- •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
1.2 Анализ основных характеристик объекта исследования
В Республике Беларусь эксплуатацию магистральных трубопроводов осуществляют четыре предприятия трубопроводного транспорта: ЧУП «Запад-Транснефтепродукт», ОАО «Гомельтранснефть Дружба», ОАО «Полоцктранснефть Дружба», ОАО «Белтрансгаз». Перечисленные предприятия осуществляют снабжение углеводородным сырьем нефтеперерабатывающих заводов, расположенных в городах Новополоцк и Мозырь, обеспечивают бесперебойное газоснабжение потребителей Республики Беларусь, и осуществляют транзитные поставки энергоносителей в страны Западной Европы, Латвию, Литву, Польшу, Украину и Калининградскую область Российской Федерации.
Основные характеристики магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, расположенных на территории Республики Беларусь представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Основные характеристики магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов
Наименование трубопровода |
Предприятие, эксплуатирующее трубопровод |
Основные характеристики |
|||
Протяжённость трубопровода, км |
Протяжённость коридора, км |
Диаметр, мм |
Год ввода в эксплуатацию |
||
МНП «Унеча-Мозырь» I |
ОАО «Гомельтранснефть «Дружба» |
183 |
183 |
820 |
1966 |
МНП «Унеча-Мозырь» II |
183 |
1020 |
1972 |
||
НП «Речица-Мозырь» |
85 |
530 |
1970 |
||
МНПП «Унеча-Стальной Конь» (345-527 км) |
ЧУП «Запад-Транснефтепродукт» |
183 |
530 |
1966 |
|
МНПП «Унеча-Стальной Конь» (527-559 км) |
ЧУП «Запад-Транснефтепродукт» |
32 |
32 |
530 |
1966 |
МНП «Мозырь-Броды» I |
ОАО «Гомельтранснефть «Дружба» |
32 |
720 |
1973 |
|
МНП «Мозырь-Броды» II |
32 |
720 |
1973 |
||
МНП «Мозырь-Брест» I |
ОАО «Гомельтранснефть «Дружба» |
441 |
441 |
630 |
1966 |
МНП «Мозырь-Брест» II |
441 |
720 |
1972 |
||
МНП «Мозырь-Брест» III |
441 |
820 |
1978 -2000 |
||
МНП «Унеча-Полоцк» I |
ОАО «Полоцктранснефть «Дружба» |
380 |
380 |
820 |
1964 |
МНП «Унеча-Полоцк» II |
380 |
820 |
1974 |
||
МНПП «Унеча-Полоцк» (53-433 км) |
ЧУП «Запад-Транснефтепродукт» |
380 |
530 |
1964 |
|
МНПП «Унеча-Полоцк» (433-455 км) |
ЧУП «Запад-Транснефтепродукт» |
22 |
112,5 |
530 |
1964 |
МНП «Полоцк-Вентспилс» |
ОАО «Полоцктранснефть «Дружба» |
112,5 |
720 |
1968 |
|
МНП «Полоцк-Биржай-Мажейкяй» |
112,5 |
720 |
1977 |
||
МНПП «Дисна-Илуксте» |
ЧУП «Запад-Транснефтепродукт» |
90,5 |
530 |
1974 |
|
МНП «Сургут-Полоцк» |
ОАО «Полоцктранснефть «Дружба» |
83 |
83 |
1020 |
1981 |
НПП «Полоцк-Минск» |
ЧУП «Запад-Транснефтепродукт» |
278 |
278 |
426 |
1987 -1990 |
Транспортировка нефти и нефтепродуктов осуществляется по шести коридорам: Унеча-Полоцк-Илуксте и Сургут-Полоцк, которые проходят по северо-восточной части; Дисна-Фаниполь, соединяющий северную и центральную часть республики (в данный момент выведен из эксплуатации), и Унеча-Мозырь-Брест, Бельчица-Мозырь, Мозырь-Броды, которые проходят по южной части страны. Общая протяжённость технических коридоров, в которых проложены магистральные нефтепроводы и магистральные нефтепродуктопроводы по Беларуси составляет 1509 км, а суммарная длина этих трубопроводов в однониточном исчислении – 3778 км.
Обеспечение газом потребителей Беларуси и транзит российского природного газа через территорию Республики Беларусь осуществляется по следующим газопроводам:
трёхниточный магистральный газопровод Торжок-Минск-Ивацевичи диаметром 1220 мм;
двухниточный магистральный газопровод Ивацевичи-Долина диаметром 1220 мм;
магистральный газопровод Кобрин-Брест-Госграница диаметром 1020 мм;
магистральный газопровод Минск-Вильнюс диаметром 1220 мм;
магистральный газопровод Торжок-Долина диаметром 1420 мм;
газопровод Волковыск-Госграница диаметром 273 мм;
магистральный газопровод Ямал-Европа диаметром 1420 мм.
Общая протяженность магистральных газопроводов в однониточном исчислении составляет 7490 км, в том числе более 2500 км газопроводов обеспечивающих непосредственно транзит природного газа в страны Европы.
