ВВЕДЕНИЕ 3
1 Состояние вопроса 6
1.1 Анализ применяемых вариантов ремонта дефектов трубопроводов 6
1.2 Муфты, применяемые при ремонте трубопроводов 18
1.3 Задачи работы 41
2 Методика исследований 44
2.1 Выбор оборудования для измерения геометрии труб 44
2.2 Методика проведения исследований 50
3 Результаты исследований 54
3.1 Результаты исследований геометрии труб 54
3.2 Определение зазора между трубой и муфтой 55
3.3 Результаты определения деформаций муфт, установленных с различными
значениями зазоров 56
4 Технологические рекомендации ремонтным службам 61
ЗАКЛЮЧНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 64
В настоящее время важнейшими товарами Российской Федерации на мировом рынке являются нефть и газ. Также они являются сырьем для многих предприятий в самой России, например, топливно-энергетического комплекса, нефтехимической промышленности. Таким образом, эффективная добыча и транспортировка нефти и газа к потребителю (или покупателю) является актуальной как для нефтегазовой отрасли, так и для экономики всей страны.
Известно, что в процессе эксплуатации трубопроводы находятся под воздействиями нагрузок. Это могут быть статические нагрузки, динамические, с различным временем действия на трубопровод. Зачастую, следствием этого является возникновение дефектов трубопроводов. Для ремонта возникших дефектов может быть применен такой кардинальный метод, как замена дефектного участка новой трубой. Но при значительных количествах повреждений трубопроводов финансовые затраты достигают неприемлемых значений. Поэтому в практике ремонта широкое распространение получили способы ремонта, при которых вырезка дефектного участка не нужна, и, по возможности, продолжается транспорт нефти.
Ремонт повреждений трубопроводов, выполняется, в основном, после выполнения 100% диагностики и сопровождается переукладкой и переизоляцией. Технология ремонта предусматривает работу на одном или нескольких межкрановых участках протяженностью более 30 км.
Однако практика показывает, что условия эксплуатации трубопроводов на таких участках, и как следствие, концентрация дефектов по длине могут существенно отличаться. Также следует учитывать высокий уровень затрат при капитальном ремонте участков трубопроводов. В некоторых случаях для обеспечения эксплуатации нефтепроводов необходим срочный ремонт отдельных дефектов, достигших критического размера.
В связи с изложенным экономичным вариантом ремонта трубопроводов является ремонт с применением муфтовых технологий. Во всяком случае, перечень технологий ремонта, имеющихся в распоряжении, примерно, следующий: вырезка дефектного участка и установка катушки; наплавка дефекта; применение полимерных составов; применение муфт.
Таким образом, проблема повышения эффективности ремонтных технологий с использованием муфт является актуальной. Для определения вариантов повышения эффективности необходим комплекс исследований характеристик отремонтированного участка. Отсюда сформулируем цель Отсюда сформулируем цель работы - повышение качества ремонта сварных соединений труборпроводов.
Для достижения сформулированной цели, в работе были поставлены следующие основные задачи:
- выбрать способ ремонта дефектного участка трубопровода;
- выполнить анализ возможных вариантов повышения
производительности способа;
- определить необходимые исследования, требуемые для успешного внедрения выбранного способа в практику;
- разработать методику проведения экспериментальных исследований;
- выполнить эксперименты, обработать их результаты; и оценить их результаты;
- по результатам экспериментов сделать соответствующие выводы.
Поставленные задачи определили структуру магистерской диссертации, которая состоит из введения, трех глав, заключения.
Предмет и объект исследования определяется тематикой работы, ее целью и задачами.
Предметом исследования являются методы ремонта дефектов трубопроводов.
Объектом исследования выступает процесс устранения дефектов трубопроводов за счет применения приварных муфт.
Теоретической, методологической и информационной базой исследования послужили:
- ГОСТы, нормативные документы,;
- труды российских и зарубежных специалистов в области сварки и контроля;
- научные статьи в современной периодической печати;
- данные официальных сайтов промышленных учреждений и информационно-аналитических агентств.
В ходе исследования использовались общенаучные и специальные методы познания, а именно системный анализ как методология постановки и подхода к решению проблемы в целом, приемы логического и сравнительного анализа и синтеза, методы сравнений, абстрактно-логических суждений.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что предпринята попытка расчета остаточных напряжений в ремонтируемых с применением сварных трубопроводах.
Практическая значимость исследования заключается в том, что сделанные по их результатам выводы и рекомендации ориентированы на конкретное внедрение в практику ремонта повреждений трубопроводов.
По результатам исследований показано, что диаметр труб и их профиль имеют значительное отклонение от номинальных значений. При этом при стандартных технологиях ремонта муфтами при взаимном неблагоприятном расположении муфты и трубы величина зазора может достигать 25 мм.
