автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Разработка комплексной системы инструментального и метрологического обеспечения контроля качества трубопроводного строительства

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА им. И .М.ГУБКИНА

Г 5 ОД

• — На правах рукописи

УДК 622.692.4.07389(031)

ШКШОВ ВИКТОР НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЫ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО И МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ¡ЕСПЕЧЕНИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТРУБОПРОВОДНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Специальность: 05.15.13 - Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

г.Москва, 1994г.

Работа выполнена в Государстзенной академии нефти и газа имени ИМ ГУБКИНА и АО "РОСНЕФТЕГАЗСТРОЙ"

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор МАЗУР И.И.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор ТЕЛЕГИН Л.

- кандидат технических наук ВАСИЛЬЕВ Н.П. Ведущее предприятие - ССО "Центртрубопроводстрой", гМосква

Защита диссертации состоится" 28" июня 1994 г. в 10 час в ауд. 202 на заседании Специализированного Совета Д 053.27.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.15.13 "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ" при Государственной академии нефти и газа им.ИМГубкина.

Адрес 117917, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект,65

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАНГ им.ИМГУБКИНА . Автореферат разослан " " мая 1994 г.

Ученый секретарь

Специализированного Совета, У

доктор технических наук, профессор Г.Г. ВАСИЛЬЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы Одним из реальных путей перехода 'раслей топливно-энергетического комплекса страны на режим абилизации и дальнейшего развития на современном этапе шяется повышение роли нефти и газа в общем энергетическом шансе экономики. В этой связи первоочередной • задачей шяется полномасштабное развитие промышленной ¡фтегазовой инфраструктуры, включая системы 1гистральных промысловых и технологических убопроводов.

В свою очередь, развитие трубопроводного транспорта фти и газа в настоящее время обуславливает необходимость ализации объемов работ и инвестиций по следующим новным направлениям:

- освоение новых и реконструкция старых месторождений фти и газа;

- полная инвентаризация действующих трубопроводов и их конструкция в объемах по 20 - 30 тыс.км/год;

- сооружение крупных трубопроводных систем из новых гионов добычи нефти и газа (4-5 тыс.км/год);

широкое развитие разводящих сетей газо- и одуктопроводов для обеспечения как промышленных, так и ажданских потребителей (10-15 тыс.км/год).

Перечисленные направления в определенной мере ализовывались на предыдущих этапах развития народного зяйства, в особенности, при освоении новых месторождений строительстве крупных систем трубопроводов. Накопленный

80-е годы опыт строительства трубопроводов с рмативными показателями качества и надежности может

быть в полной мере использован для всех вышеназван направлений.

Характерными тенденциями развития трубопровод транспорта нефти и газа являлись: наращивание масшт: строительства и мощности сооружаемых трубопровод систем, а также смещение строительных зон в регионь сложными природно-климатическими условиями.

Указанные тенденции обусловили необходимость т приоритетных направлений совершенствов;

трубопроводного строительства, как повышение каче строительства, обеспечение гарантированной надежност экологической безопасности трубопроводных систем.

Формируемые показатели качества, надежности безопасности трубопроводов в значительной мере завися" научно-технического уровня проектных решений, применяе материалов и технологий строительства, а т организационных форм, обеспечивающих качество надежность при проектировании и строитель нефтегазопроводов.

Основная ответственность за гарантированное соблюд требований норм и проектов при строительстве лежит при на системе производственного контроля, его инструменталь и метрологического обеспечения.

Процессы интенсивного развития трубопровод строительства в 80-е годы характеризовались: увеличе протяженности трубопроводов, их диаметров и раб давлений; применением новых трубных сталей, изоляционн сварочных материалов, технологий земляных, свар< монтажных, изоляционно-укладочных работ, испытаний и д

Анализ этих процессов выявил неадекватность разЕ

истемы производственного контроля качества строительства рубопроводов возросшим требованиям к их качеству, адежности и экологической безопасности.

Эта ситуация в немалой степени обусловливала иачителыюе количество отказов и аварий на действующих рубопроводах и связанных с ними экономических и кологических потерь.

Неадекватность системы контроля качества строительства роявилась, прежде всего, в:

его недостаточной информативности, вследствие ерегламемтированной точности и достоверности;

слабой обеспеченности необходимых обьемов нструментального контроля, в частности, входного - для труб и 1атериалов, операционного - для земляных, подводно-ехнических, сварочно-монтажных, изоляционно-укладочных абот и приемочного контроля;

- неполном организационно-экономическом обеспечении

»

онтроля, в том числе, неукомплектованности специалистами и риборами, недостаточности финансирования;

- пра1сгическом отсутствии метрологического обеспечения онтроля в части методик измерений, поверок средств змерений, ремонтной базы и др.

Вышеизложенные обстоятельства потребовали постановки практического решения задач по разработке и созданию истемы комплексного инструментального и метрологического беспечемия производственного контроля в трубопроводном троительстве. В такой постановке до настоящего времени этой роблеме уделялось недостаточно внимания, что |бусловливало слабую нормативную обеспеченность |роизводственного контроля и, как следствие - его

недостаточную эффективность (пропуск дефектов строителы монтажных работ, отставание от технологического цик строительства, отсутствие управленческой функции - обрати связи).

Цели и задачи выполненых исследований состояли разработке системы комплексного инструментального метрологического обеспечения производственного контроля трубопроводном строительстве, позволяющей созда необходимые условия для строительства трубопроводов нормированными показателями их качества, надежности экологической безопасности.

Достижение указанной цели потребовало решения авторе рядат самостоятельных задач по основным направление развития и совершенствования нормативной базы инструментальных методов контроля, его организационнь форм и метрологического обслуживания.

Первое направление - системный анализ качест! строительства и надежности эксплуатации трубопровод« различных типов (нефте-, газо- и продуктопроводов), разнь диаметров, протяженности, сроков ввода и др., д] установления доминирующих конструктивных технологических факторов снижения надежности экологической безопасности трубопроводов.

Второе направление - анализ применяемых систем контро; качества на линейной части трубопроводов по этапе проектирования и строительства, а также изучение передово зарубежного опыта строительства аналогичнь нефтегазопроводных комплексов, позволивип

классифицировать показатели систем контроля во взаимосвя: с дефектностью трубопроводного строительства.

Третье направление - опытно-экспериментальные исследования технологических операций строительства и контроля по установлению взаимосвязей показателей технологической точности процессов строительства с параметрами производственного контроля и обоснованию критериев нормирования его точности и достоверности.

Четвертое направление - теоретические исследования, включавшие: статистический анализ параметров и показателей информативности контроля, разработку моделей точности и достоверности контроля, использованных в разработанных методиках нормирования точности и достоверности по этапам технологического цикла трубопроводного строительства, а также допустимых погрешностей измерений на рабочие параметры контрольно-измерительных операций.

Пятое направление - решение прикладных задач по инструментальному и метрологическому обеспечению контроля, включавших: разработку Технических условий на специальные средства измерений и контроля; создание усовершенствованных конструкций приборов и методик контроля; проектную проработку Передвижной лаборатории по комплексному метрологическому обслуживанию контрольно-измерительной техники в трассовых условиях.

Шестое направление - усовершенствование действующих структур отраслевых служб контроля и метрологического обслуживания, обеспечившее переход на прогрессивные организационные формы контроля с централизацией структур и использованием хозрасчетных отношений.

Седьмое направление - создание и развитие в структуре производственного контроля подсистемы экологического контроля и мониторинга в районах со сложными природно-

климатическими и геокриологическими условиями.

* * *

При реализации этих направлений в праю трубопроводного строительства их эффективность проявил в повышении объективности контроля и снижении уро пропускаемых контролем дефектов, снижен! непроизводительных затрат на этапах контроля и СМР, созда необходимых условий полного организационно-финансов обеспечения производственного контроля в заданных объём«

Научная новизна выполненных исследований. Впервы теории и практике трубопроводного строительства исследов и обоснована роль системы инструментальн производственного контроля, как фактора гарантированн обеспечения нормативных показателей и свой нефтегазопроводных систем на стадиях проектирования строительства.

При разработке вышеперечисленных направлений, авто| были также получены новые научные результаты:

- разработана система критериев и базовых показате инструментального контроля и метрологического o6ecne4ef

определяющая меру соответствия фактических показате формируемого обьекта - нормативным требованиям к нему;

- установлена характерная для трубопроводного строите ства, соизмеримость значений фактической технологичес точности строительных процессов с суммарнь погрешностями процессов контроля;. на этой осн разработаны принципы и методики нормирования рабо параметров инструментального контроля с учетом фактичес значений параметров технологической точности процес трубопроводного строительства;

- предложены методы определения эффективного диаметра

отклонений торцов труб диаметром от 820 мм и выше,

»еспечивающие гарантированную сборку стыков труб жьшого диаметра в пределах допустимых отклонений;

- обоснована возможность использования унифицированию методик нормирования технологической точности и етрологического обеспечения технологических процессов -роительства для решения задач экологического контроля на ;ех этапах жизненного цикла нефтегазотранспортных отехнических систем.

