link
 
На главную Обратная связь Карта сайта На русском English
 
 


Публикации прошлых лет
"Потенциал" № 3-4. 1998г.

А.И.Тоут "Защита трубопроводов от стресс-коррозии"

Накопленный экспериментальный материал позволяет уже сегодня - как на этапах строительства и эксплуатации, так и на этапе проектирования газопроводов - осуществить ряд практических мер, которые существенно снизят вероятность образования и развития стресс-коррозионных процессов. При этом большинство из этих мер не потребует значительных финансовых затрат.

Уже при выборе трассы газопровода необходимо учитывать, что серьезное влияние на процесс образования стресс-коррозионных повреждений оказывают химический, ионный и микробиологический состав грунтов, их обводненность, показатель рН, содержание углекислого газа и кислорода, естественный потенциал коррозии стали в грунтовой среде, реальная концентрация носителей ионов водорода Н+ и др. ВНИИСТом разработана методика комплексной диагностики на основе расчета индексов вероятности с учетом перечисленных факторов, а также проектных данных по давлению, температуре, расстоянию от компрессорной станции.

В случае установления высокой вероятности стресс-коррозионных повреждений проводятся лабораторные исследования выбранной трубной стали по методике испытания разрывных образцов до разрушения в условиях медленной деформации (SSRT-метод) в грунтовой среде с наложением защитного электрического потенциала.

При подтверждении высокой вероятности стресс-коррозионных повреждений выбранной стали создается возможность изменения трассы газопровода минуя опасный участок с агрессивным грунтом, выбора другой марки трубной стали либо искусственного изменения состава грунта на опасных участках небольшой протяженности.

Анализ аварийных разрушений газопроводов диаметром 1420мм, а также результаты их переиспытаний показывают, что все разрушения по причине стресс-коррозии имели место при рабочих напряжениях в стенке трубы на уровне 70% регламентированного предела текучести трубной стали и выше независимо от поставщика труб. Поэтому в условиях воздействия агрессивных сред, вызывающих стресс-коррозионные повреждения, уровень допустимых напряжений рекомендуется устанавливать не выше 65% регламентированного предела текучести стали. Необходимо также ограничивать уровень напряжений, возникающих в стенке трубопровода от действия ряда технологических, монтажно-строительных и геодинамических факторов. Это остаточные напряжения в трубах после их изготовления, напряжения, возникающие от упругого изгиба участков трубопровода, от подвижек земной коры. Предлагается ограничить суммарный уровень всех дополнительных нерасчетных напряжений величиной не более 10% регламентированного предела текучести. Для их контроля разработаны методика и прибор рентгенографического анализа в трассовых условиях.

С целью снижения вероятного образования на поверхности трубы под отслоившейся изоляцией зон с опасными потенциалами перепад защитных потенциалов "труба-земля" в начале и в конце защищаемого потенциально опасного участка рекомендуется уменьшить не менее чем на 40% максимально допустимого, установленного для остальных участков трубопровода.

Температурный фактор влияет на активность и концентрацию агрессивных ионов среды, соприкасающейся со стенкой трубы, расширение критических пределов электродного потенциала, при которых протекает процесс коррозии под напряжением, на свойства наружной изоляции трубопровода. На основании анализа теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в США и Канаде, а также с учетом технических возможностей и затрат на установку и эксплуатацию охлаждающих устройств следует ограничить температуру трубопровода при его эксплуатации, в т.ч. на участках, прилегающих к компрессорным станциям, величиной не выше +25°С.

Важную роль в замедлении процессов коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) трубных сталей играет снижение переменной составляющей напряжения в стенке трубопровода. По данным американских специалистов, пороговые напряжения, вызывающие стресс-коррозию, заметно снижаются при частотах колебаний 10~4 - 10~6 Гц и изменении амплитуды нагрузки в пределах 1,5 - 5,0%. С такой частотой происходят суточные колебания давления в трубопроводе.

Применение малоперлитных сталей с карбонитридным упрочнением и контролируемой прокатки при производстве труб из них привело к повышению пределов прочности и текучести металла труб. При этом отношение фактических значений предела текучести к пределу прочности увеличилось с 0,6 - 0,7 для труб из нормализованных сталей до 0,75 - 0,9 для труб из сталей контролируемой прокатки. Учитывая повышенную склонность сталей к КРН при значениях 0,2 близких к 0,9 и выше, рекомендуется ввести в технические условия на поставку труб, изготовленных из сталей контролируемой прокатки, ограничение этого отношения величиной не более 0,85.

Большинство разрушений газопроводов диаметром 1420 мм из стали Х70 происходило в зонах, расположенных до 200 мм от продольного сварного шва. С учетом этого опыта целесообразно отказаться от применения труб с двумя сварными швами. В процессе укладки труб сварной шов не следует располагать в зоне между 3-9 часами по ходу газа, т.к. практически все случаи разрушения по причине стресс-коррозии происходили именно в ней.