Проведенные измерения показали, при произвольной ориентации муфты и трубы муфта включается в работу после достижения давления 3 -4 МПа, при обеспечении минимального зазора включается в работу при давлении 1 -2 МПа.
Разработанный по результатам исследований способ предусматривает наличие на складе муфт с измеренной геометрией, и после измерения геометрии ремонтируемой трубы, с применением программы , выбирается нужная муфта и определяется ее ориентация относительно базы при ремонте.
Цель достигнута.
1. Ахтимиров, Н.Д. Технико-экономическое обоснование применения конструкции «труба в трубе» при строительстве и ремонте линейной части магистральных трубопроводов / Н.Д. Ахтимиров, В.Н. Лисин, В.М. Шарыгин // М. : ВНИИЭгазпром. - 1989, вып. 10.
2. ВСН 39-1.10-001-99. Инструкция по ремонту дефектных труб магистральных газопроводов полимерными композиционными материалами. - Введ. 05.03.2000. - М.: ИРЦ «Газпром», 2000.
3. Газпром. Инструкция по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании магистральных газопроводов. Введ. 01.02.2009. - М. : ОАО Газпром, 2009. - 110 с.
4. Гончаров, Н.Г. Ремонт дефектов подводных участков трубопроводов композитными муфтами / Н.Г. Гончаров, Е.В. Лопатин, И.А. Другова и др. // Трубопроводный транспорт. - 2005. - № 2. - С.53-58.
5. Дорофеев, М.С. Ремонтная муфта с упругим слоем / М.С. Дорофеев // Изв. вузов. Нефть и газ. - 2001. - №2. - С. 66-73.
6. Ермаков, А.А. Перспективный метод ремонта трубопроводов / А.А. Ермаков, Б.А. Клюк, В.Г. Поляков, А.С. Диденко // Газовая промышленность. - 1989. - №3. С. 45-47.
7. Ермаков, А.А. Ремонт дефектов труб с использованием бандажа / А.А. Ермаков, Б.А. Клюк, В.Г. Поляков, М.М. Окромчедлов // Газовая промышленность. - 1989. - №8. С.58-61.
8. Иванова, Е.Ю. Влияние углов поворота муфт на напряженное состояние восстановленного участка трубопровода / Е.Ю. Иванова // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 12-1. - С. 43-47.
9. Куркин, А.С. Программный комплекс «Сварка» — инструмент для решения практических задач сварочного производства / А.С. Куркин, Э.Л. Макаров // Сварка и диагностика, 2010. № 1. С. 16-24.
10. Метод локального ремонта трубопроводов с использованием разъемных муфт, заполняемых эпоксидными смолами // Pipline and Gas Industry.1997 Месяц Oct. Том 80, № 8, С.47-51 // Зарубежная информация. Инф.-аналит. сб. - М.: ИРЦ Газпром, 1998. - № 3.
11. Куркин, А.С. Анализ причин ограниченного ресурса конструкций для ремонта нефтепровода / А.С. Куркин, С.А. Королев, П.А. Пономарев // Сварка и диагностика. 2014. №5. С. 58-61.
12. Попков, А.С. Мировые тенденции развития муфтовых технологий ремонта трубопроводов / Попков А.С., Шарыгин В.М. // Аналитик. - 2009. - Сб. научн.-техн. обзоров. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2010. - С. 27-66.
13. Вышемирский, Е. М. Состояние и основные направления развития сварочного производства ОАО «Газпром» / Е.М. Вышемирский // Сварка и Диагностика. 2009. № 1. С. 16 - 19.
14. Прилуцкий, М. А. Методы определения напряженно-деформированного состояния сварных металлоконструкций (обзор) / М.А. Прилуцкий // Сварка и Диагностика. 2007. № 1. С. 17 - 21.
15. РД 153-39.4-067-00. Методы ремонта дефектных участков действующих магистральных нефтепроводов / ОАО АК «Транснефть». М: - 2001. - 45 с.
16. РД 23.040.00-КТН-090-07: Классификация дефектов и методы ремонта дефектов и дефектных секций действующих магистральных нефтепроводов.
17. РД 25.160.10-КТН-016-15. Неразрушающий контроль сварных соединений при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов. ОАО «АК «Транснефть» 06.04.2015.
18. РД-23.040.00-КТН-140-11 Методы ремонта дефектов и дефектных секций действующих магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.
19. Степнов, М. Н. Статистические методы обработки результатов
механических испытаний : справочник / М. Н.Степнов. М. :
Машиностроение, 1985.- 231 с.
20. Тихонов, А. Н. Статистическая обработка результатов экспериментов / А. Н. Тихонов, М. В. Уфимцев. М. : Изд-во МГУ, 1988. - 174 с.
