Помощь студентам в учебе
Анализ технологий сварки магистральных трубопроводов, применяемые в условиях Крайнего Севера
|
Введение 12
Глава 1. Общая часть 14
1.1. Общие сведения о сварке 14
1.2. Классификация сварки 15
1.3 Разновидности процесса дуговой сварки 15
1.4. Дуговая сварка покрытыми электродами 17
1.5. Дуговая сварка под флюсом 19
1.6. Дуговая сварка в защитных газах 20
1.7. Основные сведения о сварочной дуге 20
1.8. Участки статической вольт-амперной характеристики дуги 24
Глава 2. Технологии сварки магистральных газопроводов, применяемые в условиях Крайнего Севера 26
2.1. Влияние климатических условий на процесс сварки 27
2.2. Входной контроль труб 28
2.3. Требования к контролю качества сварных соединений 32
2.3.1. Требования к лабораториям 32
2.3.2. Требования к персоналу, проводящему контроль 32
2.3.3. Требованиям к средствам и материалам 33
2.3.4. Методы и объемы неразрушающего контроля качества сварных
соединений 34
2.3.5. Нормы оценки качества сварных соединений 39
2.4. Предварительный подогрев кромок труб 44
2.5. Газопроводы из трубной стали категории прочности Х80 Х100 48
2.6. Рекомендации по сварке кольцевых стыков газопроводов,
изготовленных из высокопрочных трубных сталей 49
2.7. Технологческие параметры режимов ручной дуговой сварки 51
2.8. Технологические параметры режимов автоматической сварки в
защитных газах 54
2.9. Структура и свойства сварных соединений 60
Глава 3. Расчетная часть 65
3.1. Оценка свариваемости стали 65
3.2. Расчет режима сварки в среде защитных газов 66
3.2.1. Расчет параметров сварки для первого прохода 67
3.2.2. Расчет параметров сварки для второго прохода 71
3.2.3. Расчет параметров сварки для третьего и четвертого проходов .... 72
3.3. Параметры режимов автоматической сварки 72
Глава 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 75
4.1. Сравнительно-экономический анализ 75
4.2. Определение норм времени 80
4.2.2. Нормирование процесса СПЭЗГ 85
4.3. Расчет затрат на амортизационные отчисления при РДС 89
4.4. Расчет затрат на амортизационные отчисления при СПЭЗГ 91
4.5. Расчет затрат на оплату труда 93
4.6. Расчет затрат на страховые взносы 96
4.7. Заключительный анализ методов ремонта магистрального
газопровода 97
Глава 5. Социальная ответственность при проведении сварочномонтажных работ на магистральном газопроводе 100
5.1 Анализ вредных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению 101
5.2. Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению 105
5.3. Экологическая безопасность 108
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 111
5.5 Законодательное регулирование проектных решений 114
Заключение 117
Список публикаций 119
Список использованных источников 120
Приложение А 123
Глава 1. Общая часть 14
1.1. Общие сведения о сварке 14
1.2. Классификация сварки 15
1.3 Разновидности процесса дуговой сварки 15
1.4. Дуговая сварка покрытыми электродами 17
1.5. Дуговая сварка под флюсом 19
1.6. Дуговая сварка в защитных газах 20
1.7. Основные сведения о сварочной дуге 20
1.8. Участки статической вольт-амперной характеристики дуги 24
Глава 2. Технологии сварки магистральных газопроводов, применяемые в условиях Крайнего Севера 26
2.1. Влияние климатических условий на процесс сварки 27
2.2. Входной контроль труб 28
2.3. Требования к контролю качества сварных соединений 32
2.3.1. Требования к лабораториям 32
2.3.2. Требования к персоналу, проводящему контроль 32
2.3.3. Требованиям к средствам и материалам 33
2.3.4. Методы и объемы неразрушающего контроля качества сварных
соединений 34
2.3.5. Нормы оценки качества сварных соединений 39
2.4. Предварительный подогрев кромок труб 44
2.5. Газопроводы из трубной стали категории прочности Х80 Х100 48
2.6. Рекомендации по сварке кольцевых стыков газопроводов,
изготовленных из высокопрочных трубных сталей 49
2.7. Технологческие параметры режимов ручной дуговой сварки 51
2.8. Технологические параметры режимов автоматической сварки в
защитных газах 54
2.9. Структура и свойства сварных соединений 60
Глава 3. Расчетная часть 65
3.1. Оценка свариваемости стали 65
3.2. Расчет режима сварки в среде защитных газов 66
3.2.1. Расчет параметров сварки для первого прохода 67
