Оцінка міцності трубопроводів із корозійно-механічними тріщиноподібними дефектами - Статья

ОЦІНКА МІЦНОСТІ ТРУБОПРОВОДІВ ІЗ КОРОЗІЙНО-МЕХАНІЧНИМИ ТРІЩИНОПОДІБНИМИ ДЕФЕКТАМИНа прикладі тривало експлуатованих труб магістральних нафтогазопроводів „Дружба” та „Союз” проведено аналіз та здійснено порівняльну оцінку існуючих методик, норм та стандартів щодо розрахунку руйнівного тиску. Розглянуто методики, норми та стандарти дозволяють інтерпретувати виявлені в процесі технічного діагностування корозійно-механічні тріщиноподібні дефекти. Використовуючи, результати експериментальних досліджень механічних характеристик тривало експлуатованих сталей магістральних нафтогазопроводів „Дружба” та „Союз”, встановлено числовим методом графічну залежність зміни величини руйнівного тиску труби від розмірів (глибини та довжини) експлуатаційних корозійно-механічних дефектів. Визначено умови, за яких можлива безпечна експлуатація труб магістральних нафтогазопроводів „Дружба” та „Союз”, а також умови, за яких експлуатація труб є неможливою. На примере длительно эксплуатированных труб магистральных нефтегазопроводов „Дружба” и „Союз” проведены анализ и сравнительная оценка существующих методик, норм и стандартов относительно расчета разрушающего давления.b - півширина дефекту [7], то такі дефекти відносять до корозійно-механічних тріщиноподібних дефектів. а) б) в) В роботі на прикладі магістрального нафтопроводу „Дружба” (труба 530?7 мм, вtrial-шній робочий тиск 4,1 МПА) та магістрального газопроводу „Союз” (труба 1420?18,7 мм, внутрішній робочий тиск 7,4 МПА) наведено порівняльну оцінку розрахунків, проведених на основі існуючих норм, стандартів та методик [1, 10-12, 16] для труб з наявними корозійно-механічними тріщиноподібними дефектами заданих розмірів, переважно орієнтованими вздовж осі труби, за умови, що руйнування відбувається за вязким механізмом з повільним пластичним розкриттям тріщини на дні дефектів. В основу критеріїв допустимості корозійно-механічних тріщиноподібних дефектів у трубопроводах у багатьох нормативних документах покладено методи оцінювання дефектів, які ґрунтуються на повномасштабних наtrialх випробуваннях. Методичні засади оцінки міцності нафтогазопроводів з наявними корозійно-механічними тріщиноподібними дефектами ґрунтуються на постулаті, що їх руйнування відбувається за вязким механізмом [17] з повільним пластичним розкриттям тріщини в дефектах, що виникають під час експлуатації. Основним параметром, який характеризує процес пластично-вязкого руйнування нафтогазопроводу, є руйнівний тиск, який визначається на підставі або натурних випробувань труб з корозійно-механічними тріщиноподібними дефектами [18], або розрахунковим шляхом на підставі аналітичних залежностей різного типу [10-13, 15, 16, 19].Стандарт ASME B31G (1984) [0] враховує вплив експлуатаційних тріщиноподібних дефектів, більших за 500 мм для газопровідної та відповідно - 200 мм для нафтопровідної труб.

1. Стандарт ASME B31G (1984) [0] враховує вплив експлуатаційних тріщиноподібних дефектів, більших за 500 мм для газопровідної та відповідно - 200 мм для нафтопровідної труб.

2. Модифікований стандарт ASME B31G

(1991) [11], норми DNV RP-F101 [12] та метод

Чойа (J. B. Choi) [16] враховують вплив експлуатаційних тріщиноподібних дефектів на статичну міцність нафтогазопровідних труб в межах

80 мм ? L ?1000мм . Причому, поміж розглянутих процедур визначення руйнівного тиску P f дефектних тривало експлуатованих труб, доцільно при оцінці їх працездатності використовувати норвезькі норми DNV RP-F101 [12].