21. Алешин, Н.П. Физические методы неразрушающего контроля сварных со-единений / Н.П. Алешин. - М.: Машиностроение, 2006. - 368 с.
22. Алешин, Н.П. Контроль качества сварочных работ / Н.П. Алешин, В.Г. Щербинский В.Г. - М.: Высшая школа, 1986. - 167 с.
23. Чабуркин, В.Ф. Оценка опасности дефектов сварных соединений при диагностике газонефтепроводов / В.Ф. Чабуркин, В.А. Канайкин // Сварочное производство. 2000. №9. С. 41-44.
24. Халилеев, П.А. О современном состоянии контроля надёжности магистральных трубопроводов / П.А. Халилеев, Б.В. Патраманский, В.Е. Лоскутов и др. // Дефектоскопия. 2000. № 1.С. 3-17.
25. Матвеев, Ю.М. Теоретические основы производства сварных труб / Ю.М. Матвеев. - М.: Металлургия, 1967. - 169 с.
26. Щербинский, В.Г., Алешин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соединений / В.Г. Щербинский, Н.П. Алешин. - М.: изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана,
2000. - 496 с.
27. Троицкий, В.А. Краткое пособие по контролю качества сварных соединений / В.А. Троицкий. ИЭС им. Е.О. Патона НАЛ Украины. - 1997. - 224 с.
28. Рахимов, В.Ф. О влиянии шероховатости контактных поверхностей на про-хождение ультразвуковых колебаний / В.Ф. Рахимов //Дефектоскопия. 1988. № 11. С. 50 - 56.
29. Кирияков, В.Ф. О применении пьезопреобразователя с наклонным дном иммерсионной камеры / В.Ф. Кирияков // Дефектоскопия. 1976. № 4. С. 96 - 104.
30. Гуревич, А.К. Ультразвуковая дефектоскопия сварных соединений / А.К. Гуревич. - Киев: Укртехиздат, 1963. - 152 с.
31. Бирилло, И.Н. Оценка прочностного ресурса газопроводных труб с коррозионными повреждениями / И.Н. Бирилло, А.Я. Яковлев, Ю.А. Теплинский и др. - М. : ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. - 168 с.
32. Гумеров, А.Г. Дефектность труб нефтепроводов и методы их ремонта / А.Г. Гумеров, К.М. Ямалеев, Р.С. Гумеров. - М.: Недра-Бизнесцентр, 1998. - 253 с.
33. Бирилло, И.Н. Расчетная оценка напряженно-деформированного состояния системы «труба-муфта» / И.Н. Бирилло, Ю.В. Александров, А.С. Попков // Наука в нефтяной и газовой промышленности. - 2010. - №4. - С. 2-6.
34. Попков, А.С. Расчетная оценка силовой эффективности ремонта дефектных участков газопроводов стальными сварными муфтами / А.С. Попков, В.М. Шарыгин // Сборник научных трудов: Материалы 3-й международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта Западной Сибири (28 мая 2009 г.) под общей ред. профессора, д.т.н Земенкова Ю.Д. - Тюмень: «Экспресс» 2009. - С. 86-88.
35. Попков, А.С. Мировые тенденции развития муфтовых технологий ремонта трубопроводов / Попков А.С., Шарыгин В.М. // Аналитик. - 2009. - Сб. научн.-техн. обзоров. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2010. - С. 27-66.
36. Александров, Ю.В. Опытно-расчетная апробация ремонта магистральных газопроводов стальными сварными муфтами / Ю.В. Александров, А.М. Шарыгин, А.С. Попков // Газовая промышленность. - 2009. - № 12. - С. 44-47.
37. Александров, Ю.В. Анализ силового взаимодействия стальных муфтовых конструкций с ремонтируемым участком трубопровода / Ю.В. Александров, В.М. Шарыгин, А.С. Попков // Газовая промышленность. - 2010. - № 12. - С. 54-57.
38. Пронин, А.И. Анализ влияния дефектов в объеме сварного шва на прочность стыка трубопровода / А.И. Пронин, И.Н. Андронов, Н.П. Богданов, С.С. Гаврюшин // Нефть, газ, бизнес. 2009. № 7-8. - С. 56-60.
39. Лукьянов, В.Ф. Ремонт конструкций и восстановления деталей сваркой и наплавкой: учеб. пособие / В.Ф. Лукьянов, Ю.Г. Людмирский, Н.Г. Дюргеров. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2011. 220 с.
40. Bruce, W.A., Amend W.E. Advantages of Steel Sleeves over Composite / W.A. Bruce, W.E. Amend. Materials for Pipeline Repair, Evaluation, Rehabilitation &Repair of Pipelines, Clarion Technical Conferences and Tiratsoo Technical. Berlin. October 20-21, 2010.