Практическая ценность. Результаты исследований и азработок легли в основу комплекса нормативно-технических и етодических документов и материалов по вопросам:

- организации и методики выполнения измерений при роизводстве подводно-технических, подготовительных, змляных и сварочно-монтажных работ [35, 36, 39,41];

- нормирование технологической точности и допустимых огрешностей на всех этапах строительства трубопроводов [39, Э, 43];

- метрологической и экологической экспертизы нормативно-эхнической, конструкторской и технологической документации >6, 38];

- организации и проведения экологического контроля на тапах строительства и эксплуатации трубопроводов в сложных риродно-климатических условиях [42, 44]. езультаты исследований нашли отражение в отраслевых елевых комплексных научно-производственных программах:

по метрологическому обеспечению строительства магистральных трубопроводов;

по экологическому обеспечению нефтегазового

строительства.

Разработан проект "Передвижной лаборатории метрологического обслуживания" (ПЛМО) комплекса приборов и средств контроля в трассовых условиях трубопроводного строительства.

Внедрены в строительных организациях отрасли прогрессивные организационные формы централизованного контроля качества строительства (Объединение "Обьтрубопроводстрой", трубопроводостроительные тресты: "РязаньТПС", "ЩекинТПС"; "СеверТПС", "КогалымТПС" и др.).

Суммарный экономический эффект от внедрения основных результатов исследований и разработок составил (в ценах 1991 года) 18,3 миллиона рублей (в том числе, в доле автора экономический эффект составил 3,65 млн.рублей).

Апробация работы. Основные положения и результаты выполненных исследований и разработок доложены автором и обсуждались на:

III Всесоюзной научно-технической конференции "Метрологическое обеспечение народного хозяйства" (г.Таллинн, 1982 г.);

Всесоюзном совещании "Роль стандартизации в повышении технического уровня и качества продукции нефтегазовых отраслей промышленности (г.Мурманск, 1985 г.);

- I Всесоюзной конференции "Экология нефтегазового комплекса" (г.Надым, 1988 г.);

- Международном симпозиуме "Геокриологические исследования в арктических районах" (г.Ямбург, 1989 г.);

- Международной конференции по арктическим технологиям (г.Анкоридж, Аляска, США, 1991 г.);

- на секции Ученого Совета ВНИИ по строительству

истральных трубопроводов (ВНИИСТ, г.Москва, 1987 г.);

I

- ведущем предприятии ССО "Центртрубопроводстрой" осква, апрель, 1994 г.).и др.

Публикации: По результатам выполненных исследований Зликовано 44 печатных работы, включая: 2 книги, 6 брошюр, статей, 1 авторское свидетельство, 10 нормативно-1ических документов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

По мере развития науки и практики трубопроводного »ительства неуклонно повышается роль информационного :печения процессов •• строительства и эксплуатации ¡опроводов в отношении соответствия показателей гического состояния с возросшими требованиями к качеству жительства, надежности и экологической безопасности ¡опроводов в эксплуатации.

Изложенные в работах автора результаты исследований и аботок за период с 1980 по 1991 годы охватывают теорию и тику повышения результативности производственного роля трубопроводного строительства за счет разработки

I

нативно-технической базы идентификации формируемых и нных параметров и показателей трубопроводов, оляющей обеспечивать своевременные информационно-вленческие решения, направленные на создание жонадежных трубопроводных комплексов. Доведенные исследования и разработки по шулированным направлениям в совокупности охватывают емную методологию эффективного решения проблемы аботки инструментального и метрологического обеспечения

f

контроля качества строительства трубопроводов.

Первое направление исследований посвящено системному анализу показателей качества строительства во взаимосвязи с характеристиками надежности и экологической безопасности трубопроводов различных типов в эксплуатации и при испытаниях [1; 14; 18; 21; 23; 27; 37].

К основным нормативным показателям надежности и экологической безопасности трубопроводов, оцениваемым ретроспе1ггивно по статистическим данным их состояния (отказов) в эксплуатации и при испытаниях, относятся: уровень фактической дефектности трубопроводов и частота отказов, в сопоставлении с причинами их появления [4;14].

Анализ динамики отказов при испытаниях трубопроводов (Рис.1) по причинам дефектов строительно-монтажных работ (СМР) свидетельствует об относительно устойчивых характеристиках отказов, что обусловлено наличием периодически повторяющихся типовых дефектов,

—х---количество отказов —*---частота отказов —И— - в "/о к общему числу отхззоо

Рис.1 Анализ отказов трубопроводов в процессе испытзмий по дефектам СМР.

невыявленных (пропущенных) на этапах контроля качества. Аналогичные характеристики были получены автором по динамике отказов по причинам невыявленного брака СМР на трубопроводах в ранних стадиях эксплуатации (первые 3-5 лет эксплуатации).

Анализом были охвачены магистральные трубопроводы и их участки, законченные строительством и введенные в эксплуатацию с конца 70-х годов до середины 80-х годов включительно.

Проведенная классификация невыявленных контролем дефектов СМР позволила установить доминирующие причины отказов на различных технологических циклах строительства (земляные, сварочно-монтажные и др.). В частности, по подготовительным и земляным работам (Табл.1) доминирующими фактороми являлись невыявленные дефекты:

- обрушения и оплывы стенок траншей до укладки трубопровода - 41 %;

отклонения геометрических размеров поперечного профиля траншеи - 22 %;

- недостаточная мягкая подсыпка и некачественная мягкая засыпка уложенного трубопровода после укладки - 28 %.

Таблица I

КЛАССИФИКАЦИЯ ННДОВ ДЕФЕКТОВ ТРАНШЕИ ПО ПРИЧИНАМ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ

(ното I онитглышг к земляные работы)

Вероятные причины лсфек'юи Колнчест по лефек'гов по килам, %

Наименование ■фИЧППЫ к *7о 11елоста1 ом- пая глуйи на 1 раннн-н Перезаглуб-ленне-1 рашнеи Заужение ширины 1 ранншн но лну Нелостаточ ное ушпре- нне на поворотах и для балласт проикн Неровности ДНЯ зрашнен

Слабый 1еолезнческнИ кшггрлль 51.5 ¡4.8 21,5 2,3 4,3 0,6 . • | -

Гытье траншеи в залел 14,1 17,3 и 3,6 2,1 -

Нарушение проекта 7,4 3,5 - 2,7 1,2

Нарушение технологии произволстпа работ 12,3 4.8 3,2 2,0 1.6 0,7

Неправильная разбппка трассы в натуре 2,8 1,3 0,9 0,2 0,4 1!

Слабы» операционный контроль за работой механизмов 3J 1,6 0,1 0,6 1,4

Другие причины 6,2 2,1 1,8 1,3 - 1,0

I'I

Доминирующие невыявленные контролем дефекты CMP был1 также определены автором для сварочно-монтажных, очистны) и изоляционных, балластировочных и подводно-технически; работ.

Установленные доминирующие группы дефектоЕ обусловливают значительную составляющую суммарной ущерба от отказов трубопроводов, что является факторам1 повышенного экологического риска на ранних стадиях и> эксплуатации (Табл.2).

1 аСлнпа 2

ЯЦН'МИ I'AIIIIIIX OIKA lllll III >{ 11 'I > ] П|1Ы\ ll'VIIOllI'dllOJlOI!

ПОКА IAI1 ЛИ МЦК|'1,А ИМ'П.ППИтДМ l'AJOlll'OIIOJll.I

19X2 1 «J«(. |Ч'Ю 1482 19R(í 1990

Общая частота "ранних" ( la первые 5лег эксплуатации) о тказов, un/1000 км, я а .ч.: - частота отказов ito ninrimie брака CMl'riipoii)iiiciiiioiu котттрцлем - частота отказов по причинам брака материалов (з р> бы, соелншгглгг&лн), пропущенного ВХОЛ11Ь1М КОМ 1 |10 1СМ 10.0 10.0 м 1.1 2,1 2.1 1.1 1.4 3,4 1,8 3,1 1,4 1,4 2,7 1,3 1,2

llniepn raía, млп.мК.м 11,8 10,8

Заменено тр) (Í, н.м. 120 11» ')2 1791 520 490

[Зремя,затраченное на лпквнлацню отказов, час I28S 7 (VI 740 2 Mí 1680 1420

Срелнее время на лпкинлащпо олноч) отказа, час 75,5 1,2.7 75,5 46,4 43,2

При систематизации результатов анализа и обобщении факторов снижения надежности и экологической безопасности трубопроводов автор опирался на труды известных отечественных и зарубежных ученых и специалистов, среди них: Березин В.Л., Бородавкин П.П., Гумеров А.Г., Мазур И.И., Молдаванов О.И., Иванцов О.М., Расщепкин К.Е., Рождественский В.В ., Телегин Л.Г., УУ.М.Басктдег (США), РЖСгШИэ (Канада), Ми БИеп (КНР) и др.

