- •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
1.7 Постановка задач исследований
Выполненный анализ показал, что значительная часть магистральных трубопроводов работает за пределами нормативного срока службы, когда возрастает вероятность аварий. При этом аварии на магистральных трубопроводах могут повлечь за собой высокий экологический, экономический и социальный ущерб. Несмотря на особое внимание, уделяемое проблеме обеспечения надежности магистральных трубопроводов, полностью исключить аварийные ситуации не удается.
По результатам проведенного анализа выявляемых дефектов и повреждений магистральных трубопроводов, эксплуатируемых длительное время, выявлено, что основным видом повреждений является коррозия металла труб и их сварных соединений. Выявлен наиболее опасный элемент линейной части трубопроводной системы по критерию частоты возникновения аварий – сварные соединения, и основная причина их разрушения – низкие значения ударной вязкости в сочетании с концентраторами напряжений. При этом большинство исследователей доказывает, что при эксплуатации магистральных трубопроводов в первую очередь снижается именно ударная вязкость, во многом определяющая надежность, а наибольшее снижение данного показателя наблюдается у структурно-неоднородных областей, которыми и являются сварные соединения. Однако вопросу повышения надежности магистрального трубопровода за счет восстановления ударной вязкости сварных соединений, проработавших длительное время, внимание практически не уделено.
Основные используемые в настоящее время мероприятия по обеспечению прочностной надежности магистральных трубопроводов не достаточно эффективны, так как не позволяют полностью выявить и идентифицировать все дефекты сварных соединений, не позволяют обнаружить участки с пониженными значениями механических свойств и не позволяют восстановить значения ударной вязкости, что наиболее актуально для сварных соединений. В связи с этим не всегда обеспечивается необходимый уровень надёжности при эксплуатации трубопроводов и, как следствие, возникают отказы.
Выход из создавшегося положения видится в разработке нового метода, который позволил бы восстановить ударную вязкость сварных соединений магистральных трубопроводов на тех участках, где ее значения будут не соответствовать заданному уровню надежности, при этом остальные механические свойства должны оставаться в пределах требований технических нормативных правовых актов. Использование данного метода не должно приводить к снижению других эксплуатационных свойств, таких, как например, коррозионная стойкость. Реализация данного метода возможна за счет использования следующих технологий:
неразрушающего контроля для определения мест с низкими параметрами ударной вязкости, во многом определяющей уровень надежности;
термической обработки для восстановления эксплуатационных свойств металла сварных соединений магистральных трубопроводов, проработавших длительное время.
Обобщив вышеизложенное, отметим высокую актуальность обеспечения надежности магистральных трубопроводов, и в частности их сварных соединений, проработавших длительное время, в связи с их высокой экологической, социальной и экономической опасностью в случае возникновения аварийного отказа. В связи с этим была определена цель исследования: разработать метод повышения надежности магистральных трубопроводов после длительной эксплуатации на основе термической восстановительной обработки кольцевых сварных соединений.
Цель исследования достигается решением задач исследования:
1) Провести анализ современного состояния магистральных трубопроводов, эксплуатируемых в условиях Республики Беларусь, для выявления факторов, влияющие на их надёжность.
2) Исследовать структуру и механические свойства основного металла и сварных соединений магистральных трубопроводов, эксплуатируемых длительное время для оценки их технического состояния.
3) Предложить способ восстановительной термической обработки кольцевых сварных соединений магистральных трубопроводов, проработавших длительное время, повышающий ударную вязкость и коррозионную стойкость металла сварного соединения.
4) Предложить метод неразрушающей диагностики механических свойств сварных соединений магистральных трубопроводов, выявляющий участки с максимальной степенью старения и минимальной ударной вязкостью, а также позволяющий определять изменение характеристик металла в результате восстановительной термической обработки.
5) Провести опытно-промышленную апробацию разработанного способа восстановительной термической обработки и оценить возможный экономический эффект от внедрения предложенного способа.