Наука и инновации
Важную роль в обеспечении надежной эксплуатации газотранспортных объектов играет научно-исследовательская и практическая работа, которую проводят специалисты «Белтрансгаза» совместно с подразделениями Национальной Академии наук Беларуси: Физико-техническим институтом, Институтом тепло- и массообмена, Институтом надежности машин, Институтом проблем энергетики, а также с научными учреждениями России и Украины. В настоящее время физико-техническим институтом разработаны методы определения остаточного ресурса работы оборудования и материалов газораспределительных и компрессорных станций, линейной части газопроводов и АГНКС. Эти методы широко используются при проведении комплексной диагностики, выполнении прочностных расчетов, определении технологии ремонтно-восстановительных работ.
Отметим, что Физико-технический институт является головной организацией по магистральным газо-, нефте- и продуктопроводам. Несколько лет назад проведены работы с Институтом проблем энергетики НАН Беларуси по разработке «Методики по нормированию расхода топливно-энергетических ресурсов на собственные нужды и технологические потери при транспортировке газа по газотранспортной системе и компримированию природного газа на АГНКС». Методика позволила организовать единый подход к расчету и планированию расхода топливно-энергетических ресурсов в ОАО «Белтрансгаз». Эксплуатация подземных хранилищ газа проводится при постоянном авторском сопровождении разработчиков технологической схемы ВНИИГАЗа. Это позволяет своевременно вносить изменения в режимы закачки и отбора, снижать пластовые потери газа, осуществлять эффективный контроль за формированием газовой залежи. Постоянный контроль за состоянием недр и окружающей среды в пределах хранилищ и прилегающих территорий выполняется Институтом геологических наук НАН Беларуси и Ивано-Франковским государственным технологическим университетом нефти и газа (Украина) путем проведения гидрохимической и газохимической съемок. Контроль за герметичностью скважин — выявление зон перетоков по заколонному пространству, определение гидродинамически активных пропластков и их газонасыщенности — проводится Институтом геологических наук по разработанной методике высокоточной термометрии, которым также начата разработка основ законодательства в области геоэкологического мониторинга на объектах подземного хранения газа страны. Белорусской инженерной академией проведены полевые испытания нового в области ПХГ радиоволнового метода контроля за распространением газа по эксплуатационному пласту. Разработаны опытные образцы аппаратуры. Получены первые положительные результаты, однако работы в этом направлении будут продолжаться.
В настоящее время в газотранспортной системе работают магистральные газопроводы, длительность эксплуатации которых составляет 30 лет и более. В процессе длительной эксплуатации происходит существенное изменение структуры и свойств металла труб в результате усталостных явлений и деформационного старения. Постепенно металл труб накапливает повреждения, которые в конечном итоге приводят к их разрушению. По оценке специалистов Физико-технического института НАН Беларуси С.М. Красневского, Г.О. Яровой и А.М. Руся, особенно интенсивно процесс накопления повреждений происходит в локальных зонах несплошностей (дефектов) металла. «И чем меньше радиус кривизны поверхности в вершине дефекта, тем его опасность выше, — отмечают они. — Поэтому наиболее опасными видами дефектов являются так называемые трещиноподобные дефекты, у которых радиус кривизны поверхности в вершине самого дефекта стремится к нулевому значению». Отметим, что к трещиноподобным дефектам относятся трещины всех видов и направлений, глубокие протяженные царапины, закаты и расслоения металла, а также непровары и несплавления в сварных швах. Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации магистральных газопроводов проводятся мероприятия по внутритрубному диагностическому обследованию состояния дефектности труб, в ходе которых обнаруживаются дефекты различной степени опасности, в том числе и трещиноподобные, требующие незамедлительного проведения ремонта. При этом с учетом состояния поврежденного металла возникает острая необходимость в проведении оперативных ремонтов локальных дефектных зон труб, не требующих значительных материальных ресурсов, связанных в первую очередь с заменой самих дефектных труб. Как отметил Красневский, широко применяемыми методами ремонта труб, не связанными с их заменой и вваркой катушек, являются зашлифовка наружной поверхности трубы, содержащей неглубокий дефект или дефекты, а также механическая выборка дефектов с последующей заваркой выборок наружной поверхности труб. Однако, по его словам, вышеуказанные методы имеют ряд существенных ограничений, которые не позволяют производить ремонт нескольких часто встречающихся типов обнаруживаемых дефектов. К таким типам относятся сквозные дефекты, расположенные на внутренней поверхности стенки трубы глубокие дефекты, локализованные внутри стенки трубы и подходящие к поверхностям стенки трубы дефекты, а также глубокие и рядом расположенные дефекты наружной поверхности трубы. Ремонты указанных дефектов могут быть выполнены вваркой катушек или заменой дефектной трубы, однако эти методы связаны с существенными материальными и трудовыми затратами. Наиболее приемлемым методом устранения таких дефектов является их ремонт методом вварки заплат или приварки патрубков, регламентируемый разработанной технологией.