Используя традиционные концепции и расчетные методы анализа надежности трубопроводов по различным критериям их отказов, изложенные в трудах вышеперечисленных ученых.

автором, наряду с этим, изложены методологические принципы анализа надежности по критериям возможных дефектов СМР. Под возможным дефектом СМР, проявившимся при испытаниях или эксплуатации и обусловившим отказ трубопровода, понимается отклонение любого нормированного показателя за пределы регламентированного допуска. i

Мера этого отклонения определяет вероятность возможного отказа (Ро) по причине невыявленного дефекта:

Ро =Р

х >XN +Д

в

хм.

x<xN-An\ * Х!А, (1)

где: Xn - номинальное'значение контролируемого параметра СМР; А в , Л ц - соответственно, нормированные верхнее и нижнее допустимые отклонения; f(x) - плотность распределения контролируемого параметра, определяемая по результатам

анализа закономерностей распределения его фактических

■ i

значений.

Вероятность отказа Ро, как показателя надежности трубопровода на ранних стадиях, еще не определяет количественную характеристику потока отказов по тому же фактору, но является мерой возможности отказа, вследствие недостаточной выявляемости контроля.

I .

Анализ показал, что отказы на трубопроводах на ранних стадиях в значительной мере функционально связаны с невылвлонными контролем дефектами СМР, поэтому необходимо было провести самостоятельный цикл1 исследований самих систем контроля качества с точки зрения лх информативности и эффективности.

Второе направление исследований содержит анализ

г

применяемых систем контроля качества строительства на линейной части трубопроводов по этапам проектирования и строительства. Это направление связано с предыдущим анализом, так как охватывает за тот же период исследований другой (информационный) аспект качества строительства трубопроводов и их надежности в эксплуатации [1, 3, 4, 10, 12, 13, 14, 20, 22, 24, 26, 32, 36, 39].

Сравнительная характеристика информативности и эффективности систем контроля осуществлялась по критериям полноты и достоверности контроля на основе действовавшей отраслевой документации. Комплекс отраслевых нормативов (СНиП, ОСТ, ВСН, РД и др.) по контролю качества земляных, сварочно-монтажных, изоляционно-укладочных, подводно-технических и других работ включал более 120 контролируемых параметров. Изучение этой нормативной базы показало (Табл. 3) недостаточную проработку вопросов нормативно-технического обеспечения контроля качества по таким показателям, как: количество измеряемых параметров; количество параметров,

НЧШКШ, НОРМ М 1ШШ1Ш II ИЛ1ШЧИ КОК1

ом (1м чмшя кош голи пи ппдлм гмин

Паммемпи.мшс пика июлем ¡1.1,110 11.10 (иаро-мю- (»•НИ 1 Поли 1 ехнн н'ские |.д;|;и -Ш|Н1 ■ые Пс11|.1 »ни»

1 1с<»П\, Ммгг 1 Нпшч. Мм 14! Мшбъ Имп'|. Ш-пбч. Имем. Пе<н1\. Мтч-1. ПооГ.х 1мсг

Кол 1С1СС1 110 II ]МС|)МГМ. нэ|»амс1 рои (ни лине 1 • «утщиим норма гмн.)/7< 100 44 |Ш> 100 100 100 'К 100 411

КОД И Ч ГС | IIО К (МП |ЧЧ1И|1) смпарамецши, «пит-иечеипмх мспиими н с|)глс1 нами.% 10(1 1<Ш 'К 1Ш1 40 100 КО 100 м. 100 7>

Килнчестио срслс!" н шгреним, кон 1 роли и нпшппни (ни )|);«к'| им. помсикла! у|>с кик 1 |>о-лм|1)ем|.1\ пирам« • |>. 10(1 40 100 100 100 71 1011 10 1110 70

пропет, ¡шшманшнии »СИМ | |)(1ЛМ 1 СХ1ШЛМ1 И •иг 1.их |||)1>|Ц*ган1,</( 'М1 <1 5И «»« И 111 (1 КО 10

обеспеченных методами и средствами измерительного контроля; количество технических средств измерений и контроля по фактической номенклатуре контролируемых

шетров и др. Проведенные ""автором исследования золили повысить уровень нормативно-технического обеспе-1Я контроля по вышеназванным видам СМР [35, 36, 38]. Задачами нормирования и организации контроля качества »опроводного строительства занимались отечественные и 'бежные ученые и специалисты: Андрианов В.Р., Борисенков Бородавкин П.П., Васильев Н.П., Глазов Н.П., Молдаванов

■ • I

, Остров Э.Е., Притула В.В., Телегин Л.Г., Хакимьянов P.P., own (США), R.A.Kreig (США), T.Stagg (Великобритания), issen (Канада), M.Fukuda (Япония) и др. Методологические иципы и прикладные решения в трудах вышеперечисленных 1ых, а также выполненные исследования ' по зршенствованию нормативно-технической базы контроля л возможность автору провести углубленный анализ шьтативности инструментального контроля по этапам работ -частках сооружаемых трубопроводов: "САЦ,1-1У", "Сургут -оцк", "Пермь - Альметьевск", "Уренгой - Ужгород" и др. В частности, при анализе информативности контроля, были 1н0влены распределения удельных весов объемов юлняемого на трассе контроля по этапам его проведения дной, операционный, приемочный) и по видам работ (Рис.2).

традиционных систем контроля была выявлена инирующая роль приемочных этапов по объемам вляемого брака и слабая выявляемость на этапах входного 1ерационного контроля. Указанные обстоятельства приводят ¡оправданно завышенным непроизводительным затратам и пичению "риска заказчика" - вероятности не обнаруженного гролем брака CMP. ;

Цикл исследований информативности и эффективности тем контроля [3; 4; 5; 13; 17; 18; 24; 26] включал также анализ

; И ' Л:

\

ion

— м .U

Э1Л11ЫК01ПР0ПЛ

ЯТЛИЫ К01ПГ0ПЯ

ЭТАПЫ К01ПГ0ПЯ

ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ

СПАРО' II10 MOIПЛЖИЫЕ РАБОТЫ Ш0ЛЯЦИО1II10 - УКЛАДОЧНЫЕ РАБОТЫ

I • П КОЛ МОЙ, II - ОИГрЛЧИОМИЫЧ, III - приемочный Рчс2 Гаспр»/\СItCHItC oCu.fUQH ИНСЦ'уУЛСШЗЧиМОЮ I.OK ¡¡I'llin HQ Э1.\тм ГГО ГС/'ОИСДГЖШ

и оценку показателей: производительности контроля, < технической оснащенности, состояния средств измерений контроля, квалификации персонала, трудозатрат, стоимос контроля и других показателей, влияющих на результативное производственного контроля. Некоторые показатс сравнительной эффективности контроля по видам ра(

- . Таблиц

приведены в таблице 4.

!lOKA iAtVJMI ЭФФККМП!1 ЮГ 1H/K0II П'ОЛЯ КАЧКСП1А

п'ушттш/лпшпптпшьми-тл штпдлм глин

ППДМ I'AliO Г

П<1ЛМШ1111иСЛЫМ.1С II 1СМ11ЯП1.1С t'llilJKI'IIIO - МПНТЛЖ11МС О-шстпмс и inn л н 1 I (i I [ 1 п. [ г

1]0ДШ1Л110 - ICXMIPICCKIIC

к нпрманишы

<-5

Л5 . 5(1

lli(Mi]ialf/it-iinrib

кмПп|||)>||||<|Г|

It ГИЛПШМОli

(|ф||<-мп>|||ыГ|)

'le'liinrtb. Km (HO Hill 2-Ы1 Ш1

0.2 -(U 0.4 - 0.7 0.3 - 0.5

I'lICK Taitifmica

1.Я - 2.7S

5.0-65 2.75-5.0 2.5 - 4.(1

Анализ эффективности системы контроля позвог установить взаимосвязи формирующих факторов систе инструментального и метрологического обеспече» производственного контроля трубопроводного строительств;

>'

кже обосновать необходимость разработки специальных щелей и методик расчета оптимальных целевых структур струментального и метрологического обеспечения контроля чества.

