Введение 5
1 Современное состояние ремонтных технологий на магистральных
газопроводах 7
1.1 Сведения о магистральном газопроводе 7
1.2 Сведения о материале газопровода 8
1.3 Описание операций базового технологического процесса
ремонтной сварки магистрального газопровода 10
1.4 Формулировка задач выпускной квалификационной работы 17
2 Составление проектной технологии ремонтной сварки магистрального
газопровода 19
2.1 Обоснование выбора способа сварки 19
2.2 Подготовка кромок труб и сборка стыка 27
2.3 Предварительный подогрев 28
2.4 Сварка стыка 30
3 Безопасность и экологичность технического объекта 36
3.1 Технологическая характеристика объекта 36
3.2 Идентификация профессиональных рисков 37
3.3 Предлагаемые технологические и организационные мероприятия
для снижения профессиональных рисков 39
3.4 Обеспечение пожарной безопасности 41
3.5 Обеспечение экологической безопасности производства 43
4 Экономическое обоснование предлагаемых решений 46
4.1 Исходные данные для проведения экономических расчётов 46
4.2 Оценка фонда времени работы технологического оборудования. . 48
4.3 Расчет штучного времени 49
4.4 Расчёт заводской себестоимости вариантов технологии 50
4.5 Оценка капитальных затрат по базовой и проектной
технологиям 55
4.6 Расчёт показателей экономической эффективности 57
Заключение 60
Список используемой литературы и используемых источников 62
Работоспособность магистральных трубопроводов Российской Федерации должна сохраняться в кризис и пандемию, так как от бесперебойной поставки энергоресурсов зависит экономика нашей страны и работа других предприятий.
Ошибки эксплуатации такого сложного и металлоёмкого сооружения, как магистральный газопровод, могут привести к значительным экологическим последствиям. Безаварийная эксплуатация магистральных газопроводов обеспечивается своевременностью и правильностью выполнения профилактических работ и ремонта.
В первую очередь, на безопасность эксплуатации магистрального газопровода оказывает влияние условия эксплуатации и квалификация обслуживающего персонала [4]. В настоящее время самым экологически чистым и экономически эффективным энергоносителем является природный газ, который поставляется по магистральным трубопроводам для удовлетворения нужд промышленности и домохозяйств. Сжигание природного газа в тепловых установках позволяет применять высокоэффективные тепловые агрегаты, которые удовлетворяют самым строгим экологическим требованиям.
Эффективность методик диагностики состояния и технологий ремонта магистральных трубопроводов определяют их дальнейший ресурс и безопасность эксплуатации. В настоящее время значительная часть трубопроводного транспорта Российской Федерации достигла критического возраста, когда для дальнейшей эксплуатации необходимо проводить капитальные ремонты. Как показывает статистика, составленная по опыту продолжительной эксплуатации магистральных трубопроводов, возраст трубопровода имеет решающее значение при прогнозировании аварийности.
В результате циклических нагрузок в трубопроводах возникают и развиваются различные повреждения. Очагами таких повреждения могут быть допущенные дефекты при строительстве трубопровода. Также дефекты в процессе эксплуатации трубопроводов возникают по причине коррозионных повреждений.
Исходя из этого следует отметить актуальность диагностики и своевременного ремонта трубопроводов для отработки заложенного в них ресурса.
Как показывает статистика по дефектам на магистральных трубопроводах, около 30 % аварий приходится на трубопроводы возрастом 30 лет (это те трубопроводы, которые были построены в 90-е годы). Возникновение аварий происходит по причине наличия в таких трубопроводах множественных дефектов, образование которых допущено по причине нарушений технологического процесса, а также недоработки проектной и исполнительной документации. Риски, задиры накладки и вмятины являются концентраторами напряжений, по причине наличия которых возникает порядка 7 % всех аварий на магистральных трубопроводах. По причине дефектов в сварном шве возникает 1,5.2 % аварий на магистральных трубопроводах.
При прокладке магистрального газопровода распространённым диаметром труб является 720 мм.
Сварка является основным технологическим процессом, который используется при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов. Значительное распространение при выполнении ремонта получила ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Этот способ сварки обладает наибольшей мобильностью и универсальностью. Однако в настоящее время происходит вытеснение ручной дуговой сварки механизированными способами сварки, которые позволяют повысить производительность и качество работ.
На основании вышеизложенного цель квалификационной работы - повышение производительности и качества при ремонте магистрального газопровода диаметром 720 мм - следует признать актуальной.
В настоящей выпускной квалификационной работе поставлена цель - повышение производительности и качества при ремонте магистрального газопровода диаметром 720 мм.
Применяемая в базовой технологии сварка штучными электродами обладает рядом недостатков. Во-первых, ручная дуговая сварка характеризуется малой производительностью, поскольку в настоящее время ручная дуговая сварка исчерпала возможности повышения производительности за счёт корректировки параметров режима и назначения оптимальных сварочных материалов. Во-вторых, недостаточная стабильность качества ремонтной сварки, обусловленная пористостью, непроварами и возникновением трещин из-за перегрева основного металла. В-третьих, следует отметить тяжёлые условия труда сварщика, обусловленные вредностью сварочного аэрозоля, образующегося при горении сварочных электродов. Четвёртым недостатком является увеличенные потери сварочных электродов из-за разбрызгивания и огарков.