Для снижения уровня остаточных растягивающих напряжений рекомендуется на трубных заводах проводить отпуск труб при температурах 250-300°С в течение 2 часов, а перед нанесением изоляции дробеструйную обработку по специальным режимам с целью создания на наружной поверхности трубы слоя металла глубиной не менее 0,5мм, в котором действуют остаточные сжимающие напряжения, препятствующие зарождению трещин при КРН.

Одним из основных условий стресс-коррозионного повреждения катодно-защищаемых трубопроводов становится отслоение, образование гофр и складок изоляционного покрытия. Адгезия покрытия по ГОСТ 25812-83 не характеризует эксплуатационную способность изоляционных покрытий на трубопроводах. Полнее характеризует величину адгезии изоляционного покрытия предел прочности на сдвиг, так как наиболее значительным сдвиговым нагрузкам в процессе эксплуатации покрытие трубопровода подвергается при взаимодействии с грунтом.

Учитывая, что максимальная сдвиговая прочность мелкодисперсного грунта, на который укладывается трубопровод, составляет 2,5кг/см3, адгезионную прочность покрытия при сдвиге следует установить на уровне 3,0-3,5кг/см3 при максимальной температуре эксплуатации трубопровода.

При строительстве магистральных газопроводов необходимо отказаться от нанесения изоляции труб в трассовых условиях и применять трубы с изоляцией, нанесенной только в заводских условиях. Для изоляции же сварных стыков оптимальный вариант - использовать подтвердившие свою высокую надежность и широко применяемые за рубежом термоусаживающиеся муфты.

Перспективным направлением следует считать разработку многофункциональной изоляции, наносимой в заводских условиях. Она должна состоять из нескольких слоев или включать в состав ингредиенты, каждый из которых обладает максимальными защитными свойствами от воздействия внешних факторов - продуктов жизнедеятельности сульфатвосстанавли-вающих бактерий, агрессивных ионов, растворенных в воде газов.

Сточные воды промышленных предприятий, биокомбинатов, животноводческих ферм и прочих активных локальных источников загрязнения микрофлоры могут приводить к значительным коррозионным повреждениям трубопроводов. Поэтому инженерные защитные сооружения должны создаваться с таким расчетом, чтобы сточные воды от указанных источников загрязнения не проникали к трассе трубопровода ближе 50м.

Испытание строящихся газопроводов на прочность и герметичность необходимо проводить только гидравлическим способом. Это дает возможность испытывать трубопровод на повышенные давления (близкие к пределу текучести стали) без опасности его лавинообразного разрушения. Гидравлический метод испытаний отличается не только безопасностью, но и возможностью обнаружения мельчайших дефектов с помощью современных высокоточных приборов.

Нарушение проектного положения трубопровода, образование вмятин, изгибов, овальностей, а также дефектов металла в процессе испытаний и пуско-наладочных работ должны выявляться внутритрубной диагностикой и методом акустической эмиссии. По результатам комплексных испытаний и диагностики составляется карта начального уровня качества трубопровода.

Для снижения опасности стресс-коррозионного повреждения при подготовке строительной полосы, транспортировке и хранении труб, монтаже и укладке трубопровода, его балластировке в нормативно-техническую документацию предлагается ввести целый ряд дополнений, направленных на снижение остаточных напряжений в металле труб, вызванных строительными факторами, предотвращение нарушения геометрии поперечного сечения трубопровода и сохранение качества заводской изоляции труб. Особое внимание контролю свойств металла труб, изоляции, сварочных материалов на соответствие требований ТУ, ГОСТов и качества строительно-монтажных работ. При балластировке должен быть исключен непосредственный прямой контакт бетонного утяжелителя типа УБО с поверхностью трубы во избежание повреждения изоляции при подвижках трубопровода. По этой же причине не рекомендуется применение утяжелителей типа 1УБКМ.

Качество балластировки влияет на уровень нерасчетных напряжений в стенке трубы на болотистых и обводненных участках трассы. Всплытие трубопровода без балластировки или с некачественно выполненной балластировкой приводит к значительным деформациям протяженных участков и возникновению дополнительных напряжений. Поэтому общий уровень остаточных напряжений, вызванных монтажно-строительными, технологическими и геодинамическими факторами, в том числе применением балластировки, не должен превышать 10% регламентированного предела текучести трубной стали.