Сопоставление общих принципов формирования систем нтроля качества трубопроводного строительства . в гчественной практике и за рубежом показало, что высокие казатели эксплуатационной надежности и безопасности алогичных зарубежных трубопроводных комплексов во огом обусловлены более высоким техническим уровнем ггрументального контроля, его метрологического 1'и ■анизационного обеспечения [3,4,14]. > у

Объективная оценка результативности инструментального ггроля реализуется путем использования аппарата юятностного анализа информативности и теории точности лерений. Интегральный показатель результативности ггроля имеет вид [1]:

11

¡п 1 Рла Рн.о.1 (2)

где: ГЧ т|П - наименьшая вероятность принятия правильного ления при контроле; Рло , Рн.о, - соответственно, безусловные оятности того, что проконтролированный и в ютвительности пригодный к эксплуатации объект знается непригодным, а в действительности непригодный к плуатации объект - пригодным.

На показатели результативности большое влияние зывает критерий "полноты" контроля О:

С

е=(1. р «'Фо - р), ■■■!'

где: М - число контролируемых параметров объекта; N - общее число параметров объектов, предусмотренных норма-тинными требованиями на контроль; Р = Рм • - вероятность положительного исхода контроля, т.е. признания контролируемого объекта пригодным к применению.

Для раскрытия физической сущности показателей результативности инструментального контроля и с целью последующего их нормирования необходимо исследовать, кроме вышерассмотренных критериев, связанные с ними показатели метрологической надежности рабочих средств измерений, а также характеристики точности и достоверности контроля. Такие исследования включали не только использование аппарата статистико-вероятностного анализа баз данных состояния систем контроля, но и потребовали специальных опытно-экспериментальных работ по оценке информативных свойств как собственно технологических процессов строительства, так и операций контроля.

Третье направление исследований включало опытно-экспериментальные исследования в трассовых условиях технологических операций трубопроводного строительства и контроля качества с целью выявления взаимосвязей показателей технологической точности процессов строительства с параметрами достоверности измерительного контроля и обоснования критериев их нормирования [4, 8, 9 , 12, 13,19, 20, 25, 28, 32, 34, 39, 40, 43].

Для установления ф; 'ических соотношений (¿лТ/Аи] , где: Дт - отклонение формируемого параметра техпроцесса, а Ди - суммарная погрешность оценки данного параметра, проведены измерения в трассовых условиях строительства трубопроводов большого диаметра:

21 ' .

' г

1. По формированию и контролю геометрических эраметров траншей для трубопроводов диаметром 1020мм и (20мм при разработке роторными и одноковшовыми (скаваторами с использованием как рабочих, так и образцовых эедств геодезического контроля.

На рис. 3 приведены гистограммы распределения гкпонений параметра "черной отметки" дна траншеи при пользовании экскаваторов ЭТР-254 и 30-5015, позволившие пределить зоны практического технологического рассеивания ^метрического параметра, а в дальнейшем установить »аимосвязь с технологическим допуском на параметр и грейти к обоснованию суммарной погрешности измерений энного параметра [12,13,43];'

2. Проведено экспериментальное исследование ^фективности контроля сборки торцов труб диаметром 1420мм

стык перед электроконтактной сваркой (операция, /щественным образом влияющая на качество сваршого

зединения). Автором была предложена методика измерений

>' »

зраметров торцов труб диаметром 1420мм для трассовых ;ловий и расчета фактических значений Дт и Ди [19,34].

Методика содержит расчетные формулы для определения ^ммарной погрешности смещения центрирования [Рис. 4]

I ■ г

эедложенного средства измерений [34]. При 1420мм и

зальности СО =0.005-0.03, центр измерений трехопорного ггройстрва лежит в пределах окружности с максимальным здиусом:

и

пах

" Оп 1!

пах 1П Л Сшах =ООс =---

4

А<Гс? <035 | (4) длина опор устройства постоянна и равна

|Нтр)пр

п(Днтр)

отмего» пцбчш ггшш! Днщ

п(Дв)

Вном.

6) ЭТР 253 - п<09фш«1

ы грхшем по йхУ'

■Л.

' Нтр

| Л ко»»

(Нтр^тр

п( Нтр)

"Тср

В) ЭО Ь015 - гмспкрмм огелочичи отмггас гпуфнпы траншем Нтр:

I п(Ав)

В ном

П ЭО 5015 - гетофич» ОШШШИ Ц«1М1М ФЧШМ1 по дну Д •

А нооп.

О

20

21

14

10 В

О

о

Рис. 3 Гистограммы распределения отклонений параметров "черных отметок" (Нтр) и ширины траншеи по дну (Втр) для: А) и Б) роторного экскаватора ЭТР-253; В) и Г) одноковшового экскаватора 30-5015.

Рис. 4 Расчетные схемы лля определили суммарной погрешности • смещения центраизмеритепыго/оупройсгеа Дг.

^ _/)тах 111111 _-Р/У

4 ~ 2

А (О <0-3 , (5)

Некоторые результаты экспериментов и расчетов, приведенные в таблице 5, показывают, что погрешность измерений Ати параметров торцов труб удовлетворяет требованиям Ати « Атт , где: Дту технологические допуски на сборку стыка. _______

Таблица 5

ОПРЕДЕЛНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ ОСЕЙ ЭЛИПСА ТОРЦЕВОЙ ОБРАЗУЮЩЕЙ ТРУБЫ

Коэффициент овальности, Полуоси элилса, мм ==0гаах/2 Ь=0т1п/2 Смещение уегпра измерении, мм га ГЬ Длина о пор, I, мм Погрешность измерения осей элилса, мм а-а Ь-Ь

0.005 697.7 6943 1.7 1.7 695О 0.002 00002

0.01 6995 6925 35 3.4 696.0 0X12 0.02

0.02 703.0 689.0 7.1 6.8 695Э 0.07 0.07

0.03 706.4 685.6 ЮЛ 10.1 6957 0.16 0.15

_ _ _ - - - - -

0.10 730Я 6612 38.4 31.4 1925 1.82 1.65

Г

Обобщение результатов многочисленных опытно-экспериментальных наблюдений показало, что в большинстве случаев в техпроцессах трубопроводного строительства имеет место соизмеримость нормативных значений технологических допусков Дтт с суммарными фактическими погрешностями измерений ЛтИ при выполнении контрольных операций в трубопроводном строительстве, т.е.: 1 < Дт / Ди < 5, что обуславливает высокую вероятность отказа второго рода.

По известным значениям нормативного допуска измеряемого параметра и инструментальной погрешности средства измерений предложена расчетная зависимость для определения максимальной допустимой суммарной погрешности контрольно-измерительной операции

Д и = Км -АN Ди = Дсй+Дми

Где: Км - коэффициент метрологического запаса, отражающий запас по точности контроля, т.е. меру превышения технологического допуска Ау над суммарной погрешностью Дц;

Д|д - величина регламентированного технологического допуска на формируемый и контролируемый параметр;

Дси и Дмн - соответственно погрешности средства измерена и методики выполнения измерений.

Коэффициент метрологического запаса Км характеризует достоверность контроля (вероятности ошибок первого Р| * второго Р|| рода). Принимая справедливость нормальны) законов распределения отклонений от технологически; допусков и погрешностей измерений в процесса: трубопроводного строительства получена взаимосвязь (см Табл.6) Рц(Км).

злвисимоаь rn = i(KM)

Таблица 6

...низ U.90 ma 2-25 273 3.10 3.85 1.30 4.75-

r,1 ..0jU5 0.10 0.20 ll^'j 6.30 0.35 0.10 0.15 050-

Выполненные опытпо-экспориментальные исследования дали возможность перейти к разработке методологии нормирования параметров точности и достоверности шк:I [jyivicM11гип>1 (ого контроля, ии взаимосвязи с показателями технологической точности процессов трубопроводного строительства.

