая способность и чувствительность дефектоскопа разные к дефектам разных размеров. С увеличением глубины дефекта z чувствительность приборов к дефектам растёт, а количество дефектов уменьшается. Тогда получаемая дефектоскопом информация Квтд(г) будет представлять собой произведение двух функций: Нетя (z) = f(z) • N^ (z), где f(z) — функция, характеризующая чувствительность приборов к дефектам; NhcKz) — истинное распределение дефектов (фактическая картина).

Количество дефектов, шт.

300 250 300 150 100 50

о

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,9 мм

Рисунок 2 — Распределение дефектов типа «потеря металла» по глубине, полученное при обследовании участка нефтепровода УБКУЛ протяженностью 150 км внутритрубным дефектоскопом «Ультраскан»

Если fl(z) - монотонно возрастающая функция, a Nncr(z) - монотонно убывающая, то функция Nbta(z) будет сначала возрастать, затем убывать с увеличением параметра z. Затем такой результат используется как исходный материал при экспертизе и прогнозе безопасности. Поскольку исходная информация искажена, то и прогноз получится неточным.

Приведенные выше н другие аналогичные примеры показывают, что экспертизу безопасности трубопроводов следует проводить творчески, учитывая, что не все особенности трубопроводов и не все явления, влияющие на прочность и безопасность, отражены в нормативных доку-

1 1

1м 1н 1 и ь 1, н н н 1 | Глубина дефекта А-Дн Fl1! Mr Д| I ЙР| 1-Ц-1Ч't f ГГ

ментах. Поскольку безопасность трубопровода формируется как результат нескольких сложных процессов, взаимозависимых и протекающих одновременно, во многих случаях невозможно обойтись без математического моделирования с применением современных знаний.

Математическое моделирование следует применить, в первую очередь, при:

- статистической обработке информационных массивов;

- определении напряженно-деформированного состояния трубопровода в процессе ремонтных работ;

- определении температурных полей в стенке трубопровода при ведении ремонтао-сварочных работ без опорожнения трубопровода;

- оценке остаточного ресурса трубопровода по результатам обследования трубопровода разными методами;

- оценке точности прогнозов.

Вторая глава посвящена оценке технического состояния и прогнозу безопасности трубопроводов на основе информационных массивов с применением математических моделей процессов.

При экспертизе безопасности магистральных трубопроводов приходится обрабатывать и анализировать диагностическую информацию достаточно больших объёмов, которая получается при комплексных обследованиях. Информация может быть, например, следующей: о состоянии изоляционного покрытия, получаемая электрометрическими измерениями; о дефектах труб вдоль трубопровода, получаемая при внутритрубных обследованиях; о коррозионном состоянии поверхности труб, получаемая при шурфовых обследованиях; о планово-высотных и глубинных отметках, получаемая при водолазных обследованиях. Диагностическая информация может быть разной степени полноты и точности. Информация является полной, если на обследованном участке трубопровода выявлены все дефекты рассматриваемого типа. Например, электрометрические измерения позволяют получать полную информацию о состоянии изоляционного покрытия. Информация является неполной (выборочной), если трубопровод обследован только в отдельных точках или на отдельных участках. Неполная информация, например, получается при шурфовых обследованиях.

В первой части главы рассматривается методика обработки результатов электрометрических измерений, которые в пределах обследуемых участков представляют собой полную базу данных. Электрометрическими методами определяют потенциалы «труба-земля» вдоль трубопровода, повреждённые участки изоляционного покрытия и коррозионную агрессивность грунта. По результатам обследования делают выводы о состоянии

изоляционного покрытия трубопровода и планируют ремонтные работы. Если трубопровод находится в эксплуатации более 30 лет, то, как правило, изоляционное покрытие оказывается изношенным, и требуется его замена. Но это — дорогостоящее мероприятие, на выполнение которого в полном объеме, как правило, средств недостаточно. Тогда возникает задача оптимизировать объёмы ремонтных работ. Критерием оптимизации является эффективность, которая выражается в достижении наибольшего эффекта (улучшении изоляционного покрытия, снижении защитного тока) при наименьших затраченных средствах. При этом необходимо учитывать, что на неотремонтированных участках состояние изоляционного покрытия продолжает ухудшаться. Для решения этой задачи разработана математическая модель изменения состояния изоляционного покрытия и оптимизации объемов ремонта в зависимости от характеристик конкретных трубопроводов и финансовых возможностей эксплуатирующей организации.

На рисунке 3 в качестве примера показана динамика изменения качества изоляции в зависимости от ежегодных объёмов ремонта на магистральном нефтепродуктопроводе Альметьевск — Нижний Новгород. Для данного трубопровода ежегодный объем ремонта 13 км, что составляет 4,2 % от протяжённости трубопровода, является критическим. При меньших объемах ремонта износ изоляции не компенсируется объемами восстановления. При более высоких темпах ремонта состояние изоляционного покрытия трубопровода с каждым годом улучшается.

Остаточная дефектность, %

Рисунок 3 — Динамика восстановления изоляционного покрытия в зависимости от ежегодных объёмов ремонта

Математическая модель реализована в расчетной программе, которая позволяет учитывать и задавать любые законы развития дефектов в процессе эксплуатации трубопровода, вводить элементы совершенствования в зависимости от заданных условий и поставленных задач.

Разработанная математическая модель и программа могут быть легко трансформированы для решения другой задачи - планирования ремонта трубопроводов по результатам обследований внутритрубными снарядами. В этом случае следует рассматривать дефекты металлической составляющей трубопровода (труб и сварных соединений), а показателем состояния трубопровода будет являться допустимое рабочее давление, достигаемое в результате ежегодных ремонтов.

Вторая часть главы посвящена моделированию коррозионного износа трубопровода по результатам шурфовых обследований. Принципиальным отличием этой задачи является то, что результаты обследования представляют собой некоторую ограниченную выборку случайных чисел. Количество шурфов и места шурфовок выбираются случайно с соблюдением только некоторых требований (например, количество шурфов на каждом километре трубопровода должно быть не менее двух). Наиболее глубокий коррозионный дефект может оказаться вне шурфов. Поэтому корректный прогноз можно сделать только в вероятностных понятиях.

На первый взгляд, эта задача несложная, поскольку методами теории вероятности и математической статистики решают именно такие задачи. Но при рассмотрении практических задач, особенно таких, которые связаны с экспертизой безопасности, встречаются затруднения, связанные с правильным выбором функций распределения и с учётом дальнейшего развития коррозии. От правильного выбора этих функций зависит точность прогноза безопасности и оценки остаточного ресурса.

Предлагаемая модель применительно к задачам оценки безопасности заключается в следующем:

— функции распределения случайных чисел выбираются из широкого круга стандартных и нестандартных функций;

— вводятся коэффициенты доверия результатам обследований, характеризующие свойства использованных приборов и погрешность измерений;

- учитывается динамика развития дефектов при дальнейшей эксплуатации трубопровода;

- выбираются критерии отбраковки в зависимости от напряженного состояния и требуемой безопасности участка трубопровода.

В таблицах 1 и 2 приведены некоторые удачно подобранные функции распределения коррозионных дефектов и ожидаемое количество недопустимых дефектов на участке протяженностью 10 км.