3. Найбільш консервативно враховує вплив типових для експлуатаційної практики корозійно-механічних тріщиноподібних дефектів довжиною L ?1000мм методика [11] узгоджена з діючим в Росії стандартом [15].

1 Мазур И. И. Безопасность трубопроводных систем / И. И. Мазур, О. М. Иванцов. - М.: Елима, 2004. - 1104 с.

2 Щербаков С. Г. Проблемы трубопроводного транспорта нефти и газа / С. Г. Щербаков. -

М.: Наука, 1982. - 207 с.

3 Иванцов О. М. Надежность магистральных трубопроводов / О. М. Иванцов, В. И. Харитонов. - М.: Недра, 1978. - 167 с.

4 Крижанівський Є. І. Корозійно-воднева деградація нафтових і газових трубопроводів та її запобігання: [наук.-техн. посіб. у 3-х т.] /

Є. І. Крижанівський, Г. М. Никифорчин; під заг. ред. В. В. Панасюка. - Івано-Франківськ - Львів: вид-во Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу, 2011. - Т. 1: Основи оцінювання деградації трубопроводів. - 2011. - 457 с.

ISSN 1993—9965. Науковий вісник ІФНТУНГ. 2014. № 2(37)

5 Борисенко В. Коррозионное разрушение газопровдов / Владимир Борисенко, Юрий Ни- хаенко, Виктор Крикун // Проблеми корозії та протикорозійного захисту матеріалів (Корозія-

2006): у 2-х томах [спецвипуск журналу „Фізико-хімічна механіка матеріалів”]: VIII міжн. конф.-вист., 6-8 черв. 2006 р.: збірник праць. -

2006. - Спец. вип. №5. - С. 296-299.

6 Ничипоренко М. В. Досвід діагностування магістральних газопроводів ДК "Укртранс- газ" за допомогою внутрішньо трубних інспекцій поршнів / М. В. Ничипоренко, Є. Б. Іваник

// Трубопровідний транспорт. - 2010. -

№ 6 (66).- С. 7-8.

7 ДСТУ-Н Б В.2.3.-21:2008 Настанова визначення залишкової міцності магістральних трубопроводів з дефектами - К.: Мінрегіонбуд

України, 2008. - 68 с.

8 Механіка руйнування і міцність матеріалів: довідн. посібник / під заг. ред. В. В. Панасюка / [Г. М. Никифорчин, С. Г. Поляков, В. А. Черватюк, І. В. Ориняк та ін.]; - Львів: Сполом, 2009. - Том 11: Міцність і довговічність нафтогtrialх трубопроводів і резервуарів; під ред. Г. М. Никифорчина - 504 с.

9 Pluvinage G. Pipe defect assessment based on limit analysis, failure assessment diagram and subcritical crack growth / G. Pluvinage // Фізико- хімічна механіка матеріалів. - 2006. - Т. 42, № 1. - С. 119-127.

10 American Nation Standard Institute (ANSI) / American Society of Mechanical

Engineers (ASME). Manual for determining strength of corroded pipeleines. ASME B31G, 1984.

11 ASME B31G-1991. Manual for determining the remaining strength of corroded pipelines. - New York, USA: The American

Society of Mechanical Engineers, American

Nation Standard Institute, 1991.

12 DNV-RP-F1001: Corroded pipelines. - Det Norske Veritas. - 1999.

13 British Gas engineering standard

BGS/PS/P11: Procedures for inspection and repair of damaged steel pipelines (Designed to operate at pressure above 7 bar), December 1983.

14 Методические рекомендации по количественной оценке состояния магистральных газопроводов с коррозионными дефектами, их ранжирования по степени опасности и определению остаточного ресурса: ВРД 39-1.10-004-99 ОАО „ГАЗПРОМ”. - Введ. 2000-02-15. - М.: ООО “ИРЦ Газпром” - 40 с.