Чемдертое направление исследований составили тоорошческии проработки, включавшие разработку на основе стшстчиского анализа информативности контроля, моделей ею 'i очное гн и достоверное!и, а также расчетной методики определения допустимых Суммарных погрешностей измерений формируемых рабочих параметров трубопроводного строи юльства [5; У; II; 12; 13; 15; 22; 25; 33; 40; 43]. Проведенные исследования распределений технологических омшопепий и ошибок инструментального контроля позволили установим, в конечном результате зависимости вероятности (Ртг) нахождения технологического параметра в пределах норма шипого допуска и вероятности (Рти) нахождения суммарной погрешности измерений в пределах регламентированных значений:

X Хп

lJn = (fix^clx + Ifix^dx

Xll Xn

p.,

X +co

щ jXx^lx + \f{x«)clx

Xn

- oo

1>т, -I-Hm

у

Однако, в граничных областях нормативного допуска [Хн] » [Хв] распределений плотности вероятности (Р-гг). при реальны; измерениях (контроле), возникают зоны неопределенное™ принадлежности полученных результатов измерений: к зон« нормативного допуска (зоне "годности"), или к зоне вн< нормативного допуска (зоне "брака"), в связи с тем, чте распределения плотностей вероятностей погрешносте* измерений (Рти) "взаимодействуют" с плотностям! вероятностей (Р7-7-). Эти зоны неопределенности вокруг [Хн] I [Хв] характеризуются вероятностями: Р| - ошибок контроле первого рода, когда истинно годный результат признаете* браком, и Рц - ошибок контроля второго рода, когда истиннс негодный результат признается годным (т.е. пропущенный контролем брак), которые отпределяются как:

Р, =Р<

Ри =Р'

Хн <Хп <Хй| Хн >хщ >Х1}\

Хн >хп >Хв

(8)

[X// ^Хщ ^Хд] Тогда вероятности результатов контроля

получения истинно достоверны: (Рдк) и истинно недостоверны:

результатов контроля (Рдк) выглядят следующим образом:

Рдк -

Хн^хц -^Х/

ш

+ Р

Хн > Л 7/ Хп > Хш >Хп

Рндк = (Р| + Р||)х + (Р| + Р||)х,

Рдк + Рцдк = 1

>

(9)

Совместное решение систем (7) и (9), описывающих с позиций процессов формирования и измерений, а также, оценки результатов измерений, одно и то же состояние контролируемого параметра, послужило основой для получения интегральной зависимости (приведено только для верхней границы нормативного допуска Хв):

Принимая закон распределения плотностей вероятностей измеренных значений Хи контролируемого параметра в зонах неопределенности вокруг Хн и Хв (рис.5) близким к нормальному, а распределения плотностей вероятностей погрешностей измерений для нормированных методик выполнения измерений также описываются нормальным законом, имеем:

с1х

. (10)

1 (х„г т 2

е 2

и

>

и

Г»«с.5 Гасчепи» с* с мл дня ог<(сд г лигнин пеггсчжост омшбик исрпого (Р|) и аюрого (1*21 родл.

Числениое решение системы (11) для значений Рндк<0,025 и Кт < 0,5 реализованы в виде:

(Рид =

0.050407 Км 0.151220 (1- 2 кт)

(12)

что позволило связать для практических расчетов соотношения коэффициентов технологического запаса Кт и метрологической точности Км соотношениями:

КЛР1!шх) =0-5~

' (13)

Км(РпАшх) =3(1- 2 Кг)

Указанные соотношения позволяют с одной стороны -нормировать Км по реальным характеристикам технологических процессов, а с другой стороны • оценивать показатели информативности и достоверности применяемых методик измерений и контроля.

Экспериментальные исследования и теоретические предпосылки дали возможность автору разработать унифицированную методику нормирования технологической точности и точности измерений (контроля), получить в итоге численные значения допускаемых погрешностей измерений (контроля) по всей номенклатуре контролируемых параметров трубопроводного строительства. Расчетное обоснование допускаемых погрешностей измерений Д u max осуществлялось с учетом соотношений (13), по системе:

А л1 —Хц~ Ха

^ (14)

А.......

Хв

Таким образом, были установлены области нормирования точности измерений (контроля) для их основных видов, применяемых в производственном контроле трубопроводного строительства (рис.6), исходя из заданных значений вероятностей Р|| или "риска заказчика".

.....Ри, %

7.0

6.0 ГРЛНИЦД НОРМИРрО*Н)1Я

5.0 \ х

'..0 ОБЛАСТЬ НОРМИРОВАНИЯ точЛостТП^мгРЕниЕГ"'

3.0

2.0 у/

1.0 Км

0 02 0.4 0,6 0,8

в

Л - геодезический контроль. эпектроизмеренил; Б - гидроакустический контроль, лине иные и угловы» измерения, измерения массы, счпы. давления;

В - дефектоскопический контроль, индикаторы, шаблоны, измерение излучении.

Рис.6 Области нормирования точности измерений К^«Г(Рц) при производственном контроле в трубопроводном строительств

В таблице 7 даны примеры полученных расчетны> погрешностей измерений Д итах по выборочной номенклатуре контролируемых параметров трубопроводного строительства.

Таблица 7

ПОКАЗАТЕЛИ НОРМИРОВАННОЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

Наименование контролируемого параметра Пределы измерения т!п тах Суммарная погрешность измерения %

Глубина траншеи, м 1,0 10,0 2,0

Ширина траншеи по низу на прямолинейных участках, м 1,0 3,0 5,0

Дефекты поверхности стенки трубы, мм О 5,0 10

Угол скоса кромок под сварку, град. 20 35 5

Зазор между кромками стыкуемых труб, мм 0,5 4,0 5

Сила сварочного тока,А 50 1000 3

Ширина шва, мм 5 50 4,0

Высота усиления шва, мм 1,0 5,0 10

Смещение кромок после сварки, мм 0 3,0 10

Наружные дефекты шва (глубина), мм 0 1,0 10

Длина непровара, мм 0 150 5

Сплошность покрытия (величина испытательного напряжения при искровой дефектоскопии), В 2х103 25х103 10

Прилипаемость покрытияН/м 1,5х102 5,0х102 10

Сила тока в цепи труба-земля для изолированного трубопровода, А 0,5х10-3 20 5

Разность потенциалов труба-земля, В 0,5 10,0 3

Величина испытательного давления, МПа 0 40 1

Величина утечки при гидравлических итытаниях трубопроводов, м/ч 0,1 10

Сопоставление проведенного статистико-вероятностного анализа надежности трубопроводов по базе данных о "ранних" отказах, по причинам пропущенного брака СМР качества, позволило установить закономерности влияния уровня информативности контроля при строительстве на показатели работоспособности трубопроводов при их испытаниях и эксплуатации от объемов контроля (рис.7а), уровня выявляемости (Рис.7б) и применяемых систем контроля.

Пэ(шт)

7.0

6.0 ~5Я ___ .,n3(DH)

-

<■0

3.0

2.0

1.0

0.0 0.1 02 0.3 0,4 0.5 dH(%)

3.0 3.5 4.0 4,5 5,0 npJl(uir/1000«u)

А) П, - число отказов трубопроводе»« при эксплуатации (шт.)

¿н - объем неисправимого брака сварных соединении, выявленного к процесса контроля

качества физическими методами Г1рл - число разрушений при испытания* (шт./1000км)

Прл .шт Пэ,шт

55,0 7,0

50,0 6,0 N

45,0 5,0

40,0 4.0

35.0 3.0 'Л

30.0 2.0 \ \

25,0 1.0 Пр.и.< Пк)

20.0 0.0 60 65 70 75 80 . Пк, %

Б) П_ „ - число разрушений при испытании (показатель конструктноной надежности трубопровода по критерию откаы сварного соединения, шт.);

Гц - число рарушений при эксплуатации (показатель эксплуатационной надежности);

П„ - объем контроля сварных соединении физическими методами (%)

Рис7 Графики зависимостей информативности контроля качества и работоспособности трубопровода А) - от уровня выявленного брака сварных соединений Б) - от объемов контролясварных соединений

Выполненные опытно-экспериментальные и теоретические исследования убедительно показали реальные направления повышения качества строительства трубопроводов, их надежности и экологической безопасности в эксплуатации за счет повышения информативности и достоверности инструментального контроля на всех этапах строительства трубопроводов. Эти резервы повышения качества и надежности могут быть реализованы в практике трубопроводного строительства при условиях комплексного инструментального и метрологического обеспечения производственного контроля на принципах обеспечения единства и требуемой точности измерений.

Комплекс мероприятий по инструментальному и метрологическому обеспечению контроля включает: совершенствование и упорядочение нормативно-методической базы контроля качества; формирование технической базы контроля, включая подсистему метрологического обслуживания; организационно-экономическое обеспечение поддержания системы контроля в границах нормированных показателей информативности и достоверности.

Пятое направление исследований и разработок заключалось в решении прикладных научно-технических задач по практическому инструментальному и метрологическому обеспечению производственного контроля качества трубопроводного строительства. Решение этих задач осуществлялось программно-целевыми методами. На основе проделанного анализа и обобщений [4, 5, 10, 13, 14, 16, 18, 20, 21, 22, 25] были сформулированы конкретные задания, в первую очередь^по тем видам работ и контрольных операций, которые в наименьшей степени отвечали требованиям информативности и

Л-- ь

цостоверности. ^

Задания включали весь комплекс работ инструментального и метрологического обеспечения, т.е. разработку методик выполнения измерений, разработку или усовершенствование средств измерений и контроля, разработку методик рабп^г.й поверки, калибровки, тарировки и т.п., а также методик обработки и интерпретации результатов измерений ( ули

контроля. . .