Характеристики и условия эксплуатации кольцевых сварных соединений (величина и характер изменения внутреннего давления, срок эксплуатации, температура эксплуатации, диаметр соединения и др.) аналогичны характеристикам и условиям соответствующего трубопровода. В результате анализа имеющихся на предприятиях раскладок труб определено количество эксплуатируемых сварных соединений магистральных трубопроводов. В случае отсутствия информации расчет проводился исходя из длины труб изготавливаемых для сооружения нефтегазопроводов в 10,6 – 11,6 метра. Всего в Беларуси эксплуатируется более миллиона сварных кольцевых соединений магистральных трубопроводов. При этом не менее трети стыков выполнялось в трассовых условиях, что связано с наиболее распространенным в момент секционным способом сооружения, и имеют более низкое качество по сравнению с теми, которые выполнялись в базовых условиях.
В жизненном цикле магистральных трубопроводов и их сварных соединений можно выделить три основных периода [24 с. 41, 151]: приработки (длится в течение 3-4 лет), этап стабилизации (наступает после этапа приработки и длится приблизительно до 20 лет эксплуатации) и старения (начинает проявляться после 20 лет). Магистральные трубопроводы и соответственно их сварные соединения вступили в третий цикл и стареют из года в год. Данная проблема актуальна также для магистральных трубопроводов России. Так, например, средний возраст газопроводов в России составляет 16 лет, 30 % газопроводов эксплуатируется более 20 лет, 40 тыс. км выработали нормативный срок эксплуатации России [38]. Если экстраполировать указанные данные на текущий год, то цифры будут еще более серьезными: около 70 % трубопроводов эксплуатируется за нормативным сроком эксплуатации или вплотную подходят к данному возрасту. Фактический срок эксплуатации магистральных нефтепроводов также приближается к тому моменту, когда значительно возрастает интенсивность отказов и аварий [42, 151].
Рассмотрим более подробно сроки эксплуатации магистральных трубопроводов, находящихся на территории Республики Беларусь. Возрастной состав существующих магистральных трубопроводов различен – от новых участков до участков находящихся в эксплуатации в течение почти 50 лет. В результате изучения данных, представленных отделами эксплуатации операторов трубопроводного транспорта, о сроках ввода в эксплуатацию, а также замены участков магистральных трубопроводов в результате проведения реконструкции и ремонтных работ, выявлена возрастная структура магистральных трубопроводов Республики Беларусь, которая представлена на рисунке 1.1.
Рис. 1.1 – Возрастная структура магистральных трубопроводов Республики Беларусь
Как видно из представленной диаграммы, в настоящий момент более 7000 км магистральных трубопроводов эксплуатируются свыше 20 лет, а за пределами нормативного срока службы, установленного Временным республиканским классификатором равным 33 годам, – 4845,9 км или 43% от всех пролегающих по территории Республики Беларусь магистральных трубопроводов.
Рассмотрим возрастную структуру магистральных трубопроводов в привязке к транспортируемым продуктам (рисунки 1.2-1.4).
Рис. 1.2 – Возрастная структура магистральных нефтепроводов Республики Беларусь
Рис. 1.3 – Возрастная структура магистральных нефтепродуктопроводов Республики Беларусь
Рис. 1.4 – Возрастная структура магистральных газопроводов Республики Беларусь
Как видно из представленных данных наиболее сложная ситуация сложилась для магистральных нефтепроводов. 82% из них эксплуатируется более 30 лет, а количество трубопроводов с небольшими сроками эксплуатации до 20 лет практически не остается. Это в значительной мере связано с длительной остановкой транзита нефти в направлении Республики Латвия и некотором снижении объемов перекачки нефти по южному направлению.
Магистральные нефтепродуктопроводы вводились в эксплуатацию практически одновременно с магистральными нефтепроводами, пролегающими по территории Республики Беларусь, что также стало причиной того, что 57% из них работают за пределами нормативного срока службы. Увеличение доли магистральных нефтепродуктопроводов с небольшими сроками эксплуатации (до 20 лет) связано с заменой значительных по протяженности участков магистрального трубопровода.
Срок эксплуатации магистральных газопроводов, проходящих по территории Республики Беларусь несколько ниже. Свой нормативный срок службы выработало 28% газопроводов. Через несколько лет можно ожидать, что до половины магистральных газопроводов перейдет рубеж в 33 года, а новые газопроводы – это в основном вводившиеся в последние годы отводы имеющие малый диаметр и производительность, в отличие от длительно эксплуатируемых основных магистралей.
Таким образом, характерной чертой эксплуатируемой в Беларуси системы трубопроводного транспорта углеводородов является ее прогрессирующее старение, что увеличивает вероятность аварии. Обновление всей системы транспорта углеводородов, и особенно линейной части, требует значительных финансовых затрат. В тоже время возможно использование магистральных трубопроводов и за пределами нормативного срока службы. Надежность и безопасность работы трубопроводной сети напрямую зависит от технического состояния линейной части, стабильности структуры и механических свойств материала труб. В связи с этим необходимо провести анализ материально-технического исполнения линейной части магистральных трубопроводов, расположенных на территории Республики Беларусь.