Таблица 1 — Результаты подбора функций распределения по глубине х

(срок эксплуатации 10 лет, количество шурфов 431)

Функция А, а2 Аз А4 Погрешность, %

№ 5, нормальная 45,5339 - 2,7496 0,4247 - 12,7

Г,-А1.ехР{Аа.(г-А,)'}

№ 8, нормальная модифицированная 46,9563 -2,7502 | 0,4261 | 1,9004 12,3

^А.-ехр^.^-Аз!*'}

№ 7, Вейбула-Гнеденко 70,1069 0,3317 | -1,3224 | 2,5873 113

№ 9, Вейбула модифицированная 53,3618 0,1414 | -2,5245 | 0,3470 11,6

и = А, - гАз • ехр(\3 -(г- А4)2}

Таблица 2 — Ожидаемое количество недопустимых дефектов коррозии N на участке трубопровода протяженностью 10 км после срока _эксплуатации Т_

Т, лет N7 к,

менее 14,3 0,000 0,000 0,000 0,000

14,8 0,000 0,000 0,001 0,000

15,4 0,001 0,000 0,002 0,001

16,0 0,002 0,000 0,006 0,003

16,7 0,007 0,001 0,016 0,010

17,4 0,021 0,006 0,044 0,030

18,2 0,060 0,022 0,112 0,082

19,0 0,163 0,073 0,277 0,214

20,0 0,423 0,226 0,655 0,531

21,1 1,042 0,646 1,484 1,257

22,2 2,433 1,712 3,225 2,335

В данном примере функции распределения % привели к

близким результатам. Это, с одной стороны, подтверждает применимость стандартного нормального закона распределения, с другой, подтверждает

надёжность расчётов, поскольку подбором более гибких функций распределения удалось улучшить результаты всего на 1,1 %.

Данный подход, включая модель, методику и программу, может быть использован и в других задачах, например д ля обработки результатов внутритрубной диагностики магистральных трубопроводов.

Третья глава посвящена разработке методов моделирования напряженно-деформированного состояния сложных участков трубопроводов. Сложными участками, например, являются переходы трубопровода через водные преграды, места производства ремонтных работ, участки на пересечённой местности. При экспертизе таких участков напряженно-деформированное состояние играет определяющую роль, но методы диагностики его не доведены до широкого практического применения. Этот недостаток должен быть компенсирован разработкой надёжных расчётных моделей.

В данной главе получил дальнейшее развитие общий математический аппарат применительно к магистральным трубопроводам. При этом значительное внимание уделено моделированию взаимодействия трубы с грунтом с учётом его изменения в процессе выполнения земляных работ, а также правильному использованию граничных условий, которые заранее неизвестны и должны уточняться в процессе решения задачи.

Значительное внимание уделено анализу нагрузок и воздействий на трубопровод, разложению напряжений на отдельные составляющие по трем признакам: по происхождению, ориентации (направленности), методике расчетов.

Расчётные модели основаны на методе конечных элементов и позволяют определять напряженно-деформированное состояние любых сложных участков трубопроводов. Решение системы уравнений выполняется итерационным методом, при котором одновременно с поиском решения уточняются нагрузки, перемещения, реакция фунта на всех участках. По сути, происходит численное моделирование взаимодействия трубопровода со всеми заданными механизмами, грунтом, с другими участками трубопровода с учётом всех заданных особенностей и параметров. В качестве примера рассмотрены различные технологии ремонта магистральных трубопроводов с заменой изоляции.

На рисунке 4 показано напряженное состояние участка магистрального газопровода 01420x16,5 мм в процессе ремонта. Сравнительный анализ возможных технологических параметров ремонта нефте- и газопроводов больших диаметров показал следующее.

1. При одинаковых технологиях и параметрах ремонта на газопроводе возникают напряжения и деформации значительно меньшие, чем на нефтепроводе (за счет меньшего веса трубопровода с продуктом).

2. При одинаковых параметрах ремонта с увеличением диаметра газопровода ремонтные напряжения в стенке трубы уменьшаются.

3. Диапазон возможных (безопасных) параметров ремонта газопроводов значительно шире, чем аналогичных нефтепроводов. Поэтому все положения РД 39-00147105-015-98, относящиеся к выбору нагрузок и расположения трубоукладчиков при ремонте нефтепроводов, могут быть применены к ремонту газопроводов.

1,1 >1< X Ьз = 40м I 1,4= 50м I Ьд

™Бскрышш I Ремонта ТПо дошка Г Засыпк»

П, О, И — ремонтные машины; Я — трубоукладчики; V - вертикальное смещение, я — нагрузка; ант- напряжения в стенке трубы

Рисунок 4 — Напряжённо-деформированное состояние участка магистрального газопровода в процессе замены изоляции

В качестве другого примера рассмотрено напряженное состояние перехода магистрального нефтепродукгопровода Альметьевск — Нижний Новгород через реку Волга (рисунок 5). Исходной информацией в задаче послужили результаты водолазных обследований.

Расчеты показывают, что в результате русловых изменений на трубопроводе появляются перенапряженные участки. Большие остаточные напряжения на береговых и прибрежных участках связаны с изгибом труб при строительстве трубопровода.

В отличии от всех известных методов расчёта напряжений разработанная в третьей главе математическая модель позволяет учитывать погрешность исходных данных, которая зависит от используемой измерительной техники и оказывает влияние на расчётные напряжения.

Напряжения гагнСа О, МШ Высотные отметон Н, м

Дистанция, км

Рисунок 5 - Напряженное состояние перехода магистрального нефте продукта провода Альметьевск — Н. Новгород 0508x9,5 мм через реку Волга

В четвёртой главе разработана математическая модель тепловых процессов при сварочных работах на действующем трубопроводе (рисунок б). Разгерметизация трубы в процессе сварки может произойти по нескольким механизмам: прожог стенки трубы (когда сварочная ванна распространяется на всю толщину стенки трубы); выпучивание и разрыв ослабленной зоны (подобно мембране под высоким давлением); выдавливание ослабленной зоны (аналогично прошивке листа при горячей штамповке). Определение безопасных технологических параметров ремонта трубопровода с применением сварки заключается в том, чтобы найти такие сочетания параметров «режим сварки — давление в трубе — внешняя нагрузка», которые исключают все три механизма разгерметизации трубы. Для этого, в первую очередь, необходимо исследовать температурные поля в стенке трубы при сварке с учётом действия потока продукта. Перекачиваемый продукт оказывает на зону сварки двоякое действие: во-первых,

охлаждает стенку трубы при сварке, тем самым поддерживает более высокие механические свойства твердой части металла под сварочной ванной; во-вторых, своим давлением создает нагрузку на ослабленную зону стенки

Рисунок 6 — Ослабление стенки трубы при ведении сварочных работ на действующем трубопроводе

В настоящей главе диссертации разработана расч&гная модель решения тепловой задачи, основанная на решении уравнения Рыкал ина:

= ' 0>

где Т — температура металла в каждой точке; С — удельная теплоемкость металла; р — плотность металла; Ус — скорость сварки; X — коэффициент теплопроводности металла; иг — плотность тепловых источников при сварке; х — координата по оси трубопровода; I — время.