3.2.2. Расчет параметров сварки для второго прохода 71
3.2.3. Расчет параметров сварки для третьего и четвертого проходов .... 72
3.3. Параметры режимов автоматической сварки 72
Глава 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 75
4.1. Сравнительно-экономический анализ 75
4.2. Определение норм времени 80
4.2.2. Нормирование процесса СПЭЗГ 85
4.3. Расчет затрат на амортизационные отчисления при РДС 89
4.4. Расчет затрат на амортизационные отчисления при СПЭЗГ 91
4.5. Расчет затрат на оплату труда 93
4.6. Расчет затрат на страховые взносы 96
4.7. Заключительный анализ методов ремонта магистрального
газопровода 97
Глава 5. Социальная ответственность при проведении сварочномонтажных работ на магистральном газопроводе 100
5.1 Анализ вредных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению 101
5.2. Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению 105
5.3. Экологическая безопасность 108
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 111
5.5 Законодательное регулирование проектных решений 114
Заключение 117
Список публикаций 119
Список использованных источников 120
Приложение А 123
Россия входит в число самых крупных газодобывающих стран мира. По результатам оценки экспертов в ближайшие 20-30 лет природный газ и нефть останутся основными источниками энергии для человечества [1]. В дальнейшем, природный газ будет занимать лидирующее положение в топливно-энергетическом балансе страны. Одновременно Россия будет оставаться одним из крупнейших экспортеров газа, занимая около 25% мирового рынка.
Наиболее важную роль в реализации энергетической политики страны, играет развитие нефтегазового комплекса Северных регионов России.
В настоящее время началось строительство газопровода «Сила Сибири».
В связи с этим, газоконденсатные месторождения Севера останутся основным, устойчивым направлением развития газовой промышленности России.
Газотранспортная система играет значительную роль в выполнении этой задачи, поэтому предъявляются высокие требования к ее техническим и эксплуатационным характеристикам. В настоящее время, основная часть действующих магистральных газопроводов эксплуатируется при рабочем давлении до 7,4 МПа. Для того чтобы повысить эффективность транспортировки природного газа, возникает необходимость создания магистральных газопроводов, работающих под давлением 9,8 - 11,8 МПа. Использование газопроводов из традиционной стали категории прочности Х65-Х70 возможно, лишь при значительном увеличении толщины стенки. Поэтому для районов Крайнего Севера, актуальнее использовать новые высокоэффективные газопроводы большого диаметра из стали категории прочности Х80-Х100. В результате чего существенно уменьшится металлоемкость, а также стоимость сооружения и эксплуатации магистральных газопроводов.
Положительные тенденции применимости трубных сталей категории прочности Х80-Х100 напрямую зависят от рациональных методов сварки. Процесс сварки магистральных трубопроводов в условиях Крайнего Севера более сложен и имеет свои особенности, в сравнении с процессом сварки при положительной температуре окружающей среды. При сварке в зимнее время, наблюдается увеличение скорости остывания металла сварочной ванны и околошовной зоны. В свою очередь, высокие скорости охлаждения сопутствуют появлению дефектов. Более 50 % отказов газопроводов, эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера, приходится именно на дефекты в сварных кольцевых швах, в то время как в других регионах России, около 50 % отказов приходится на коррозионное растрескивание.
В связи с вышесказанным, возникает необходимость совершенствовать существующие технологии и рекомендации по сварке магистральных газопроводов, сооружаемых в условиях Крайнего Севера, а в перспективе создания новых высокотехнологичных методов, обеспечивающих высокие механические свойства сварных соединений.
Наиболее важную роль в реализации энергетической политики страны, играет развитие нефтегазового комплекса Северных регионов России.
В настоящее время началось строительство газопровода «Сила Сибири».
В связи с этим, газоконденсатные месторождения Севера останутся основным, устойчивым направлением развития газовой промышленности России.