15 Магистральные трубопроводы. Строительные нормы и правила: СНИП 2.05.06-85*.-

[Действителен с 1996-11-10]. - М: ВНИИСТ Миннефтегазстроя, 1997. - 47 с.

16 Choi J. B. Development of limit load solutions for corroded gas pipelines / J. B. Choi, B. K. Goo, J. C. Kima [et al.] // Int. J. Pressure

Vessel and Piping. - 2003. - Vol. 80, №2. - P. 121-128.

17 Броек Д. Основы механики разрушения

/ Д Броек - М.: Высш. шк., 1980. - 368 с.

18 Натуральные испытания труб и ремонтных конструкций на испытательном полигоне

ISSN 1993—9965. Науковий вісник ІФНТУНГ. 2014. № 2(37)

Транспорт та зберігання нафти і газу

ОАО ВНИИСТ / Варламов Н. В., Макаров Г. И., Поликарпов К. В. // Трубопроводный транспорт: теория и практика. - 2010. -

№ 6 (22). - С. 4-7.

19 Смоляк Т. І. Розрахунок міцності газопроводів з корозійними дефектами / Т. І. Смоляк, І. І. Капцов, В. І. Холодов [та ін.] // Нафтова і газова промисловість. - 2005. - № 4. - С. 31-33.

20 Методика продления срока безопасной эксплуатации магистральных газопроводов

ОАО “Газпром” СТО Газпром 2-3.5-252-2008. - Введ. 2009-04-15. - М.: ООО “ИРЦ Газпром” -

60 с. - (Стандарт организации).

21 SINTAP: Structural Integrity Assessment

Procedures for European Industry. Final

Procedure, 1999. Brite-Euram Project No BE95-1426. - Rotherham: British Steel, 1999.

22 R/H/R6 „Assessment of the Integrity of

Structures Containing Defects”. - British Energy

General Ltd. 4th edition, 2000.

23 Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. Механические испытания. Конструкционная прочность: в 2 т. / Я. Б. Фридман. - М.: Машиностроение, 1974. - Т.2. - 368 с.

24 Красовський А. Я. Оцінка залишкового ресурсу трубопроводу, ушкодженого стресс-корозією / А. Я. Красовський, І. В. Ориняк, І. В. Лохман // Трубопровідний транспорт. -

2011. - № 2 (68). - С. 18-21.

25 Грабовський Р. С. Оцінка міцності нафтопроводу з корозійно-механічними дефектами / Р. С. Грабовський // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. - 2010. - № 3 (36). -

С. 38-42.

26 Никифорчин Г. М. Чутливість механічних, корозійно-механічних та електрохімічних властивостей до експлуатаційної деградації сталей магістральних трубопроводів / Г. М. Никифорчин, О. Т. Цирульник, М. І. Греділь //

Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин: збірник наук. статей за результатами виконання цільової комплексної програми наукових досліджень НАН України у 2007-2009 рр.: зб. статей; під заг. ред.

Б. Є. Патона. - К.: Національна академія наук

України. Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона, 2009. - С. 29-32.

27 Гумеров А. Г. Безопасность длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводов / А. Г. Гумеров. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2003. - 310 с.

28 Середюк М. Д. Трубопровідний транспорт нафти та нафтопродуктів: [підручник для студ. вищ. навч. закл.] / М. Д. Середюк, Й. В Якимів, В. П. Лісафін. - Івано-Франківськ: Кременчук, 2001. - 517 c.

Стаття надійшла до редакційної колегії

05.09.14

Рекомендована до друку професором Івасівим В.М. (ІФНТУНГ, м. Івано-Франківськ) професором Стащуком М.Г.

(відділ фізичних основ руйнування та міцності матеріалів Фізико-механічного інституту ім. Г.В.Карпенка НАН України, м. Львів)

153