Теплообмен с продуктом перекачки выражается законом Ньютона:

(2)

где Чпр — плотность теплового потока, передаваемого продукту; а-коэффициент теплоотдачи от стенки продукту; 1/а - термическое сопротивление перехода «стенка — продукт»; (Тот — Т„р) — тепловой напор между стенкой трубы и продуктом.

Тепловой поток в стенку трубы вводятся через сварочное пятно радиусом 1Ц:

где г—расстояние от центра источника; 1Ц — радиус пятна нагрева.

Суммарное тегоговложение при сварке <3„ связано с параметрами плотности теплового потока следующим образом:

Р„=2я-7ч(0 • г ■ ¿г = = 0,934176-Чв • ^ , (4)

о

где параметры (}„ и Я, являются характеристиками источника сварки.

Суть моделирования теплового поля заключается в следующем.

За счёт применения метода конечных разностей система уравнений (1) — (4) превращается в систему алгебраических уравнений, где неизвестными являются температуры в узловых точках конечно-разносгной сетки ТО, к). Решение строится методом итераций. Это позволяет существенно упростить саму систему уравнений, а также по ходу решения корректировал. все теплофизические коэффициенты (С, р, X, а) в зависимости от текущего значения температуры ТО, .К к) в каждой узловой точке с индексами 1,к. В итоге получается решение тепловой задачи с учётом не только режима сварки, но и с учётом зависимости теплофизических коэффициентов от температуры.

Конечно-разностное представление уравнений теплопроводности для точек иа наружной поверхности трубы имеет вид

Т(у,к) = |{(1+5).Т(1 + 1,],к) + ([-8)Т0-и,к) + Т(д + 1,к) +

( „А (5а)

1 + С05-:

+Т<и-1,к) + 2 • ТО,¿к +1) + 1,07'"Ь

л-я;

для внутренних точек стенки трубы:

Т(1 о, к)=± • [О + 5) ■ ТО +1,], к) + (1 - 5) • ТО -1, ;,к) + (5б)

+ Т(!^ + 1,к) + Т0,]-1,к)+Т0,],к + 1) + Т(д,к-1)],

для точек на внутренней поверхности трубы, где есть тепловой контакт с продуктом перекачки:

ТО, ш=~Ц-*{(1+£>)• ТО +1,3,к)+(1 -Э) -то - и к) +

6 + р (5в)

+Т0,} + 1,к) + ТО,; - 1,к) + 2-ТО, ¿к -1)}.

Здесь введены параметры S=(VC-h-C-р)/{2-X) н р = 2*а-h/X, позволяющие использовать свойство автомодельности решений. Это означает, что решения будут одинаковыми при разных сочетаниях параметров Vc> h, С, р, X, а, если только их сочетание соответствует одним и тем же значениям параметров S и р. Это позволяет значительно сократить объем вычислений при исследовании тепловых процессов сварки,

В работе исследовано влияние различных факторов на температурные поля, возникающие в процессе сварочных работ на действующем трубопроводе. Наиболее опасный случай соответствует задержке сварочной дуги в одной точке на длительное время (Vc = 0). При этом могут произойти прожог стенки трубы и выброс горючего продукта в сварочную дугу.

В таблицах 3 и 4 приведены некоторые результаты исследований с помощью разработанной расчётной модели при следующих исходных данных: толщина стенки 6=10 мм; радиус пятна нагрева R,"4mm; теп-ловложенне от сварочной дуги Q„ = 1000 Вт; коэффициент теплопроводности стали X = 60 Вт/(м • град); удельная теплоемкость стали

С = 4,6*101 Дж/(кг-град); плотность стали р = 7,8*101 кг/м1. Некоторые исходные параметры варьируются. В таблицах приняты следующие обозначения: max Tz- е — максимальная температура на внутренней поверхности стенки трубы; RR{t.,soo*) — радиус изолинии, соответствующей температуре 600 °С; Rzcr.iw.j и Lj^.^j - глубина изолинии, соответствующей температуре 600 °С; Sm{T<w<r) - остаточная толщина стенки под сварочной дугой, где температура меньше 600 ДХщах т — отставание точки с максимальной температурой на внутренней поверхности стенки трубы по отношению к центру сварочного пятна на наружной поверхности; Lx(T„6«e> и Ly^^j — диаметры ослабленного сварочной дугой участка

стенки трубы в направлениях X и Y соответственно (X — направление сварки, Y - «перпендикулярное направление» на наружной поверхности стенки трубы).

Расчёты показывают, что теплообмен с продуктом перекачки является одним из существенных факторов, влияющих на технологическую прочность трубопровода при ремонтно-сварочных работах. Регулируя поток продукта на время сварки, также можно повлиять на безопасность работ. Остановка перекачки продукта на время производства сварочных работ отнюдь не всегда обеспечивает безопасность, поскольку при этом повышается вероятность прожога за счёт снижения теплообмена.

Таблица 3 - Зависимость параметров температурного поля от коэффициента теплоотдачи от стенки продукту перекачки а при не___подвижном источнике сварки __

о, Вт наград тпахТц-е.'С

500 511,0 5,69 6,38 3,62

1000 420,0 5,35 5,09 4,91

5000 221,0 4,31 3,67 6,33

10000 151,0 4,08 3,38 6,62

20000 95,6 3,95 3,19 6,89

50000 46,7 3,86 3,05 6,95

Таблица 4 — Зависимость характеристик температурного поля от скорости

сварки Ус при а = 103 Вт/м1'фад

Ус см/с гаахТг-5 * "С ЛХщияТ, мм ^ХГГ.МКР) > мм мм мм ^ост(Т<60СГ) » мм

0 420,0 0 10,7 10,7 5,1 4,9

од 380,0 2,5 10,3 9,9 4,6 5,4

0,2 313,0 4,0 93 8,9 3,8 6,2

0,5 191,0 9,0 7,9 7,3 2,7 7,3

1,0 112,0 16,5 7,1 6,1 2,0 8,0

2,0 60,1 30,0 6,3 5Д 1,4 8,6

Основные выводы

1. Изучением механизмов физического и морального старения маги* стральных трубопроводов, а также причин ряда характерных аварий показано, что простое сравнение характеристик трубопроводов с требованиями действующих нормативных документов, как того требует современная система промышленной безопасности, не достаточно для формулирования объективного заключения. Экспертиза должна быть основана на прогнозе реальной безопасности с учётом динамики изменения свойств материалов (металла труб и изоляции), развития дефектов, изменений на трассе, условий эксплуатации. Прогноз безопасности на различные сроки должен быть основан на математическом моделировании процессов, происходящих при длительной эксплуатации трубопроводов.

2. Разработаны математические модели н расчётные программы для прогнозирования безопасности магистральных трубопроводов, основан-

вые на новых методах обработки массивов диагностической информации с использованием нестандартных функций распределения случайных величин. Это позволило существенно расширить возможности экспертизы н повысить точность прогнозов за счёт более полного учёта особенностей и динамики происходящих процессов, а также физических и конструктивных особенностей диагностической аппаратуры.

3. Усовершенствована методика расчётной оценки напряженно-деформированного состояния сложных участков трубопроводов на основе численного моделирования взаимодействия с грунтом и внешних воздействий с использованием итерационных процессов. Метод позволяет корректно описывать изменяющиеся граничные условия, за счёт этого существенно расширять круг решаемых задач и, как следствие, повышать качество экспертизы и безопасность трубопроводов. С помощью разработанной методики впервые количественно оценено влияние неправильно декларируемой погрешности исходной диагностической информации на результат экспертизы.