41. Петров, С.В. Оценка изменений механических характеристик металла длительно эксплуатируемых трубопроводов, работающих в различных условиях прокладки / С.В. Петров, А.В. Комаров, А.С. Кузьбожев // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2009. - № 5. - С. 34-39.
42. Куркин, А.С, Особенности ремонтных конструкций и технологий их сварки при ремонте магистральных трубопроводов без замены трубы / А.С. Куркин, В.В. Бровко, П.А. Пономарев // Журнал нефтегазового строительства. 2015. № 1. С. 40-43.
43. Адиев, Р.К. Повышение несущей способности ремонтных муфт
металлическими бандажами / Р.К. Адиев // Техническая диагностика и ресурс. Матер. Конгресса нефтегазопромышленников России. Уфа:
ТрансТЭК, 2001. С. 7-11.
44. Лукьянов В.Ф. Ремонт конструкций и восстановления деталей сваркой и наплавкой: учеб. пособие / В.Ф. Лукьянов, Ю.Г. Людмирский, Н.Г. Дюргеров. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2011. 220 с.
45. Вышемирский, Е.М. Сварочное производство ОАО «Газпром». Новые требования нормативных документов / Е.М. Вышемирский // Журнал нефтегазового строительства. 2015. № 1. С. 30-39.
46. Зандберг, А.С. Инженерная оценка конструктивных параметров ремонтных сварных муфт магистральных трубопроводов / А.С. Зандберг // Сварка и диагностика, 2009. № 6. С. 25-29.
47. True, W.R. Composite wrap approved for U.S. gas-pipeline repairs // Oil & Gas Journal. - Oct. 9. 1995. - p. 67-71.
48. Якубовская, С.В. Влияние несовершенств формы полумуфт на напряженное состояние восстанавливаемого участка нефтепровода / С.В. Якубовская, А.Н. Платонов, Е.В. Дорофеев // Изв. вузов. Нефть и газ. - Тюмень: Тюменский индустриальный университет. - 2003. - № 2. - С. 79-82.
49. Шарыгин, А.М. Разработка оболочечных усиливающих конструкций с
комплексным эффектом при ремонте дефектосодержащих участков
конденсото-проводов без остановки перекачки / А.М. Шарыгин, В.М. Шарыгин и др. // Техн. обслуж. и ремонт газопроводов: Тез. докл. российских специалистов на 1-ой междунар. конф., Словакия, 11-14 окт. 2000г. - М.: ИРЦ «Газпром», 2000. - С. 107-109.
50. Черногоров, Б.В. Разработка композиционных материалов для ремонта нефтепроводов / Б.В. Черногоров // Трубопроводный транспорт нефти. -
2001. - № 3. - С.2-4.
51. Тихонов, А. Н. Статистическая обработка результатов экспериментов / А. Н. Тихонов, М. В. Уфимцев. М. : Изд-во МГУ, 1988. - 174 с.
52. Смирнов, О.В. Применение электронной микроскопии в исследованиях деформационного старения материала трубопроводов / О.В. Смирнов, А.С. Кузьбожев, Р.В. Агиней // Заводская лаборатория. Диагностика материалов - 2007. - №10. - С. 37-41.
53. Смирнов, О.В. Опыт применения рентгеноструктурного анализа в исследованиях металла трубопроводов / О.В. Смирнов, А.С. Кузьбожев, Р.В. Агиней // Заводская лаборатория. Диагностика материалов - 2007. - №11. - С. 41-42.
54. Рудзей, Г. Ф. Особенности статистической обработки результатов усталостных испытаний / Г. Ф. Рудзей // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2004. - Т. 70, №1. - С. 66-70.
55. Платонов, А.Н. Осесимметричная задача напряженно-деформированного состояния восстановленного участка трубопровода // Изв. ву-зов. Нефть и газ. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. - №4. - С. 81-85.
56. Зандберг, А. С. Напряжения в сварных соединениях и ремонтных конструкциях магистральных трубопроводов / A.C. Зандберг. М.: НИПКЦ Восход-А, 2008. 216 с.
57. Молдаванов, О.И. Метрологическое обеспечение трубопроводного строительства: справ. пособие / О.И. Молдаванов, В.Р. Андрианов, Н.Г. Молдаванова. - М. : Недра, 1984. - 224 с.
58. Середенок, В. А. Результаты исследования химического состава металла труб магистральных газопроводов при проведении капитального ремонта / В.А. Середенок, А.Ю. Михалев, Р.В. Агиней, Р.А. Садретдинов, В.А. Лапин // Трубопроводный транспорт. - 2016 г. - №6. - С.36-40.