! 'V

При подготовке заданий, или исходных технологических требований, особенное внимание уделялось развитию эперационного контроля с перспективой перехода на режимы автоматического регулирования технологических процессов разработки сухопутных ■■ и подводных траншей, очистки поверхности трубопровода перед нанесением изоляционного покрытия, автоматической дуговой и контактной свач?г<и, 1спытаний трубопроводов и др.). ^

Комплекс заданий по разработке методов и сре(д~тв сонтроля и метрологического обслуживания послужил осн?.згй для разработки "Комплексной целевой наушо-фоизводственной программы по метрологическому »беспечению строительства магистральных трубопроводов на 981-1990 гг. и на период до 1995 года".

Информационной основой разработки Программы послкрш фоведенный, при непосредственном участии автора, анализ юстояния измерений в организациях и на предприятиях гграсли, которым было охвачено: 54 строительных тресгт; В лавных управлений и объединений по строительству- 10 аводов и предприятий стройиндустрии. В результате аная-'тза ¡ыло установлено, что общее количество средств измерена?-и онтроля в отрасли составило более 110 тыс. единиц. Тем'йе

менее, общая оснащенность контрольных служб в среднем составила не более 60 % от нормативной, а износ парка приборов превысил 35 %.

Фактические затраты на контроль качества составляли не более 0,1 % от общих затрат на СМР. В отрасли практически отсутствовала ремонтная и поверочная база для средств измерений и контроля, в связи с чем ежегодные потери составляли более 1,5 миллионов рублей в год.

Разработанная многоплановая Программа включала 19 разделов по научно-методическим, нормативным, техническим и производственным вопросам инструментального и метрологического обеспечения контроля качества трубопроводного строительства.

Программа была реализована в отрасли в полном объеме за исключением вопросов освоения серийного производства некоторых разработок (средств измерений и контроля).

Были разработаны, освоены производством и внедрены в практике трубопроводного строительства:

автоматизированный контрольно-измерительный гидроакустический комплекс "ЭИР-1" для контроля параметров разрабатываемых подводных траншей и укладываемых дюкеров;

- прибор автоматического обнаружения металлических подземных коммуникаций (труб, кабелей и т.п.) "КАТЕТ" при рытье траншей роторным или одноковшовым экскаватором;

- система автоматизированного контроля уровня дна траншеи для роторных экскаваторов "Параметр-1";

- системы операционного контроля при очистке и изоляции трубопроводов "УКСО" и "КРОНА";

- системы контроля и регистрации дефектов сварных

соединений МД-50, УДК-80 и др.

При разработке этих и других методов и систем измерением контроля уже на стадии технических заданий закладывалиггу нормированные требования по точности, достоверности • п информативности результатов контроля, возможносЧгг встраивания систем контроля в системы управления рабочий органами технологического оборудования, выполняющего строительно-монтажные работы на трассе трубопровода. ' ;

Эти впервые в стране разработанные измерительна'? комплексы являются уникальными, т.к. при их создать решались задачи, связанные с уникальностью самой отрасли ^ строящихся объектов - сверхмощных трубопроводов высокого давления, обладающих высокой степенью потенциально опасности. Другая сложность задачи состоит в том, что работать этим измерительным комплексом предстоит в самом широкМ диапазоне климатических поясов и в тяжелых трассовый условиях. ''''

В связи с этим потребовалось приблизить систем метрологического обслуживания и ремонта средств измерений и контроля к местам работы приборов - трассе. Автором была проделана проектная проработка, включая Исходные требования, Техническое задание, Эскизный и Рабочий проекта "Передвижной лаборатории по метрологическс?.;/ обслуживанию" (ПЛМО) рабочих средств измерений и контрогг; качества трубопроводного строительства в трассоЕЫ> условиях. ПЛМО включает полный комплекс средств повер.г-настройки, калибровки и т.п. приборов, дефектоскопов, мпр источников излучений и пр. Кроме того, ПЛМО включг. л комплектную ремонтную базу для применяемых прибором' V дефектоскопов. Передвижная лаборатория способна работггт}:

непосредственно в трассовх условиях, в любой климатической зоне страны, и полностью решает задачи метрологического обеспечения инструментального контроля в трубопроводном строительстве.

В ходе экспериментальных исследований технологических процессов трубопроводного строительства, в частности процессов сборки стыков труб большого диаметра от 820 мм до 1420мм под электроконтактную сварку, автором была предложена и разработана новая методика измерений отклонений параметров торцов труб, а также измерительное устройство [19, 34] с нормированной погрешностью измерений, пригодное для использования в трассовых условиях и на трубосварочных базах. Указанные методика и средства измерений обеспечивают гарантированную селективную сборку стыков труб под электроконтактную сварку в пределах допустимых отклонений, что является решающим фактором обеспечения качества контактных сварных соединений.

Совершенствование нормативной и технической базы производственного контроля повлекло за собой необходимость усовершенствования его организационной структуры с целью обеспечения эффективного функционирования системы контроля, включения в нее подсистемы метрологического обслуживания, т.е. поддержания на нормативном уровне парка контрольно-измерительной техники, обеспечения финансовой базы контроля качества.

Шестое направление . исследований и разработок заключалось в усовершенствовании действующих структур отраслевых служб контроля качества трубопроводного строительства с целью достижения высокой информативности и результативности контроля на качественно и количественно

овом уровне его инструментального и метрологического беспечения [1; 4; 5; 6; 9; 21; 22; 23; 27; 30; 32; 33; 35; 36; 41; 44Ц., Действующие системы контроля качества трубопроводн^о гроительства отличались недостаточной эффективностью энтроля в целом в связи с тем, что разобщенность, малая

исленность и объемы выполняемых работ полевыми

11 ■

абораториями (ПЛ) на трассах строительства не позволили

»■ ■

рганизовать достаточный парк контрольно-измерительной ;хники, ее ремонтную базу, периодическое метрологическое эслуживание, подготовку и переподготовку кадров жтролеров. К тому же, при номинальном подчинении всех ГТЛ

I: ■

гнтральной лаборатории, тем не менее на результатах жтроля в большой мере отражались субъективные факторы, ютиводействовать которым малочисленный инспекционный >нтроль (ТИКС) был не в состоянии.

В новых условиях и технических возможностях системы (нтроля качества была предложена структурная реорганизация :ей системы контроля и управления качеством |убопроводного строительства. На новом уровне »рмативного, инструментального и метрологического ¡еспечения была разработана централизованная на уровне роительного ГЛАВКа структура службы управления качестврм роительства. В объединении "Приобьтрубопроводстрой" »то организовано опытно-экспериментальное управление нтроля качества, службы которого выведены из подчинения естов. Были отработаны нормы трудозатрат и расценки по :ем операциям контроля (входной, операционный, приемочный, нтроль и испытания) с учетом нормативных требований, к чности, достоверности и объемам контрольных операций. ^ .ъ Территориальные особенности деятельности объединениями

» . \ I

его трестов (строительство промысловых трубопроводов одном регионе) позволили организовать един; централизованную метрологическую и ремонтную базу для вс подразделений (звеньев и бригад контроля). Расчеты показах что при такой структуре достаточно двух передвижж комплексов ПЛМО, чтобы полностью удовлетвори потребности в поверках и ремонте всего парка приборе Образовалась достаточная резервная группа приборов д. оперативной замены вышедшего из строя оборудована Централизация позволила также сократить общую нормативна численность контролеров за счет оперативного перераспределения по участкам производства работ, налади плановую учебу и повышение квалификации контролеров. П| этом сведены до минимума и субъективные фактор влияющие на результаты контроля.

Практика работы централизованной службы kohtpoj показала, что возрасла в целом не только эффективность результативность контроля качества, но существенно возр| уровень качества и надежности сооружаемых трубопроводе При этом, общие затраты на контроль качества не npeBbiiuaj 3,5-5,0 % от общих затрат на СМР.

Вневедомственные службы надзора и контроля (Технадзо Госгазнадзор, Санэпиднадзор, Территориальные инспекции i качеству и др.) отметили существенное снижение cboi претензий к качеству строительства, общему состояни культуры производства на трассах, снижение отказов nf испытаниях, лучший уровень технической подготовки рабочих контролеров и др.

Эффективности работы централизованной структур контроля во многом способствовало радиальное размещеш

1.1 .

строительных объектов с удаленностью от центра (г.Сургут) не более 500 км. При разработке централизованной системы контроля для обьединений по строительству магистральных трубопроводов, когда удаленность работающих комплексных ютоков трестов может составлять тысячи километров, были тредложены централизованные хозрасчетные структуры сонтрольных служб на уровне трестов. Данный уровень дентрализации не в полной мере способствует тому росту, »ффективности контроля и не в полной мере позволяет решить (адачу инструментального и метрологического обеспечения юнтроля. В этом случае было предложено решение с( >бразованием кустовых, территориальных баз летрологического обслуживания и ремонта контрольно-пмерительной техники, охватывающих, в соответствии с. »асчетами эффективного радиуса работы, комплексных ехнологических потоков.