4. Разработана методика исследования температурных полей в стенке трубы действующего трубопровода при ведении ремонтных работ с применением сварки. За счёт использования итерационных процессов методика позволяет численно моделировать теплофизические процессы в стенке трубопровода и на его поверхностях, в том числе с учётом теплообмена с продуктом перекачки. Исследовано влияние важнейших параметров режима сварки на температурное поле в стенке трубы. Полученные закономерности позволяют определить допустимость выбранных технологий для заданных условий. Методика расширяет круг решаемых задач и позволяет существенно повысить качество экспертизы.

5. Разработанные математические модели реализованы в расчётных программах и охватывают важнейшие этапы экспертизы безопасности длительно действующих магистральных нефте-, газ о-, нефтепродуктопро-водов: прогнозирование безопасности с учётом динамики происходящих изменений, оценку напряжений на сложных участках, оценку безопасности различных технологий ремонта действующих трубопроводов, в том числе капитального ремонта с заменой изоляции и выборочного ремонта с применением сварки.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гумеров KJM., Гомеров И.К, Сабиров УЛ. Расчёт напряжений на трубопроводе при осадке грунта после выборочного ремонта // Проблемы

сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов: Сб. научн. тр. / ИПТЭР. - Уфа, 1995. - С. 66-72.

2. Гумеров K.M., Ямуров Н.Р., Шарафиев Р.Г., Гумеров И.К. Анализ состояния дефектности магистральных нефтепроводов // Обеспечение промышленной безопасности производственных объектов топливно-энергетического комплекса Республики Башкортостан. Матер. Второго научн.-техн. семинара. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999.-С. 105-114.

3. Гумеров И.К., Ямуров Н.Р., Шарафиев Р.Г„ Гумеров K.M. Технологии капитального ремонта магистральных трубопроводов на сложных участках И Проблемы строительного комплекса России. Матер. IV Меж-дунар. научн.-техн. конф. при IV Междунар. специалнзнр. выставке «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство-2000». В 2 т. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. Т.1.-С. 87-89.

4. Гумеров K.M., Гумеров И.К, Галяутдинов А.Г., Хажиева Р.Ф. Некоторые эффективные и перспективные методы обеспечения надежности магистральных нефтепроводов // Безопасность труда в промышленности. — 2000.-Ks9.-С. 8-12.

5. Гумеров K.M., Ямуров Н.Р., Гомеров И.К, Ишмуратов Р.Г. Ремонт магистральных нефтепроводов с применением сварных муфт // Сварка — контроль. Итоги XX века. Матер. докл.19-й научн.-техн. конф. сварщиков Урала 29 февраля - 3 марта 2000 г. - Челябинск: ЦНТИ, 2000. - С. 156-158.

6. Гумеров K.M. и др. Расчет механических напряжений и выбор безопасных технологических параметров при ремонте магистральных нефтепроводов: Учебн. пособие / K.M. Гумеров, Н.Р. Ямуров, И.К. Гумеров. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. - И 0 с.

7. Зайнуллин P.C., Росляков A.B., Гомеров И.К., Олешко В.Д., Попов ГО.В. Система обеспечения безопасности экспертизы магистральных нефтепроводов // Промышленная и технологическая безопасность: Проблемы и перспективы: Сб. научн. тр. / УГНТУ. - Уфа: УГНТУ, 2002. -С. 75-83.

8. Гумеров K.M., Идрисов Р.Х., Гумеров И.К. Оценка напряженного состояния и допустимого рабочего давления на подводном переходе магистрального нефтепровода // Обеспечение промышленной безопасности опасных производственных объектов топливно-энергетического комплекса Республики Башкортостан. Матер. III республ. научн.-техн. семинара 14 декабря 2001 г. - Уфа: ГУП «Уфимский полиграфический комбинат», 2002.-С. 53-60.

9. Сираев А.Г., Гумеров И.К, Ямуров Н.Р., Кускильдин P.A. Диагностирование трубопроводов системы газоснабжения после исчерпания

нормативного срока эксплуатации // Инжиниринг, инновации, инвестиции: Сб. научн. тр. - Челябинск, 2003. - Вып. 3. - С. 57- 63.

10. Гумеров И.К., БажаЙкин С.Г. Расчёт технологических параметров сварки действующих трубопроводов при ремонтных работах И Энергоэф-фекгивность. Проблемы и решения. Тез. докл. научн.-практ. конф. 20 октября 2005 г. - Уфа: Транстэк, 2005. - С. 75-78.

11. Гумеров И.К., Хабиров P.A., Сафиуллин Н.Ф. Методика расчета технологических параметров сварки трубопровода при ремонтных работах // Проблемы промышленной безопасности в системе нефтегазового комплекса и трубопроводного транспорта. Матер. Всеросс. семинара-совещания 5-9 сентября 2005 г. - Уфа: Изд-во «Демиурге, 2005. - С. 8896.

12. Гомеров И.К., Рябов И.А., Галяутдинов A.A. Особенности оценки остаточного ресурса трубопроводов системы газоснабжения // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Тез. докл. научн.-практ. конф. 20 октября 2005 г. - Уфа: Транстэк, 2005. - С. 116-119.

13. Галяутдинов A.A., Гумеров И.К Эксплуатация пересечений трубопроводов системы газоснабжения с дорогами // Проблемы промышленной безопасности в системе нефтегазового комплекса и трубопроводного транспорта. Матер. Всеросс. семинара-совещания 5-9 сентября 2005 г. -Уфа: Изд-во «Демиурге, 2005. - С. 131-133.

14. Рябов И.А., Гумеров И.К, Сафиуллин Н.Ф. Диагностика газопроводов нефтеперерабатывающего производства // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер, научн.-практ. конф. 25 мая 2005 г. — Уфа: Транстэк, 2005. - С. 138-139.

15. Гомеров И.К, Семиков СЛ., Хайрутдинов ФЛ1. Моделирование процесса сварки на действующем трубопроводе // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Тез. докл. научн.-практ. конф. 24 октября 2006 г. -Уфа: Транстэк, 2006. - С. 12-14.

Фонд содействия развитию научных исследований. Подписано к печати 22.11.2006 г. Бумага писчая. Заказ № 738, Тираж 100 экз. Ротапринт ГУП «ИПТЭР». 450055, г. Уфа, пр.Октября, 144/3.