Специалисты Физико-технического института проводили исследования по определению технологических параметров и физико-механических свойств объектов ремонта и ремонтных материалов при выполнении ремонтов дефектов труб магистральных газопроводов методом вварки заплат или приварки патрубков, а также по исследованию технологического процесса сварки и последующей оценки качества ремонтных сварных соединений. Так, расчетами на прочность и долговечность установлены и обоснованы допустимые диапазоны характеристик служебных свойств и размеры подвергаемых ремонту труб, а также геометрическая форма, размеры и служебные свойства ремонтных деталей (заплат и патрубков). Область применения разработанной методики распространяется на ремонт дефектов основного металла труб линейной части магистральных газопроводов и газопроводов-отводов подземной прокладки II-IV категорий с условным диаметром Ду 500 и выше, эксплуатируемых в составе газотранспортной системы ОАО «Белтрансгаз», при этом категория прочности металла труб должна быть не ниже К50.
Разработчики отметили, что рассчитанная методика не распространяется:
1) на участки пересечений газопровода с естественными и искусственными препятствиями (подводные переходы с пойменными участками, железные и автомобильные дороги всех категорий включая дороги общего пользования, ЛЭП свыше 35 кВт);
2) на участки газопровода, примыкающие к пересечениям через железные и автомобильные дороги всех категорий на расстоянии 350 м от границ пересечений;
3) на крановые узлы линейной запорной арматуры газопровода;
4) на участки газопровода между охранными кранами компрессорных станций.
5) на ремонт дефектов, расположенных в металле сварных швов труб, в металле зон термического влияния сварного шва и наплавки, а также в металле ремонтируемой трубы категории прочности ниже К50.
Основной критерий выбора между вваркой заплаты или приваркой патрубка на вырезанный дефектный участок трубы заключается в следующем: ремонт приваркой патрубков осуществляется в тех случаях, когда диаметр отверстия вырезанной дефектной зоны тела трубы не превышает 150 мм; если диаметр отверстия более 150 мм, ремонт осуществляется вваркой заплат. В исключительных случаях при выходе отдельных параметров за установленные рамки ограничений ремонт методом вварки заплаты или приварки патрубка может быль выполнен при условии разработки конкретных технических решений на каждый планируемый ремонт. В остальных случаях на основании требований разработанной методики предприятие, специализирующееся на выполнении ремонтных сварочных работ, разрабатывает операционные технологические карты и выполняет ремонт дефектных участков труб без дополнительного согласования. Необходимо отметить, что при условии соблюдения всех требований разработанной методики ремонта, а также требований действующих нормативных документов по проведению сварочных ремонтно-восстановительных работ на газопроводах надежность дальнейшей эксплуатации отремонтированных заплатами или патрубками труб не уступает надежности заново вваренных труб или труб с вваренными катушками. При этом существенно сокращаются сроки проведения ремонтных работ и снижается вероятность возникновения аварийных ситуаций с потерей газа.