Потенциально опасные участки газопроводов обследуются с целью поиска дефектов. В зависимости от реальных условий и технических возможностей комплексное обследование проводится с помощью специализированных внутритрубных снарядов-дефектоскопов, оснащенных диагностическим оборудованием; посредством переиспытания гидравлическим методом либо переиспытания протяженных участков гидравлическим методом в комплексе с акустико-эмиссионной диагностикой наиболее ответственных участков газопровода категории В и I. Проводится также детальное обследование потенциально опасных участков газопровода с определением химического и микробиологического составов грунтов, уровня защитных потенциалов, состояния изоляционного покрытия, а затем рассчитываются индексы вероятности стресс-коррозионного отказа и обследуются методом акустической эмиссии наиболее опасные по этим индексам участки трубопроводов. Наконец, наиболее ответственные участки газопровода категории В и I обследуются методом акустической эмиссии.

Перечисленные варианты обследования применяются как отдельно, так и в сочетании друг с другом. Для всех вариантов по их завершении определяются границы локальных дефектных участков, которые с целью определения местоположения, плотности и характера дефектов, их длины и глубины в дальнейшем обследуются неразрушающими методами дефектоскопии: вихретоковым, ультразвуковым, магнитодинамическим, магнитной и цветной дефектоскопии, электропотенциальным.

По результатам замера параметров дефектов, оценки напряженного состояния дефектных участков труб проводится предварительный расчет ресурса безаварийной эксплуатации газопровода на локальных участках и принимается решение о проведении ремонта или реконструкции аварийных участков с выбраковкой труб, имеющих критические дефекты.

Наш спонсор сайт о сексе https://yaporn.me

При замене не рекомендуется использовать трубы Харцизского завода для аварийных участков на расстоянии до 40км от выхода КС, так как эти участки трубопроводов работают в более жестких условиях, чем остальные.

При ремонте труб с допустимыми стресс-коррозионными дефектами рекомендуется использовать современные эффективные методы "залечивания": герметизацию дефектов анаэробными герметика-ми, упрочнение самополимеризующимися композиционными материалами, применение сварных муфт. Анаэробные герметики, заполняя дефекты и полимеризуясь, надежно изолируют их от внешней агрессивной среды, предотвращая дальнейшее развитие дефектов по механизму стресс-коррозии. Применение упрочняющих самополимеризующихся композиционных материалов и сварных муфт позволит снизить уровень напряжений на дефектных участках до значений, безопасных для дальнейшего образования и развития стресс-коррозионных дефектов.

Удаленные трубы направляются на стендовые испытания и лабораторные исследования с целью получения дополнительной информации о свойствах сталей и изоляции, причинах образования дефектов, кинетике протекания процессов развития стресс-коррозионных дефектов под действием внутреннего давления и циклических нагрузок. Параллельно проводятся исследования продуктов коррозии, свойств грунтов и грунтовых электролитов.

По результатам обследования дефектных участков газопровода, по произведенному ремонту и реконструкции определяют ресурс безаварийной эксплуатации и стратегию повторной диагностики газопровода. А при необходимости принимается решение об изменениях в режиме и параметрах его эксплуатации - таких, как уменьшение перепада потенциалов "труба-земля" в начале и конце защищаемого потенциально опасного участка, а также суточных колебаний рабочего давления, снижение вибрационных нагрузок и пр.


новости
09.05.2019

С Днем Победы!

Примите искренние поздравления с великим праздником - Днем Победы!
12.02.2019

Международная выставка AQUATERM MOSCOW

12 февраля 2019 года специалисты института приняли участие в 23 Международной выставке бытового и промышленного оборудования для отопления, водоснабжения, инженерно-сантехнических систем, вентиляции, кондиционирования, бассейнов, саун и СПА - AQUATERM MOSCOW.
31.01.2019

ОБЯЗАТЕЛЬНАЯ СЕРТИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

29 января руководитель Росаккредитации Алексей Херсонцев принял участие в пленарном заседании «Итоги и перспективы развития отрасли промышленности строительных материалов. Национальные проекты в строительной индустрии» в рамках Национального отраслевого форума «Отечественные строительные материалы - 2019: итоги, вызовы, перспективы».
03.12.2018

Поздравляем со 100-летием!

Крупному ученому, выдающемуся инженеру в области трубопроводного транспорта жидких и газообразных углеводородов, имеющему широкую известность в России и за рубежом - Олегу Максимовичу Иванцову исполнилось 100 лет.
© 2004 — 2015 АО ВНИИСТ
Все права защищены.
всего  с  07.02.2006 : 553192
сегодня, 13.12.2019 : 3
сейчас : 1
105187, Москва, Окружной проезд, 19
Телефон: +7 (495) 783-94-54
Факс:       +7 (495) 981-43-81 /доб. 2277
E-mail: info@vniist.ru

@ Обратная связь


создание сайтов, интернет-магазинов, продвижение, поисковая оптимизация, хостинг, сопровождение web-проектов | Агентство АРТполитика. В Липецке, в Воронеже, в Тамбове
Рейтинг Эксперт-400 - 330
Яндекс цитирования