В современных условиях хозяйствования и при отказе в трасли от вертикальных связей, указанный опыт создания , труктур централизованного контроля тем не менее может быть акже эффективно использован. Строительство крупных бъектов, таких как газопровод "ЯМАЛ - ЕВРОПА", нефтепровод ТЕНГИЗ - НОВОРОССИЙСК" и т.п., может быть реализовано олько при корпоративном или консорционном объединении астных строительных фирм (АО) и госпредприятий (трестов),^ ибо при их трастовом объединении под единым началом. В том случае, централизованная служба контроля качества может ыть образована: либо лидером консорциума или корпорации,: ибо трастовым АО, либо в структуре заказчика, что наиболее редпочтительно и с точки зрения информативности и остоверности контроля, и с позиций экономики.

Седьмое направление исследований составили разработь нормативно-технической и организационной основ для создана в подразделениях отрасли, работающих в первую очередь - ь Севере и Западной Сибири, служб экологичечского контроля мониторинга строительства трубопроводов [2,6,7,8,28,29,30,3 32,42,44].

Одним из основных факторов, влияющих на устойчивости работспособность и экологическую безопасною трубопроводов в районах Крайнего Севера, является наличие сохранение за период строительства и в эксплуатаци структуры многолетнемерзлых грунтов. Для решения это проблемы разработан комплекс инженерно-экологически мероприятий и технологий, включающих систем экологического контроля и мониторинга состояв геотехнической системы "труба - грунт".

Основываясь на разработанной методологии нормирована контроля, автором предложены: номенклатура нормированнь параметров контроля охраны природной среды пр строительстве трубопроводов на вечной мерзлоте применении анкерного закрепления. Разработаны: регламе! контроля, его инструментальное и метрологическс обеспечение. Автором разработана система мониторин устойчивости трубопроводов Р=1440мм, закрепленнь вмораживаемыми анкерами в многолетнемерзлых грунтах.

Указанный комплекс разработок реализован в раздед Отраслевой целевой программы "Экология нефтегазово строительства на 1989 1995гг."

Опытно-промышленное внедрение системы экологическо контроля и мониторинга устойчивости осуществлено I строительстве головных участков (0 - 180км) трасс

опроводов "Ямбург - Центр".

Технико-экономическая характеристика. Целесообразность

I г

зработки и реализации "Комплексной системы струментального и метрологического обеспечения контроля <ества строительства трубопроводов" характеризуется едующими основными показателями:

- снижением количества отказов трубопроводов при пытаниях и "ранних" отказов при их эксплуатации по

ичинам брака СМР, обусловленным недостаточной

1

твляемостью брака при производстве строительно-нтажных работ (показатель - Э1);

- повышением эффективности использования имеющегося рка контрольно-измерительной техники, применением

вершенной контрольно-измерительной техники с

, i

рмированными характеристика ми информативности, чности и достоверности (показатель - Э2);

- снижением непроизводительных затрат при строительстве исправление ложного брака и на повторный контроль

эказатель - ЭЗ);

- повышением темпов и сокращением сроков строительства счет внедрения автоматизированных систем операционного

нтроля и управления технологическими процессами, а также счет своевременного выявления дефектов СМР (показатель

- обеспечением норм охраны окружающей природной среды ж строительстве трубопроводов за счет снижения уровеня !Хногенного ущерба и штрафных санкций (показатель Ос и др.).

Приведенные показатели эффективности являются фупненными. Их расчет (Э1; Э2; ЭЗ) и оценка (Тс;Ос и др. роизведены по результатам анализа состояния измерений, i

подразделениях, в которых осуществлялось внедрение разработки:

В расчетах учитывались только показатели, имеющие прямое денежное выражение. Общий экономический эффект от знедрения результатов работы превышает 18 млн.рублей в год |в ценах 1991 года), из них на долю автора приходится не менее 5,6 млн.рублей в год.

В результате выполненных исследований и разработок :оздана системная методология, включая весь необходимый <омплекс взаимосвязанных методик, моделей, алгоритмов, процедур, баз данных и технических средств, а на ее основе эазработана комплексная система инструментального и петрологического обеспечения контроля качества трубопроводного строительства, позволяющая получить необходимую точную и достоверную информацию о реальном состоянии законченного строительством объекта, и прогнозировать его уровень работоспособности, надежности и экологической безопасности в эксплуатации.

Теоретические результаты исследований доведены до эешения прикладных задач (методики нормирования технологической точности и достоверности контроля, нормативные и руководящие документы). Они представляют собой практический инструментарий для реализации разработанной системы в практике трубопроводного строительства.

(15)

* * *

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. Анализ дефектности в трубопроводном строительстве называет на следующие соотношения по основным ехнологическим операциям: {

1.1. По земляным работам:

- обрушение и оплывы стенок траншеи - 41 %;

- отклонения геометрических размеров поперечного профи-1Я траншеи - 22 %;

- недостаточная мягкая подсыпка и некачественная засыпка раншеи - 28 %.

1.2. По изоляционным работам:

- недостаточная адгезйя покрытия к поверхности трубы -3%;

- несплошность покрытия - 30 %;

- заниженная толщина покрытия -17 %.

1.3. По сварным соединениям:

- наружные дефекты швов - (10-15) %;

- внутренние дефекты швов - (85-90)%.

2. Проведенный анализ и обобщение опыта строительства и ксплуатации крупных магистральных трубопроводных систем |ал возможность определить основные направления ювышения качества строительства трубопроводов, их 1адежности и экологической безопасности в эксплуатации за чет совершенствования системы инструментального контроля ia всех этапах формирования объектов.

3. На основании выполненных исследований для процессов рубопроводного строительства установлена соизмеримость ехнологических допусков с фактическими погрешностями юнтроля, обусловливающая повышенный "риск заказчика", .п

Г

связи с чем была определена область рациональное нормирования точности измерений в процессе контроле качества по количественным показателям метрологической запаса и вероятности "метрологического" отказа второго рода.

4. Исследовано количественное влияние информативное^ инструментального контроля качества технологической процесса строительства на эксплуатационные показатеж сооружаемого трубопровода и установлено, что в граница; исследованных статистических инвариантов, повышени< выявляемости плоскостных дефектов сварки на 0,1 % снижае число отказов в начальные периоды эксплуатаци! трубопроводов на 18-20 %.

5. Разработаны нормы точности измерений по все! номенклатуре контролируемых параметров общестроительны: и специальных видов работ линейного трубопроводной строительства, обеспечивающие единство и требуемую точность измерений на всех этапах производственног контроля качества строительства магистральны трубопроводов.

6. На основании результатов исследований разработа комплекс отраслевой нормативно-технической документации п инструментальному контролю и его метрологическом обеспечению [35,36,37,38,39,40,41,42,43], а также разработан! Технические условия и Проект Передвижной лаборатори метрологического обслуживания (ПЛМО) средств измерений контроля в трассовых условиях трубопроводног строительства. Передвижная лаборатория обеспечивает условиях центролизованного контроля полный комплек технического обслуживания, ремонта и поверки рабочих средст измерений и контроля, применяемых в производственно

контроле трубопроводного строительства.

7. Разработона система экологического контроля и мониторинга при строительстве трубопроводов в сложных природно-климатических услови.—

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО TEIV

КНИГИ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОБЗОРЫ

1. Шишов В.Н., Молдаванов О.И., Орехов В.И. Производственный контроль в трубопроводном строительстве - М.: "Недра", 1986, 280 с.

2. Шишов В.Н., Мазур И.И. Основы охраны окружающей среды при строительстве нефтегазовых обьектов. - М.: "Недра", 1992,152 с.

3. Шишов В.Н., Молдаванов О.И., Чупина Т.М. Инструментальный контроль в трубопроводном - строительстве. Обзор - М.: ВНИИПКтехоргнефтегазстрой, 1982, 52 с.

4. Шишов В.Н., Чабуркин В.Ф., Хакимьянов P.P. и др. Анализ инструментального обеспечения производственного контроля строительно-монтажных работ при сооружении трубопроводов в системе, Миннефтегазстроя СССР (под редакцией Шакирова P.M., Зайцева К.И.). Обзор. М.: ВНИИСТ, 1987, 119 с.

5. Шишов В.Н., Молдаванов О.И. Метрологическое обеспечение строительства объектов нефтяной и газовой промышленности (линейное строительство). Обзор. - М.: ВНИИПКтехоргнефтегазстрой, 1987, 52 с.