ВВЕДЕНИЕ

1 ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЕРТИЗЫ БЕЗОПАСНОСТИ МАГИСТ- 11 РАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

1.1 Задачи экспертизы безопасности

1.2 Проблемы экспертизы безопасности

1.3 Математическое моделирование в экспертизе безопасности 24 Выводы по разделу

2 ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТРУБОПРОВОДА 32 НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ МАССИВОВ

2.1 Моделирование состояния изоляционного покрытия на основе 33 результатов электрометрических измерений

2.2 Моделирование коррозионного износа трубопровода по ре- 40 зультатам шурфовых обследований

Выводы по разделу

3 НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ 55 СЛОЖНЫХ УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДОВ

3.1 Нагрузки и воздействия на участок трубопровода

3.2 Анализ и классификация напряжений в стенке трубопровода

3.3 Численное моделирование напряженного состояния трубопро- 63 вода

3.4 Моделирование реакции грунта при ремонте трубопроводов

3.5 Математическая модель формирования механических напря- 80 жений в процессе ремонта трубопроводов больших диаметров

3.5.1 Подъем трубопровода для выполнения ремонтных работ

3.5.2 Поточный ремонт трубопровода с подкопом

3.5.3 Сравнение технологических параметров ремонта магистраль- 87 ных нефтепроводов и газопроводов

3.6 Исследование напряженного состояния на сложных участках 89 трубопроводов

Выводы по разделу

4 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ 95 ПРИ СВАРОЧНЫХ РАБОТАХ НА ДЕЙСТВУЮЩЕМ ТРУБОПРОВОДЕ

4.1 Расчетная модель для определения температурных полей

4.2 Моделирование температурного поля подвижного и неподвиж- 102 ного источников тепла

4.3 Свойства решений, полученных методом конечных разностей

Системы магистральных нефте- газо- нефтепродуктопроводов является одним из важнейших элементов экономики страны, обеспечивающим практически все отрасли промышленности сырьем, топливом, энергией. В то же время они является источником опасности для тех регионов, где проходят трубопроводы. Аварии на этих трубопроводах приводят к тяжелым последствиям, в том числе и для окружающей среды и населения.

С принятием Федерального закона о промышленной безопасности опасных производственных объектов [96]создана система промышленной безопасности [61, 66, 69, 70 и др], основной целью которой является обеспечение безопасности путем экспертизы технических устройств, сооружений, технологий, проектно-технической документации.

Как показала практика, для эффективного использования этой системы в качестве инструмента управления безопасностью нефтепроводов, необходимо решить ряд методических вопросов, которые вытекают из особенностей эксплуатации трубопроводов.

Главной особенностью современных магистральных нефтегазопроводов является несоответствие между нормативно-проектными требованиями, предусматривающими срок эксплуатации 30-35 лет, и фактическим возрастным составом, когда уже более 40 % трубопроводов превысил этот срок и существует реальная перспектива и потребность увеличения срока эксплуатации до 100 лет [21, 22, 23, 68]. При таких больших сроках эксплуатации трубопроводов существенными становятся изменения по всем основным аспектам, определяющим безопасность.

Во-первых, при длительной эксплуатации трубопроводов всё более заметными становятся процессы старения трубопроводов [25], изменение защитных свойств изоляционных материалов [93] и самих труб, включая сварные соединения [57,103].

Кроме того, при длительной эксплуатации неизбежно появляются и развиваются всевозможные дефекты [2, 35, 37, 43]. Каждый метод диагностики может выявить с некоторой достоверностью только определённый вид дефектов [9, 50]. Задачей эксперта является с максимальной достоверностью оценить безопасность трубопровода в условиях, когда количество выявленных дефектов велико (как, например, при внутритрубной диагностике), но нет уверенности, что выявлены все опасные дефекты. Применение специальных математических моделей может существенно повысить достоверность выводов экспертизы.

С появлением опасных дефектов увеличивается объём ремонтных работ. При ремонте трубопровод подвергается дополнительным воздействиям: земляные работы и воздействие ремонтных машин и механизмов вызывают дополнительные напряжения на ремонтируемых дефектных участках [29, 32, 42]; воздействие электрической дуги при сварочных работах приводит к ослаблению прочности стенки трубы на ремонтируемом участке [24, 26, 28, 49, 75]. Достоверная оценка возможности и безопасности ведения сварочных работ на дефектных участках действующих магистральных нефтегазопроводов невозможна без применения специальных математических моделей процесса сварки.

В процессе длительной эксплуатации трубопроводов продолжает изменяться сама нормативная база. Трубопроводы, построенные 40-50 лет назад, уже не соответствуют современным нормам по ряду показателей. Например, они непригодны для внутритрубной диагностики; на них накопились участки, где ремонт производился прежними методами, который сейчас почему-то отменены. Если при экспертизе безопасности старых трубопроводов исходить только из требования соответствия современным нормативным требованиям, то неизбежно придётся вывести из эксплуатации более половины нефтегазопроводов. Такой подход был бы неправильным. При экспертизе необходимо проверить соответствие трубопровода не по отдельным характеристикам, а по безопасности в целом с учётом всего набора факторов; при необходимости предложить компенсирующие меры безопасности: применить другие методы диагностики, скорректировать режим работы, выполнить ремонт и т.д. Конечно, это требует очень тщательных исследований с применением методов математического моделирования.

Развитие методов математического моделирования при экспертизе безопасности позволит повысить достоверность заключений и тем самым обеспечит эффективность управления безопасностью магистральных нефте- газо-продуктопроводов в течение всего срока эксплуатации, определять наиболее эффективные пути обеспечения их безопасности, не требуя в то же время излишних ремонтных работ. Учитывая большую суммарную протяженность магистральных трубопроводов, а также их роль в экономике страны, работы в данном направлении имеют важное народнохозяйственное значение. Исходя из этого была выбрана цель перед настоящей работой - разработка методологии экспертизы длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов на основе математического моделирования процессов в условиях изменяющейся нормативной базы и поставлены следующие задачи.

1. Анализ проблем экспертизы безопасности длительно эксплуатиую-щихся магистральных нефте-, газо-, нефтепродуктопроводов и определение перспективных направлений развития методической базы на основе математического моделирования процессов.

2. Разработка математических моделей прогнозирования безопасности магистральных трубопроводов на базе диагностической информации с учётом динамики процессов старения.

3. Совершенствование методики моделирования напряжений на сложных участках магистральных трубопроводов с учётом происходящих изменений.

4. Совершенствование методики моделирования тепловых полей при ремонте действующих трубопроводов с применением сварки.

Основой для решения данных задач явились труды отраслевых институтов (ИПТЭР, ВНИИСТ, ВНИИГАЗ), лабораторий и кафедр высших учебных заведений (УГНТУ, РГУНГ им. И.М. Губкина, ЮУрГУ), Центра технической диагностики «Диаскан», специалистов АК «Транснефть», АК «Транснефтепродукт», ОАО «Газпром», АНК "Башнефть" и других научных центров, работы ведущих ученых: B.JI. Березина, О.М. Иванцова, А.Г. Гумерова, P.C. Гумерова, P.C. Зайнуллина, K.M. Ямалеева, Х.А. Азметова, М.Х. Султанова, К.В. Черняева, И.Г. Абдуллина, М.В. Лисанова, и других. Кроме того, в работе использованы и обобщены данные о фактическом техническом состоянии магистральных нефтегазопроводов, опыт проведения экспертиз безопасности ряда магистральных нефтепродуктопроводов, результаты обследования аварий, результаты диагностики методами электрометрических измерений, внутритрубных и шурфовых обследований. В работе использованы аналитические, эмпирические и численные методы моделирования процессов, положения теорий вероятности и математической статистики, теории прочности и механики разрушения, теории тепловых процессов и сварки.

В процессе решения поставленных задач получены следующие результаты, представляющие научную новизну:

1. Научно обоснована ограниченность нормативно-формализованного подхода к экспертизе безопасности длительно эксплуатируемых нефтегазопроводов, неизбежность рассмотрения широкого круга факторов и особенностей, не получивших отражения в нормативной базе и требующих моделирования процессов на основе современных знаний из различных областей.