Решена задача обоснования выбора способа ремонтной сварки, что сделано на основании анализа преимуществ и недостатков каждого способа с использованием современных источников научно-технической информации. На основании анализа литературных данных предложено использовать механизированную сварку в защитных газах проволокой сплошного сечения.
Составлена проектная технология ремонтной сварки магистрального газопровода, выбраны параметры режима сварки, необходимое оборудование и составлена последовательность выполнения операций:
- первая операция - подготовка кромок,
- вторая операция - сборка,
- третья операция - предварительный подогрев,
- четвёртая операция - сварка,
- пятая операция контроль качества.
На основании анализа источников научно-технической информации, найденных в сети ИНТЕРНЕТ с использованием поисковой системы GOOGLE, баз данных «Киберленинка», «Диссернет» рассмотрены повышения эффективности механизированной сварки в защитных газах. Предложено применить сварку с импульсным управлением дугой. Ожидаемое повышение производительности в два раза и улучшение внешнего вида за счёт устранения разбрызгивания произойдёт при применении источника питания Invertec STT-II.
Изучение особенностей технологического процесса автоматической сборки и сварки изделия позволило идентифицировать опасные и вредные производственные факторы.
Внедрение результатов выпускной квалификационной работы в производство позволит получить годовой экономический эффект в размере 0,65 млн. рублей. Затраты на внедрение проектной технологии окупятся за 0,1 года.
На основании вышеизложенного следует считать поставленную цель достигнутой.
Результаты выпускной квалификационной работы предлагается применить при составлении технологии сварки магистральных трубопроводов.
1. Алешин Н. П., Щербинский В. Г. Контроль качества сварочных работ. М. : Высшая школа, 1986. 207 с.
2. Белинский С. М., Гарбуль А. Ф., Гусаковский В. Г. Оборудование для дуговой сварки : справ. пособие. Л. : Энергоатомиздат, 1986. 656 с.
3. Бут В. С., Олейник О. И. Развитие технологий ремонта дуговой сваркой магистральных трубопроводов в условиях эксплуатации // Автоматическая сварка. 2014. № 5. С. 42-50.
4. Варламов Д. П., Дедешко В. Н., Канайкин В. А., Стеклов О. И. Повышение надежности магистральных газопроводов при использовании многократной внутритрубной дефектоскопии // Автоматическая сварка. 2012. № 3. С. 28-34.
5. Волченко В. Н. Контроль качества сварных конструкций. М. : Машиностроение, 1986. 152 с.
6. Горина Л. Н. Обеспечение безопасных условий труда на производстве: учебное пособие. Тольятти : ТолПИ, 2000. 68 с.
7. Егоров А. Г., Виткалов В. Г., Уполовникова Г. Н., Живоглядова И. А. Правила оформления выпускных квалификационных работ по программам подготовки бакалавра и специалиста: учебно-методическое пособие. Тольятти: ТГУ, 2012. 135 с.
8. Крампит А. Г., Крампит Н. Ю., Габитов Э. К. Модернизация сварочного оборудования - как решение приоритетной задачи по импортозамещению // Технологии и материалы. 2016. № 4. С. 18-23.
9. Краснопевцева И. В. Экономическая часть дипломного проекта : метод. указания. Тольятти : ТГУ, 2008. 38 с.
10. Порядок технической инвентаризации, учета и использования труб, демонтированных при капитальном ремонте и реконструкции магистральных газопроводов ОАО «Газпром» (утвержден ОАО «Газпром» 07.03.2006 г.).
11. Потапьевский А. Г., Сараев Ю. Н., Чинахов Д. А. Сварка сталей в защитных газах плавящимся электродом. Техника и технология будущего : монография. Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2012. 208 с.
12. Потапьевский А. Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. Часть 1. Сварка в активных газах. К. : Экотехнолопя, 2007. 192 с.
13. Розерт Р. Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях // Автоматическая сварка. 2014. № 6-7. С. 60-64.
14. Сварка в машиностроении : справочник в 4-х т. / ред. кол.: Г. А. Николаев (пред.) [и др.]. М. : Машиностроение, 1978. Том 2. / под ред. А. И. Акулова, 1979. 462 с.
15. Смирнов И. В. Сварка специальных сталей и сплавов : учебное пособие. Тольятти : ТГУ, 2007. 301 с.
16. СТО Газпром 2-2.3-231-2008 Правила производства работ при капитальном ремонте линейной части магистральных газопроводов ОАО «Газпром» (утвержден ОАО «Газпром» 04.04.2008 г.)
17. Шлепаков В. Н., Гаврилюк Ю. А., Котельчук А. С. Современное состояние разработки и применения порошковых проволок для сварки углеродистых и низколегированных сталей // Автоматическая сварка. 2010. № 3. С. 46-51.
18. Dilthy U., Reisgen U., Stenke V. Schutgase zum MAGM - HochleistungsschweiBen // Schweissen und Schneiden. 1995. № 2. P. 118-123.
19. Lucas W. Choosing a shielding gas. Pt 2 // Welding and Metal Fabrication. 1992. № 6. P. 269-276.
20. Wilson D. V., Tromans T. K. Effect of strain aging on fatigue damage in low-carbon steel // Acta Metallurgica. 1970. vol. 18. P. 1197-1208.