6. Шишов В.Н., Щербаков С.М., Членов А.В. и др. Организационно-технические вопросы экологического контроля при строительстве нефтегазовых обьектов. Обзор. - М.: ВНИИПКтехоргнефтегазстрой, 1989, 40с.

7. Шишов В.Н., Мазур И.И., Молдаванов О.И. и др. Вопросы экологической паспортизации технологий, объектов и предприятий в нефтегазовом строительстве. Обзор. - М.: ВНИИПКтехоргнефтегазстрой,; 1990,69 с.

8. Шишов В.Н., Масалкин С.Д., Антонов-Дружинин В.П. и др. Вопросы, обоснования технологии и организации природоохранных работ при строительстве объектов нефтегазовой промышленности в грктичеоких районах. Обзор. (под редакцией Мазура И.И.). - М.: ВНИИПКтехоргнефтегазстрой, 1990, часть 1 - 41 е., часть 2-36 е., часть 3 -44с.

ОСНОВНЫЕ СТАТЬИ

9. Шишов В.Н. Некоторые принципы построения системы метрологического обеспечения строительства магистральных трубопроводов. Сборник научных трудов "Управление качеством

строительства магистральных трубопроводов". - М.: "ВНИИСТ", 1983, с. 50.

10. Шишов В.Н., Чупина Т.М. Сравнительная оценка ультразвуковой вихретокового методов дефектоскопии стенки трубопроводов. -ВНИИПКтехоргнефтегазстрой, 1985, вып.16, с.1-9.

11.Шишов В.Н., Молдаванов О.И., Бочкова И.В. Принципы и метода нормирования технологической точности сварочно-монтажных работ. -"ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 1987, вып.5, с.4-8.

12. Шишов В.Н. Об оценке достоверности результат инструментального контроля качества строительно-монтажных раб Сборник научных трудов "Качество и надежность строительст магистральных трубопроводов". - М.: ВНИИСТ, 1984, с.61-70.

13. Шишов В., Молдаванова Н.Г. Анализ точности измерений процессе контроля качества трубопроводного строительства. Сборк научных трудов "Управление качеством строительства магистральн трубопроводов". - М.: ВНИИСТ, 1983, с.66-89.

14. Шишов В.Н., Золотаревский В.М., Левитина Г.Е. Анализ прич отказов и разрушений на газопроводах США. "ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 1987, вып.23, с.9-17.

15. Шишов В.Н., Молдаванов О.И., Бочкова И.В. Методичесн требования к нормированию точности сварочно-монтажных работ. -"ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 1987, вып. 8, с.23-24.

16. Шишов В.Н., Чупина Т.М. Современные методы контроля качеств; трубопроводном строительстве. По материалам Конференции неразрушающему контролю. - М.: "ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 1984, п. 20, с. 1-12.

17. Шишов В.Н., Бочкова И.В. Классификация технических средс диагностирования для трубопроводного строительства метрологическим критериям. - М.: "ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 19 вып. 3, с.7-12.

18. Шишов В.Н., Золотаревский В.М. Оборудование для обнаружен малых утечек в подводных трубопроводах при испытаниях. "ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 1987, вып. 21, с.1-5.

19. Шишов В.Н., Рольбин Ю.А., Золотаревский В.М. Исследовав вопросов повышения эффективности контроля геометричесь параметров торцов труб. Сборник научных трудов "Надежность и качест Неразрушающий контроль трубопроводов". - М.: "ВНИИСТ", 1987, с.27-42.

20. Шишов В.Н., Золотаревский В.М. Контроль состоян трубопроводов различными методами. "ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 1987, вып. 12, с.1-12.

21. Шишов В.Н., Молдаванов О.И., Жемчужин Ю.Г. Научно-техничес» задачи в области метрологического обеспечения строительства обьект нефтяной и газовой промышленности. - М.: "ВНИИПКтехоргнефтегазстро 1986, вып. 12, с 1-4.

22. Шишов В.Н. Выбор рациональной структуры и показателей систе! метрологического обеспечения трубопроводного строительства. Cöopt научных трудов "Качество и надежность строительства магистральн

трубопроводов": - M.: "ВНИИСТ", 1984, с.17-26.

23. Шишов В.Н., Молдаванов О.И., Орехов В.И. Развитие метрологического обеспечения строительства - резерв повышения егр эффективности. - "Строительство трубопроводов", 1984, N 6, с.34-37.

24. Шишов В.Н., Жемчужин Ю.Г. О состоянии контрольно-измерительной техники и основных задачах метрологического обеспечения трубопроводного строительства. - М.: "ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 1 984, вып. 11, с.6-10.

25. Шишов В.Н., Молдаванов О.И., Бочкова И.В. Метрологическое обеспечение средств неразрушающего контроля трубопроводного строительства. - М.: "Информнефтегазстрой", 1986, вып. 7, с. 6-9

26. Шишов В.Н., Молдаванов О.И., Жемчужин Ю.Г. и др. Из опыта проведения метрологической экспертизы документации, разрабатываемой в отрасли. - М.: "Информнефтегазстрой", 1984, вып. 10, с 16-20.

27. Шишов В.Н., Молдаванов О.И., Жемчужин Ю.Г. Метрология и измерительная техника в строительстве. - М.: "Информнефтегазстрой", 1983, вып. 12, с.33-38.

28. Шишов В.Н., Антонов-Дружинин В.П. Экологический мониторинг нефтегазового строительства в криолитозоне. - "Строительство трубопроводов", 1990, N 6, c.¿1-23.

29. Шишов В.Н., Молдаванов О.И. Организация экологического контроля при строительстве объектов нефтяной и газовой , промышленности. - М.: "ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 1988, вып. 13, с 1317.

30. Шишов В.Н., Членов А.В. Вопросы организационно-технического обеспечения экологического контроля при строительстве объектов нефтегазового комплекса. Материалы 1 Всесоюзной конференции "Экология нефтегазового комплекса". - М.: "ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 1989, вып.1, с.89-99.

31. Шишов В.Н., Членов А.В., Пащенко О.Б. Экологический контроль , водных бассейнов в нефтегазовом строительстве. - М.: "ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 1988, вып. 19, с.1-5.

32. Shishov V.N. Environmental Activity Management and Control Exercised by Pipelaying Association. PROCEEDINGS. International Arctic Technology. -Anchorage, Alaska, USA, 1991, page 785-790.

33 Шишов B.H. Система комплексного инструментального и метрологического обеспечения производственного контроля в трубопроводном строительстве. - "Строительство трубопроводов", 1994.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

34. А.С. N 1430728. "Устройство для измерения неперпендикулярности торца изделий типа труб". Заяв. N 4204129/03.03.1987. Соавторы: Золотаревский В.М., Чекулаев С.Е.

НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

35. Руководство по метрологическому обеспечению строительства подводных переходов магистральных трубопроводов. Р.ЗЭ1-80. - М.: "ВНИИСТ", 1981.

36. Ведомственные строительные нормы. Инструкция по метрологическому обеспечению контроля качества строительства магистральных трубопроводов. ВСН 2-141-82. - М.: "ВНИИСТ", 19982.

37. Отраслевой стандарт. Надежность в технике. Строительство магистральных трубопроводов. Термины и определения. ОСТ 102-80-83. Издание официальное. - М.: "ВНИИСТ", 1983.

38. Отраслевой стандарт. Организация и порядок проведения метрологической экспертизы нормативно-технической, конструкторской и технологической документации. ОСТ 102-75-83. Издание официальное. - М.: "ВНИИСТ", 1983.

39. Отраслевой стандарт. Отраслевая система обеспечения единства измерений. Производственный контроль подводных переходов магистральных трубоповодов. Организация и методика выполнения измерений геометрических параметров подводных объектов, ОСТ 102-9584. Издание официальное. - Уфа: "ВНИИСПТнефть", 1987.

40. Методические указания по нормированию технологической точности и метрологическому обеспечению производства сварочно-монтажных работ при сооружении магистральных трубопроводов. РД 10232-85. - М.: "ВНИИСТ", 1985.

41. Стандарты предприятия по метрологическому обеспечению трубопроводного строительства (типовой комплект). - М.: "ВНИИСТ", 1985.

42. Ведомственные строительные нормы. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Охрана окружающей среды. ВСН 014-89. - М.: "ВНИИСТ", 1989.

43. Ведомственные строительные нормы. Инструкция по нормированию технологической точности и метрологического обеспечения производства подготовительных и земляных работ при сооружении магистральных трубопроводов. ВСН 177-84. - М.: "ВНИИСТ", 1984.

44. Учебные программы с методическими рекомендациями для экологического всеобуча в системе Миннефтегазстроя СССР. - М.: "ВНИИПКтехоргнефтегазстрой", 1990.