- •Общая характеристика работы
- •Введение
- •Глава 1. Анализ надежности магистральных трубопроводов республики беларусь и их кольцевых сварных соединений
- •1.1 Современные подходы к решению задачи обеспечения надежности магистральных трубопроводов
- •1.2 Анализ основных характеристик объекта исследования
- •1.3 Анализ материально-технического исполнения магистральных трубопроводов Республики Беларусь и их сварных кольцевых соединений
- •1.4 Причины возникновения аварийных ситуаций
- •1.5. Тяжесть последствий аварий
- •1.6 Анализ изменений, протекающих в металле труб и сварных соединений в процессе эксплуатации
- •1.7 Постановка задач исследований
- •Выводы по главе 1
- •Глава 2. Исследование структуры и механических свойств основного металла и сварных соединений длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов.
- •2.1 Общая схема проведения исследований
- •(Показано на реальном образце)
- •2.2 Исследование химического состава труб магистральных трубопроводов после длительной эксплуатации.
- •2.3 Исследование механических свойств труб магистральных трубопроводов после длительной эксплуатации.
- •2.4 Исследование микроструктуры труб магистральных трубопроводов после длительной эксплуатации.
- •Выводы по главе 2
- •Глава 3 выбор режимов восстановительной термической обработки кольцевых сварных соединений магистральных трубопроводов проработавших длительное время
- •3.1 Обоснование метода термической обработки кольцевых сварных соединений магистральных трубопроводов проработавших длительное время.
- •3.2 Исследование влияния высокого отпуска на механические свойства основного металла и сварных соединений труб магистральных трубопроводов после длительной эксплуатации.
- •3.3 Исследование структурных изменений в сварных соединениях труб длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов после термической обработки.
- •3.4 Исследование влияния термической обработки на коррозионную стойкость сварных соединений магистральных трубопроводов.
- •3.4.1 Коррозия труб магистральных трубопроводов и их соединений
- •3.4.2 Определение влияния термической обработки на коррозионную стойкость кольцевого сварного соединения магистрального трубопровода
- •(Натуральная величина)
- •3.4.3 Обработка и обсуждение результатов эксперимента
- •Выводы по главе 3
- •Глава 4. Экспресс-метод определения механических характеристик сварного соединения магистрального трубопровода
- •4.1 Необходимость определения механических свойств материалов магистральных трубопроводов
- •4.2 Неразрушающие методы определения механических свойств трубопроводных материалов
- •4.3 Определение ударной вязкости сварных кольцевых соединений магистральных трубопроводов, подвергшихся эксплуатации длительное время, неразрушающим способом
- •Выводы по главе 4
- •Глава 5 апробация метода повышения надежности магистральных трубопроводов методом восстановительной термической обработки кольцевых сварных соединений
- •5.1 Типовой технологический процесс производства работ по термической обработке сварных соединений длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов
- •5.2 Опытно-промышленная апробация предлагаемого способа восстановительной термообработки
- •5.3 Расчет ожидаемого экономического эффекта
- •Выводы по главе 5
- •Заключение
- •Список публикаций соискателя
(Показано на реальном образце)
В результате внешнего осмотра и измерений оценивалось коррозионное повреждение трубопровода, по результатам ультразвуковой толщинометрии определялась толщина стенки, проверялось соответствие геометрических параметров сварных соединений требованиям нормативной документации. Для исследования микроструктуры основного металла и сварных соединений магистральных трубопроводов использовался оптический микроскоп «Neophot-21». В нижеследующих пунктах будут приведены результаты указанных исследований.
2.2 Исследование химического состава труб магистральных трубопроводов после длительной эксплуатации.
Для исследования изменений химического состава материала труб длительно эксплуатируемых трубопроводов проведен качественный и количественный анализ содержания химических элементов в полученных образцах труб. Исследования проводились при помощи атомно-эмиссионного фотоэлектрического многоканального спектрометра ЭМАС-200ССД, который на основании анализа эмиссионных спектров позволяет определять состав с относительной погрешностью измерения концентрации не более 5%. В соответствии со схемой вырезки образцов, представленной на рисунке 2.1, определение химического состава проводилось для каждой из соединенных сваркой труб.