2. Разработана методика прогнозирования безопасности трубопроводов на основе статистической обработки диагностической информации с моделированием их изменения в процессе дальнейшей эксплуатации и с использованием нестандартных функций распределения случайных чисел. Методика позволяет повысить точность прогнозов за счёт возможности учитывать одновременно законы развития дефектов, динамику старения материалов, фактическое напряженное состояние трубопровода, погрешность диагностической информации с учётом используемых физических явлений, а также за счёт расширения класса функций распределения.

3. Разработана методика расчётного определения напряжённого состояния сложных участков трубопровода, использующая в качестве исходной информации результаты обследования их планово-высотного положения и параметры силового воздействия на трубопровод. Характерными особенностями методики являются моделирование взаимодействия трубопровода с грунтом в процессе эксплуатации и ремонта, а также итерационный метод поиска, позволяющие найти решение при произвольных сложных граничных условиях с любой необходимой точностью.

4. Разработана методика определения температурных полей в стенке трубы от воздействия сварочного источника тепла в процессе ремонта действующего трубопровода. За счёт итерационного поиска решения методика позволяет с заданной точностью моделировать тепловые поля при любых заданных законах теплообмена с окружающей средой и перекачиваемым продуктом, учитывать нелинейные процессы, в том числе зависимость теплофизических характеристик материалов от температуры.

5. Разработанные модели апробированы на ряде практически важных задач и изучен ряд закономерностей, в том числе:

- влияние точности исходной диагностической информации на прогноз безопасности;

- отличительные особенности напряжённо-деформированного состояния магистральных нефте- и газопроводов при их капитальном ремонте;

- влияние на температурное поле при сварке мощности источника, скорости сварки, интенсивности теплообмена с продуктом.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Разработанные модели и расчётные программы позволяют существенно расширить круг решаемых задач при экспертизе безопасности длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов.

2. Методика прогнозирования безопасности трубопроводов на основе статистической обработки диагностической информации с моделированием их изменения в процессе дальнейшей эксплуатации позволяет прогнозировать динамику изменения технического состояния трубопроводов и определять оптимальные объёмы и сроки ремонта.

3. Методика расчётного определения напряжённого состояния сложных участков трубопровода позволяет:

- выявлять перенапряжённые участки трубопровода;

- находить безопасные технологические параметры ремонта с выполнением земляных работ;

- оценивать реальную опасность обнаруженных при диагностике дефектов с учётом действующих напряжений.

4. Методика определения температурных полей от сварочного источника тепла позволяет выбирать безопасные режимы сварки при ремонте действующих трубопроводов.

На защиту выносятся:

1. Комплексный подход к экспертизе безопасности длительно эксплуатируемых магистральных нефтегазопроводов, основанный как на изучении их соответствия современным нормам, так и на моделировании реальных процессов, не получивших достаточного отражения в нормативных документах.

2. Разработанные математические модели процессов и полученные на их основе результаты, в том числе:

- по прогнозированию безопасности трубопроводов с использованием диагностического информационного массива с учётом динамики процессов старения;

- по определению напряженного состояния сложных участков трубопроводов с учётом произошедших изменений в грунте и силовых воздействий;

- по определению температурных полей в стенке трубы в процессе ведения сварочных работ на действующем трубопроводе с учётом особенностей теплообмена с перекачиваемым продуктом.

Результаты исследований использованы при:

- экспертизе промышленной безопасности магистральных нефтепро-дуктопроводов Альметьевск - Нижний Новгород, Кириши - Санкт-Петербург, Новки - Рязань;

- обследовании переходов магистральных нефтепродуктопроводов через реки Ока, Волга, Кама;

- анализе причин нескольких аварий на магистральных нефте- и газопроводах;

- разработке проектов капитального ремонта участков магистральных нефтепроводов «Дружба», НКК, УБКУА.

Результаты исследований использованы при разработке нормативных документов, регламентирующих методы оценки и обеспечения безопасности магистральных трубопроводов, в том числе:

РД 39-034-03. «Положение об организации сварочных работ при ремонте линейной части магистральных нефтепроводов»;

Инструкция по ремонту дефектных участков магистральных нефтепроводов с помощью удлиненных обжимных приварных муфт» (по заказу ОАО «Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы»);

РД 39 Р - 00147105-024-02. «Методика расчета напряженного состояния подводных переходов магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов при техническом обслуживании и ремонте».

Автор выражает глубокую благодарность коллективу Института проблем транспорта энергоресурсов, своим руководителям за неоценимую помощь в выполнении настоящей работы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Изучением механизмов физического и морального старения магистральных трубопроводов, а также причин ряда характерных аварий показано, что простое сравнение характеристик трубопроводов с требованиями действующих нормативных документов, как того требует современная система промышленной безопасности, недостаточно для формулирования объективного заключения. Экспертиза должна быть основана на прогнозе реальной безопасности с учётом динамики: изменения свойств материалов (металла труб и изоляции), развития дефектов, изменений на трассе, условий эксплуатации. Прогноз безопасности на различные сроки должен быть основан на математическом моделировании процессов, происходящих при длительной эксплуатации трубопроводов.

2. Разработаны математические модели и расчётные программы для прогнозирования безопасности магистральных трубопроводов, основанные на новых методах обработки массивов диагностической информации с использованием нестандартных функций распределения случайных величин. Это позволило существенно расширить возможности экспертизы и повысить точность прогнозов за счёт более полного учёта особенностей и динамики происходящих процессов, а также физических и конструктивных особенностей диагностической аппаратуры.

3. Усовершенствована методика расчётной оценки напряженно-деформированного состояния сложных участков трубопроводов на основе численного моделирования взаимодействия с грунтом и внешних воздействий с использованием итерационных процессов. Метод позволяет корректно описывать изменяющиеся граничные условия, за счёт этого существенно расширить круг решаемых задач и, как следствие, повысить качество экспертизы и безопасность трубопроводов. С помощью разработанной методики впервые количественно оценено влияние неправильно декларируемой погрешности исходной диагностической информации на результат экспертизы.

4. Разработана методика исследования температурных полей в стенке трубы действующего трубопровода при ведении ремонтных работ с применением сварки. За счёт использования итерационных процессов методика позволяет численно моделировать теплофизические процессы в стенке трубы и на его поверхностях, в том числе с учётом теплообмена с продуктом перекачки. Исследовано влияние важнейших параметров режима сварки на температурное поле в стенке трубы. Полученные закономерности позволяют определить допустимость выбранных технологий для заданных условий. Методика расширяет круг решаемых задач и позволяет существенно повысить качество экспертизы.

5. Разработанные математические модели реализованы в расчётных программах и охватывают важнейшие этапы экспертизы безопасности длительно действующих магистральных нефте- газо- нефтепродуктопроводов: прогнозирование безопасности с учётом динамики происходящих изменений, оценка напряжений на сложных участках, оценка безопасности различных технологий ремонта действующих трубопроводов, в том числе капитального ремонта с заменой изоляции и выборочного ремонта с применением сварки.

1.Г., Картавцева В.Ф. Цветные индикаторы температуры. - М.: Энергия, 1978. -216 с.