По мнению ученого Красневского, систематизация и упорядочение деятельности по устранению дефектов путем герметизации труб вваркой заплат или приваркой патрубков позволит повысить надежность эксплуатации магистральных газопроводов и трубопроводов-отводов, безаварийная эксплуатация которых важна для бесперебойной поставки газа внутренним и внешним потребителям. Разработанная методика ремонта дефектов труб методом вварки заплат или приварки патрубков при соответствующей доработке с учетом используемого трубного сортамента и материалов может быть использована при ремонте дефектных участков труб магистральных нефтепродуктопроводов.
Подготовил Александр ПАНИЧ
Отметим, что Физико-технический институт является головной организацией по магистральным газо-, нефте- и продуктопроводам. Несколько лет назад проведены работы с Институтом проблем энергетики НАН Беларуси по разработке «Методики по нормированию расхода топливно-энергетических ресурсов на собственные нужды и технологические потери при транспортировке газа по газотранспортной системе и компримированию природного газа на АГНКС». Методика позволила организовать единый подход к расчету и планированию расхода топливно-энергетических ресурсов в ОАО «Белтрансгаз». Эксплуатация подземных хранилищ газа проводится при постоянном авторском сопровождении разработчиков технологической схемы ВНИИГАЗа. Это позволяет своевременно вносить изменения в режимы закачки и отбора, снижать пластовые потери газа, осуществлять эффективный контроль за формированием газовой залежи. Постоянный контроль за состоянием недр и окружающей среды в пределах хранилищ и прилегающих территорий выполняется Институтом геологических наук НАН Беларуси и Ивано-Франковским государственным технологическим университетом нефти и газа (Украина) путем проведения гидрохимической и газохимической съемок. Контроль за герметичностью скважин — выявление зон перетоков по заколонному пространству, определение гидродинамически активных пропластков и их газонасыщенности — проводится Институтом геологических наук по разработанной методике высокоточной термометрии, которым также начата разработка основ законодательства в области геоэкологического мониторинга на объектах подземного хранения газа страны. Белорусской инженерной академией проведены полевые испытания нового в области ПХГ радиоволнового метода контроля за распространением газа по эксплуатационному пласту. Разработаны опытные образцы аппаратуры. Получены первые положительные результаты, однако работы в этом направлении будут продолжаться.
В настоящее время в газотранспортной системе работают магистральные газопроводы, длительность эксплуатации которых составляет 30 лет и более. В процессе длительной эксплуатации происходит существенное изменение структуры и свойств металла труб в результате усталостных явлений и деформационного старения. Постепенно металл труб накапливает повреждения, которые в конечном итоге приводят к их разрушению. По оценке специалистов Физико-технического института НАН Беларуси С.М. Красневского, Г.О. Яровой и А.М. Руся, особенно интенсивно процесс накопления повреждений происходит в локальных зонах несплошностей (дефектов) металла. «И чем меньше радиус кривизны поверхности в вершине дефекта, тем его опасность выше, — отмечают они. — Поэтому наиболее опасными видами дефектов являются так называемые трещиноподобные дефекты, у которых радиус кривизны поверхности в вершине самого дефекта стремится к нулевому значению». Отметим, что к трещиноподобным дефектам относятся трещины всех видов и направлений, глубокие протяженные царапины, закаты и расслоения металла, а также непровары и несплавления в сварных швах. Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации магистральных газопроводов проводятся мероприятия по внутритрубному диагностическому обследованию состояния дефектности труб, в ходе которых обнаруживаются дефекты различной степени опасности, в том числе и трещиноподобные, требующие незамедлительного проведения ремонта. При этом с учетом состояния поврежденного металла возникает острая необходимость в проведении оперативных ремонтов локальных дефектных зон труб, не требующих значительных материальных ресурсов, связанных в первую очередь с заменой самих дефектных труб. Как отметил Красневский, широко применяемыми методами ремонта труб, не связанными с их заменой и вваркой катушек, являются зашлифовка наружной поверхности трубы, содержащей неглубокий дефект или дефекты, а также механическая выборка дефектов с последующей заваркой выборок наружной поверхности труб. Однако, по его словам, вышеуказанные методы имеют ряд существенных ограничений, которые не позволяют производить ремонт нескольких часто встречающихся типов обнаруживаемых дефектов. К таким типам относятся сквозные дефекты, расположенные на внутренней поверхности стенки трубы глубокие дефекты, локализованные внутри стенки трубы и подходящие к поверхностям стенки трубы дефекты, а также глубокие и рядом расположенные дефекты наружной поверхности трубы. Ремонты указанных дефектов могут быть выполнены вваркой катушек или заменой дефектной трубы, однако эти методы связаны с существенными материальными и трудовыми затратами. Наиболее приемлемым методом устранения таких дефектов является их ремонт методом вварки заплат или приварки патрубков, регламентируемый разработанной технологией.