Газотранспортная система играет значительную роль в выполнении этой задачи, поэтому предъявляются высокие требования к ее техническим и эксплуатационным характеристикам. В настоящее время, основная часть действующих магистральных газопроводов эксплуатируется при рабочем давлении до 7,4 МПа. Для того чтобы повысить эффективность транспортировки природного газа, возникает необходимость создания магистральных газопроводов, работающих под давлением 9,8 - 11,8 МПа. Использование газопроводов из традиционной стали категории прочности Х65-Х70 возможно, лишь при значительном увеличении толщины стенки. Поэтому для районов Крайнего Севера, актуальнее использовать новые высокоэффективные газопроводы большого диаметра из стали категории прочности Х80-Х100. В результате чего существенно уменьшится металлоемкость, а также стоимость сооружения и эксплуатации магистральных газопроводов.
Положительные тенденции применимости трубных сталей категории прочности Х80-Х100 напрямую зависят от рациональных методов сварки. Процесс сварки магистральных трубопроводов в условиях Крайнего Севера более сложен и имеет свои особенности, в сравнении с процессом сварки при положительной температуре окружающей среды. При сварке в зимнее время, наблюдается увеличение скорости остывания металла сварочной ванны и околошовной зоны. В свою очередь, высокие скорости охлаждения сопутствуют появлению дефектов. Более 50 % отказов газопроводов, эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера, приходится именно на дефекты в сварных кольцевых швах, в то время как в других регионах России, около 50 % отказов приходится на коррозионное растрескивание.
В связи с вышесказанным, возникает необходимость совершенствовать существующие технологии и рекомендации по сварке магистральных газопроводов, сооружаемых в условиях Крайнего Севера, а в перспективе создания новых высокотехнологичных методов, обеспечивающих высокие механические свойства сварных соединений.
Сварка магистральных газопроводов, эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера, это сложный высокотехнологичный процесс. Влияние отрицательных температур, существенно снижает механические свойства сварных соединений. На основании этого, в выпускной квалификационной работе, был проведен анализ существующих технологий, а так же предложены рекомендуемые параметры сварки, использование которых позволяет избегать появления дефектов в сварных швах.
Особеностью сварки в условиях Крайнего Севера является предварительный и сопутсвующий подогрев кромок труб.
На основании проведенного анализа микроструктуры полученных сварных соединений, газопроводов категории прочности Х80, следует отметить, что температура предварительного и сопутствующего подогрева, а также скорость охлаждения металла сварочной ванны, являются определяющими критериями, значения которых напрямую влияют на свойства получаемых соединений. В работе было установлено, что для обеспечения требуемых механических свойств сварных швов, соответствующим нормативным требованиям, необходимо, во время процесса сварки сохранять температуру подогрева в диапазоне 150-250 °С, а скорость охлаждения в пределах 15-40 °С/с.
Результатом проделанного расчета являются параметры автоматической сварки, которые полностью удовлетворяют рекомендованным параметрам сварки магистральных газопроводов, описанных в нормативных документах ПАО «Газпром».
В результате произведенных расчетов эксплуатационных затрат на сварку 395стыков трубопровода диаметром 1020 мм с проведением экономического сравнения перспективности ремонта, было установлено, что
использование технологии автоматической сварки покрытыми электродами в среде защитных газов (СПЭЗГ) экономически эффективнее, чем использование ручной дуговой сварки (РДС). Экономическая выгода использования СПЭЗГ составит 3123530,4 руб.
Особеностью сварки в условиях Крайнего Севера является предварительный и сопутсвующий подогрев кромок труб.
На основании проведенного анализа микроструктуры полученных сварных соединений, газопроводов категории прочности Х80, следует отметить, что температура предварительного и сопутствующего подогрева, а также скорость охлаждения металла сварочной ванны, являются определяющими критериями, значения которых напрямую влияют на свойства получаемых соединений. В работе было установлено, что для обеспечения требуемых механических свойств сварных швов, соответствующим нормативным требованиям, необходимо, во время процесса сварки сохранять температуру подогрева в диапазоне 150-250 °С, а скорость охлаждения в пределах 15-40 °С/с.
Результатом проделанного расчета являются параметры автоматической сварки, которые полностью удовлетворяют рекомендованным параметрам сварки магистральных газопроводов, описанных в нормативных документах ПАО «Газпром».
В результате произведенных расчетов эксплуатационных затрат на сварку 395стыков трубопровода диаметром 1020 мм с проведением экономического сравнения перспективности ремонта, было установлено, что
использование технологии автоматической сварки покрытыми электродами в среде защитных газов (СПЭЗГ) экономически эффективнее, чем использование ручной дуговой сварки (РДС). Экономическая выгода использования СПЭЗГ составит 3123530,4 руб.