2. Абдуллин И.Г., Гареев А.Г., Мостовой A.B. Диагностика коррозионного растрескивания трубопроводов. -Уфа: Гилем, 2003. -100 с.

3. Абдуллин И.Г., Гареев А.Г., Худяков М.А. и др. Коррозионное растрескивание магистральных нефтепроводов // Сб. научных трудов "Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане". -Уфа: Гилем, 2003. -С. 150-161.

4. Андре Анго. Математика для электро- радиоинженеров. М.: Наука. 1967.

5. Андреева В.А. Теплообменные аппараты для вязких жидкостей. М.: Госэнергоиздат, 1961.

6. Аронов Р.И. Исследование условий взаимодействия трубы и грунта при продольных перемещениях трубопровода. Труды ВНИИстройнефть. М.: Гостоптехиздат, 1953.

7. Аронов Р.И., Камерштейн А.Г. Защемление трубопроводов в грунте и особенности их работы в районах горных выработок. Труды ВНИИстройнефть. М.: Гостоптехиздат, 1953.

8. Бабин Л.А., Быков Л.И., Волохов В.Я. Типовые расчеты по сооружению трубопроводов. -М.: Недра, 1979. -176 с.

9. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности, ползучести. -М.: Высшая школа, 1968.

10. Борисов Б.И. Защитная способность изоляционных покрытий подземных трубопроводов. -М.: Недра, 1987. -201 с.

11. Бородавкин П.П. Механика грунтов в трубопроводном строительстве. -М.: Недра, 1976. -226 с.

12. Бородавкин П.П., Синюков A.M. Прочность магистральных нефтепроводов. -М.: Недра, 1984. -245 с.

13. Бородавкин П.П., Таран В.Д. Трубопроводы в сложных условиях. М.:1. Недра, 1968. -304 с.

14. ВРД 39-1.10-026-2001. Методика оценки фактического положения и состояния подземных трубопроводов. М.: ОАО "Газпром", ООО "ВНИИГАЗ", 2001.

15. ВСН 006-89. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Сварка. -М.: Миннефтегазстрой, 1990. -216 с.

16. ВСН 51-1-97. Ведомственные строительные нормы. Правила производства работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов.

17. Воронин В.И., Воронина Т.С. Изоляционные покрытия подземных трубопроводов. -М.: ВНИИОЭНГ, 1990. 200 с.

18. Галлямов А.К., Черняев К.В., Шаммазов А.М. Обеспечение надежности функционирования системы нефтепроводов на основе технической диагностики. -Уфа: УГНТУ, 1998. -600 с.

19. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. -М.: Наука, 1965. -400 с.

20. Государственный доклад о состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр Российской Федерации в 2001 году. -М.: ГГТН РФ, 2002. -162 с.

21. Государственный доклад о состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр Российской Федерации в 2002 году. Сайт ГГТН РФ.

22. Гумеров А.Г., Гумеров P.C., Гумеров K.M. Безопасность длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводов. М.: Недра, 2001. -305 с.

23. Гумеров А.Г., Гумеров K.M., Давлетшина Ф.А. Исследованиетемпературы стенки трубопровода при заварке поверхностных дефектов // Обеспечение работоспособности сосудов и трубопроводов. -М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1991. -С. 28-43.

24. Гумеров А.Г., Зайнуллин P.C., Ямалеев K.M., Росляков A.B. Старение труб нефтепроводов.- М.: Недра, 1995. 218 с.

25. Гумеров И.К., Бажайкин С.Г. Расчёт технологических параметров сварки действующих трубопроводов при ремонтных работах // Материалы конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения». Уфа, ТРАНСТЭК, 2005. - С. 75-78.

26. Гумеров И.К., Рябов И.А., Галяутдинов A.A. Особенности оценки остаточного ресурса трубопроводов системы газоснабжения // Материалы конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения». Уфа, ТРАНСТЭК, 2005. - С. 116-119.

27. Гумеров K.M., Галяутдинов А.Б., Гумеров И.К., Габдюшев Р.И., Абдульманов A.M., Фаузетдинов P.M. Анализ аварии на магистральном газопроводе // Интеллектика, логистика, системология. Сборник научных трудов. Выпуск 11. Челябинск, 2003. С. 31-42.

28. Гумеров K.M., Гумеров И.К., Галяутдинов А.Б., Хажиева Р.Ф. Некоторые перспективные методы обеспечения надежности магистральных нефтепроводов // Безопасность труда в промышленности. 2000. - № 9. - С. 8-12.

29. Гумеров K.M., Гумеров И.К., Сабиров У.Н. Расчет напряжений на трубопроводе при осадке грунта после выборочного ремонта // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. -Уфа: ИПТЭР, 1995. С. 66-72.

30. Гумеров K.M., Ямуров Н.Р., Гумеров И.К., Ишмуратов Р.Г. Ремонт магистральных нефтепроводов с применением сварных муфт // Сварка и контроль. Итоги XX века. Материалы докладов конференции. -Челябинск, 2000. С. 156-158.

31. Гумеров K.M., Ямуров Н.Р., Гумеров И.К. Расчет механических напряжений и выбор безопасных технологических параметров при ремонте магистральных нефтепроводов. Учебное пособие. Уфа: УГНТУ, 2000,-111 с.

32. Даминов И.А., Сираев А.Г., Гумеров K.M. Устранение механических повреждений трубопроводов путем заварки утонений стенки // Сбор, подготовка и транспорт нефти и нефтепродуктов. -Уфа:

33. ВНИИСПТнефть, 1991. -С. 235-241.

34. Добронравов В.В., Никитин И.Н., Дворников A.JI. Курс теоретической механики. -М.: Высшая школа, 1974.

35. Емельянов JIM. О продольных напряжениях в подземных газонефтепроводных трубах. Вопросы добычи, транспорта и переработки природных газов. М.: Гостоптехиздат, 1951.

36. Ерофеев В.В., Шахматов М.В., Гумеров K.M. и др. Прогнозирование остаточного эксплуатационного ресурса труб при статическом нагружении в коррозионных средах // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. -1993. -№ 2. -С. 20-24.

37. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. Изд-е 2-е. М.: Машиностроение. 1968.

38. Зарембо К.С. Исследования работы подземных газопроводных труб. Вопросы добычи, транспорта и переработки природных газов. -М.: Гостоптехиздат, 1951.

39. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.

40. Инструкция по ремонту дефектных участков магистральных нефтепроводов с помощью удлиненной обжимной приварной муфты. Руководящий документ. АК «Транснефть», ОАО УСМН, 1997. - 74 с.

41. Клейн Г.К. Расчет подземных трубопроводов. М.: Стройиздат, 1969. -240 с.

42. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: Наука, 1968.

43. Комплексный технический отчет по диагностическому обследованию трубопровода ультразвуковыми и магнитными дефектоскопами. Трубопровод "Кириши С.Петербург". - Самара: ЗАО "Нефтегазком-плектсервис", 2004 г.

44. Курант Р. Уравнения с частными производными. М.: Мир, 1964.

45. Линевес Ф. Измерение температур в технике. Справочник. М.: Металлургия, 1980. - 644 с.

46. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. -М.: Наука, 1980. -536 с.

47. Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах. Руководящий документ. -М.: НТЦ «Промышленная безопасность», 1999. -92 с.