Таблица 2.1 – Химический состав исследованных образцов трубопровода
№ образца |
Содержание элементов, %
|
Заключение: соответствует стали указанной марки |
|||||||||
С |
Si |
Mn |
S |
P |
Cr |
Ni |
Мо |
Cu |
Аl |
||
1 |
0,14 |
0,28 |
0,91 |
0,045 |
0,032 |
0,11 |
0,67 |
0,04 |
0,09 |
0,01 |
Сталь 14ГН |
2 |
0,15 |
0,32 |
0,98 |
0,031 |
0,016 |
0,09 |
0,65 |
0,03 |
0,08 |
0,03 |
Сталь 14ГН |
3 |
0,095 |
1,23 |
1,47 |
0,039 |
0,035 |
0,03 |
0,17 |
0,05 |
0,06 |
0,02 |
Сталь 10Г2С1 |
4 |
0,110 |
1,17 |
1,31 |
0,045 |
0,027 |
0,06 |
0,22 |
0,06 |
0,07 |
0,03 |
Сталь 10Г2С1 |
5 |
0,074 |
1,31 |
1,40 |
0,045 |
0,030 |
0,06 |
0,19 |
0,04 |
0,06 |
0,01 |
Сталь 10Г2С1 |
6 |
0,085 |
1,28 |
1,57 |
0,039 |
0,027 |
0,06 |
0,18 |
0,05 |
0,04 |
0,02 |
Сталь 10Г2С1 |
7 |
0,07 |
1,21 |
1,37 |
0,044 |
0,013 |
0,09 |
0,32 |
0,04 |
0,07 |
0,01 |
Сталь 10Г2С1 |
8 |
0,17 |
0,18 |
0,54 |
0,025 |
0,015 |
0,10 |
0,31 |
0,03 |
0,06 |
0,02 |
Сталь20 |
9 |
0,20 |
0,33 |
1,03 |
0,032 |
0,015 |
0,09 |
0,29 |
0,03 |
0,08 |
0,02 |
Сталь 17ГС |
10 |
0,17 |
0,35 |
1,00 |
0,028 |
0,014 |
0,09 |
0,27 |
0,03 |
0,09 |
0,02 |
Сталь 17ГС |
11 |
0,075 |
1,35 |
1,46 |
0,047 |
0,023 |
0,06 |
0,20 |
0,05 |
0,05 |
0,02 |
Сталь 10Г2С1 |
12 |
0,075 |
1,27 |
1,47 |
0,037 |
0,030 |
0,10 |
0,20 |
0,05 |
0,05 |
0,02 |
Сталь 10Г2С1 |
13 |
0,21 |
0,35 |
0,58 |
0,032 |
0,022 |
0,07 |
0,20 |
0,02 |
0,08 |
0,03 |
Сталь 20 |
14 |
0,21 |
0,35 |
0,57 |
0,023 |
0,029 |
0,07 |
0,20 |
0,02 |
0,08 |
0,03 |
Сталь 20 |
15 |
0,18 |
0,22 |
0,56 |
0,028 |
0,029 |
0,08 |
0,26 |
0,04 |
0,11 |
0,02 |
Сталь20 |
16 |
0,19 |
0,22 |
0,55 |
0,024 |
0,031 |
0,08 |
0,26 |
0,04 |
0,11 |
0,02 |
Сталь20 |
17 |
0,20 |
0,22 |
0,55 |
0,029 |
0,031 |
0,07 |
0,26 |
0,03 |
0,13 |
0,03 |
Сталь20 |
18 |
0,18 |
0,18 |
0,58 |
0,044 |
0,029 |
0,09 |
0,18 |
0,02 |
0,15 |
0,02 |
Сталь20 |
19 |
0,20 |
0,34 |
0,52 |
0,027 |
0,014 |
0,09 |
0,23 |
0,03 |
0,12 |
0,02 |
Сталь 20 |
20 |
0,20 |
0,34 |
0,53 |
0,031 |
0,018 |
0,09 |
0,22 |
0,02 |
0,12 |
0,03 |
Сталь 20 |
21 |
0,21 |
0,35 |
0,58 |
0,032 |
0,022 |
0,07 |
0,20 |
0,02 |
0,08 |
0,03 |
Сталь 20 |
22 |
0,21 |
0,35 |
0,57 |
0,023 |
0,029 |
0,07 |
0,20 |
0,02 |
0,08 |
0,03 |
Сталь 20 |
23 |
0,18 |
0,48 |
1,14 |
0,027 |
0,025 |
0,10 |
0,25 |
0,02 |
0,10 |
0,02 |
Сталь 17ГС |
24 |
0,16 |
0,51 |
1,18 |
0,031 |
0,026 |
0,07 |
0,25 |
0,02 |
0,13 |
0,03 |
Сталь 17ГС |
Согласно представленным данным (таблица 2.1) химический состав исследованных образцов соответствуют имеющимся на предприятии сертификатам на поставку эксплуатируемых труб, и соответствует следующим материалам: Сталь 20, Сталь 17ГС, Сталь 10Г2С1, Сталь 14ГН. Таким образом, изменений химического состава труб в процессе длительной эксплуатации не выявлено. Схожие данные получены и другими исследователями. Определение качественного и количественного элементного состава магистральных нефтепроводов «Полоцк-Мажейкяй», «Полоцк-Вентспилс» и нефтепродуктопровода «Полоцк-Вентспилс» на сканирующем микроскопе «Camscan» с рентгеновским спектрометром по дисперсиям энергий System 860 CP2-50 фирмы «Link System» показало [29], что химический состав, как аварийного запаса труб, так и труб действующих магистральных трубопроводов соответствует сертификатам на поставку. Исключение составляет сталь ИМП поставки ЧССР, имеющая пониженное содержание Si (0,19% и 0,21% для аварийного запаса труб и действующего трубопровода‚ соответственно при значении 0,24% – по сертификату) и Mn (0,68%, 0,96% и 1,04%‚ соответственно).
Таким образом, изменений в химическом составе исследованных трубопроводов, проработавших длительное время в условиях Республики Беларусь, не выявлено. В тоже время надежность магистральных трубопроводов во многом определяется текущим значением уровня механических свойств металла труб и их сварных соединений. Оценка текущего состояния