Специалисты Физико-технического института проводили исследования по определению технологических параметров и физико-механических свойств объектов ремонта и ремонтных материалов при выполнении ремонтов дефектов труб магистральных газопроводов методом вварки заплат или приварки патрубков, а также по исследованию технологического процесса сварки и последующей оценки качества ремонтных сварных соединений. Так, расчетами на прочность и долговечность установлены и обоснованы допустимые диапазоны характеристик служебных свойств и размеры подвергаемых ремонту труб, а также геометрическая форма, размеры и служебные свойства ремонтных деталей (заплат и патрубков). Область применения разработанной методики распространяется на ремонт дефектов основного металла труб линейной части магистральных газопроводов и газопроводов-отводов подземной прокладки II-IV категорий с условным диаметром Ду 500 и выше, эксплуатируемых в составе газотранспортной системы ОАО «Белтрансгаз», при этом категория прочности металла труб должна быть не ниже К50.
Разработчики отметили, что рассчитанная методика не распространяется:
1) на участки пересечений газопровода с естественными и искусственными препятствиями (подводные переходы с пойменными участками, железные и автомобильные дороги всех категорий включая дороги общего пользования, ЛЭП свыше 35 кВт);
2) на участки газопровода, примыкающие к пересечениям через железные и автомобильные дороги всех категорий на расстоянии 350 м от границ пересечений;
3) на крановые узлы линейной запорной арматуры газопровода;
4) на участки газопровода между охранными кранами компрессорных станций.
5) на ремонт дефектов, расположенных в металле сварных швов труб, в металле зон термического влияния сварного шва и наплавки, а также в металле ремонтируемой трубы категории прочности ниже К50.
Основной критерий выбора между вваркой заплаты или приваркой патрубка на вырезанный дефектный участок трубы заключается в следующем: ремонт приваркой патрубков осуществляется в тех случаях, когда диаметр отверстия вырезанной дефектной зоны тела трубы не превышает 150 мм; если диаметр отверстия более 150 мм, ремонт осуществляется вваркой заплат. В исключительных случаях при выходе отдельных параметров за установленные рамки ограничений ремонт методом вварки заплаты или приварки патрубка может быль выполнен при условии разработки конкретных технических решений на каждый планируемый ремонт. В остальных случаях на основании требований разработанной методики предприятие, специализирующееся на выполнении ремонтных сварочных работ, разрабатывает операционные технологические карты и выполняет ремонт дефектных участков труб без дополнительного согласования. Необходимо отметить, что при условии соблюдения всех требований разработанной методики ремонта, а также требований действующих нормативных документов по проведению сварочных ремонтно-восстановительных работ на газопроводах надежность дальнейшей эксплуатации отремонтированных заплатами или патрубками труб не уступает надежности заново вваренных труб или труб с вваренными катушками. При этом существенно сокращаются сроки проведения ремонтных работ и снижается вероятность возникновения аварийных ситуаций с потерей газа.
По мнению ученого Красневского, систематизация и упорядочение деятельности по устранению дефектов путем герметизации труб вваркой заплат или приваркой патрубков позволит повысить надежность эксплуатации магистральных газопроводов и трубопроводов-отводов, безаварийная эксплуатация которых важна для бесперебойной поставки газа внутренним и внешним потребителям. Разработанная методика ремонта дефектов труб методом вварки заплат или приварки патрубков при соответствующей доработке с учетом используемого трубного сортамента и материалов может быть использована при ремонте дефектных участков труб магистральных нефтепродуктопроводов.
Подготовил Александр ПАНИЧ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 29 за 2007 год в рубрике энергетика