48. Михеев М.А., Михеева И.М. Краткий курс теплопередачи. М.: Госэнергоиздат, 1960.

49. Мороз A.A. Оценка технического состояния и остаточного ресурса нефтепроводов по результатам диагностики. Автореф. . докт. техн. наук. Уфа, 2003. -44 с.

50. Нейбер Г. Концентрация напряжений / Пер. с нем. под ред. А. И. Лурье. -М.: Гостехиздат, 1947. -204 с.

51. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. -М.: Мир, 1976.

52. ПБ 03-246-98. Правила проведения экспертизы промышленной безопасности. М.: Госгортехнадзор России, 06.11.1998.

53. Прохоров Н.Никол. Технологическая прочность сварных швов впроцессе кристаллизации. М.: Металлургия. 1979.

54. Разработка научных основ и создание системы безопасной и долговременной эксплуатации магистральных трубопроводов России /Черняев К.В., Фокин М.Ф., Шварц М.Э. и др. -М.: АК «Транснефть», 1999. -92 с.

55. РД 03-298-99. Положение о порядке утверждения заключений экспертизы промышленной безопасности. -М.: Госгортехнадзор России, 14.07.1999.

56. РД 08-120-96. Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов (с приложением). -М.: Госгортехнадзор России, 12.07.1996.

57. РД 09-102-95. Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России. -М.: Госгортехнадзор России, 12.11.1995.

58. РД 112.041-92. Инструкция на технологический процесс приварки отводного патрубка к нефтепродуктопроводу под давлением до 5,0 МПа. -М.: Роснефтепродукт, 1992. -47 с.

59. РД 153-39.4-061-00. Методика определения эксплуатационно-технических параметров соединительных деталей трубопроводов и паспортизация. -Уфа: Азат-2,2000. 74 с.

60. РД 153-39.4-035-99. Правила технической диагностики магистральных нефтепроводов внутритрубными инспекционными снарядами. -М.: АК «Транснефть», 1999.

61. РД 153-39.4-067-00. Методы ремонта дефектных участков действующих магистральных нефтепроводов. -М.: АК «Транснефть», 2000.

62. РД 153-39.4Р-119-03. Методика оценки работоспособности и проведения аттестации эксплуатирующихся магистральных нефтепроводов. -М.: АК «Транснефть», 2003.

63. РД 39-00147105-015-98. Правила капитального ремонта магистральных нефтепроводов. -Уфа, М.: Минтопэнерго, ИПТЭР, 1998. -194 с.

64. РД 39-00147105-016-98. Методика расчета прочности и устойчивостиремонтируемых линейных участков магистральных нефтепроводов с учетом дефектов, обнаруженных при диагностическом обследовании. -Уфа, М.: Минтопэнерго, ИПТЭР, 1999. -64 с.

65. РД 39-0147103-360-89. Инструкция по безопасному ведению сварочных работ при ремонте нефте- и продуктопроводов под давлением. -Уфа: ВНИИСПТнефть, 1989. -60 с.

66. РД 39-034-00. Положение об организации сварочных работ при ремонте линейной части магистральных нефтепроводов. -Астана: НКТН «КазТрансОйл», 2001. -101 с.

67. РД 39 Р-00147105-024-02. Методика расчета напряженного состояния подводных переходов магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов при техническом обслуживании и ремонте. Уфа: ИПТЭР, 2002. - 58 с.

68. Рекомендации по учету старения трубных сталей при проектировании и эксплуатации магистральных нефтепроводов. -Уфа: ВНИИСПТнефть, 1988. -29 с.

69. Решетов Д.Н., Иванов A.C., Фадеев В.З. Надежность машин. -М.: Высшая школа, 1988. -238 с.

70. Розанов Ю.А. Теория вероятностей, случайные процессы и математическая статистика. -М.: Наука, 1989. -313 с.

71. Рыкалин H.H. Тепловые основы сварки. Часть 1. М.: Изд-во АН СССР, 1947.

72. Савицкий Е.М. Влияние температуры на механические свойства металлов и сплавов. -М. Изд-во АН СССР, 1957.

73. СНиП 2.05.06-85*. Магистральные нефтепроводы / Минстрой России. -М.-.ГУПЦПП, 1997. -60 с.

74. СНиП Ш-42-80*. Магистральные трубопроводы. Правила производстваи приемки работ / Минстрой России. -М.: ГУП ЦПП, 1997. -65 с.

75. Таран В.Д. Сооружение магистральных трубопроводов. -М.: Недра, 1964.

76. Теория сварочных процессов. Под ред В.В. Фролова. -М.: Высшая школа, 1988. 559 с.

77. Технические отчёты по комплексному обследованию состояния изоляционного покрытия и степени защищённости от коррозии МНПП "Альметьевск-Н.Новгород". Самара: ОАО "Подводспецтранснефте-продукт", 2005 г.

78. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. -М.: Наука, 1972.-512 с.

79. Тухбатуллин Ф.Г., Галиуллин З.Т., Карпов С.В. и др. Обследование и ремонт магистральных газопроводов, подверженных КРН // Транспорт и подземное хранение газа. Обзорная информация. -М.: ИРЦ «Газпром», 2001.-61 с.

80. Федеральный закон о промышленной безопасности опасных производственных объектов № 166-ФЗ от 21.07.1997.

81. Федеральный закон о техническом регулировании № 184-ФЗ от 27.12.2002.

82. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике. Справочник. Под ред. Неймарка Н.Н . M.-JL: Энергия, 1967.

83. Флорин В.А. Основы механики грунтов. -М.: Госстройиздат, 1960.

84. Фокин М.Ф., Гусенков А.П., Аистов A.C. Оценка циклической долговечности сварных труб магистральных нефте- и продуктопроводов //Машиноведение. -1984. № 6. -С. 49-55.

85. Фокин М.Ф., Трубицын В.А., Никитина В.А. Оценка эксплуатационной долговечности магистральных нефтепроводов в зоне дефектов // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. Обзорная информация. -М.: ВНИИОЭНГ, 1986. -50 с.

86. Черняев К.В., Банков И.Р. Оценка остаточного ресурса магистральных нефтепроводов // Трубопроводный транспорт нефти. -1995. -№ 7. -С. 1216.

87. Черняев К.В., Васин Е.С. Система безопасной эксплуатации и продления срока службы магистральных нефтепроводов // Трубопроводный транспорт нефти. -1998. -№11. -С. 16-21.

88. Шабров Н.Н. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. -Л.: Машиностроение, 1983. -212 с.

89. Шорин С.Н. Теплопередача. -М.: Высшая школа. 1964.

90. Eiber R. Line pipe retains yield strength after long service // Oil and Gas J. -1980, 13.-P. 151-154.

91. Engen D., Jaarah M. Aging Canadian product line inspected internally // Oil and Gas J. 1999. Vol. 97, № 29, - P. 63-68.

92. Krasowsky A.J. and Pluvinage G. Minimal resistance of engineering materials to brittle fracture as predicted by local approach, Ibid. 1996. - P. 69-81.

93. Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines, ANSI/ASME B31G-1984. The American Society of Mechanical Engineers.

94. Public Inquiry Concerning. Stress Corrosion Cracking on Canadion Oil and Gas Pipeling. MH-2-95 Report the Inquiry. November, 1996. National Energy Board.