Теоретическое и практическое обоснование мониторинга подводных трубопроводов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.18, кандидат технических наук Петров, Николай Георгиевич

• Петров, Николай Георгиевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Петров, Николай Георгиевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПОДВОДНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ.

1.1.Обзор технического состояния подводных переходов.

1.2.0бзор методов диагностики технического состояния подводных трубопроводов.

1.2.1.Методы определения пространственного положения.

1.2.2. Методы оценки напряженно - деформированного состояния.

1.2.3. Методы оценки состояния изоляционного покрытия.

1.2.4. Методы оценки состояния металла.

1.3. Выводы и постановка задачи исследования.

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНТРОЛИРУЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ.

2.1. Силы, действующие на подводный трубопровод в пойменной части.

2.2. Силы, действующие на подводный трубопровод в русловой части.

2.2.1. Расчет собственных колебаний подводного трубопровода.

2.2.2. Оценка области резонансных колебаний подводного трубопровода.

2.2.3. Оценка прочности провисающего трубопровода.

2.2.4. Оценка состояния изоляционного покрытия.

3. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.

3.1. Общие технические требования к измерительному модулю.

3.2. Требования к первичным преобразователям.

3.3. Требования к вторичным преобразователям.

3.4. Требования к конструктивным решениям.

3.3. Метрологическое обеспечение технических характеристик.

4. МОНИТОРИНГ ПОДВОДНОГО ТРУБОПРОВОДА.

4.1. Описание объекта экспериментальных работ.

4.2. Результаты экспериментальных работ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретическое и практическое обоснование мониторинга подводных трубопроводов»

Трубопроводный транспорт является одним из самых экономичных и надежных способов для доставки жидких и газообразных энергоносителей на значительные расстояния. Технические и эксплуатационные характеристики этих трубопроводов обеспечиваются за счет выбора труб с необходимыми физико-механическими свойствами металла, изоляционного покрытия и конструктивных решений. В процессе длительной эксплуатации внешние условия среды и технические характеристики трубопровода изменяются, в результате чего, заложенные при проектировании запасы прочности, надежности и безопасности могут быть исчерпаны, а трубопровод перейти в состояние, при котором возможно его разрушение.

В настоящее время значительная часть потенциально опасных промышленных объектов России, в том числе и трубопроводов (сухопутных и подводных), выработала гарантийные сроки эксплуатации, предусмотренные проектными решениями. Это относится не только к сухопутным трубопроводам, но и к подводным (морским, речным). Причем именно подводные трубопроводы работают в наиболее сложных и труднодоступных условиях. По некоторым экспертным оценкам, идет рост аварийных отказов на магистральных трубопроводах, и в отдельные годы достигает 80-100 случаев. Высокая аварийность данных трубопроводов, по мнению специалистов, была заложена уже на стадии проектирования, так как одним из основных требований было снижение стоимости проекта без необходимого обоснования надежности и безопасности сооружений.

В настоящее время вопросам обеспечения надежности и безопасности работы трубопроводных систем в нашей стране уделяется особое внимание. Опыт, накопленный за годы эксплуатации трубопроводного транспорта в нашей стране и за рубежом, позволяет определить участки трубопроводов, где наиболее высока вероятность возникновения аварийной ситуации. Такие участки принято называть потенциально опасными (ПОУ). Обеспечение

9 мониторинга технических параметров таких участков и оценка риска эксплуатации позволит существенно повысить надежность и безопасность всей трубопроводной системы.

Несмотря на большое количество работ, направленных на создание систем мониторинга и предотвращения разрушения трубопроводов, в том числе подводных, ввиду отсутствия научно обоснованной концепции создания таких систем, в нашей стране нет. Определенные успехи по созданию систем постоянного мониторинга напряженно-деформированного состояния (НДС) для прогнозирования работоспособности трубопроводов, проложенных на подрабатываемых территориях, достигнуты в Германии фирмой EonRuhrgaz. Установленные на заранее определенных участках трубопровода датчики деформации позволяют в реальном масштабе времени контролировать продольные напряжения, возникающие в стенке трубопровода. Экономический эффект при этом достигается за счет * применения на потенциально опасных участках, трубы с нормальной толщиной стенки при постоянном контроле напряженно деформированного состояния трубопровода.

Основной причиной, сдерживающей создание и внедрение систем мониторинга на действующих трубопроводах, является сложная зависимость условий эксплуатации, физико-механических свойств материала трубопровода, действующих напряжений и ряда других факторов. В условиях работающего объекта выделить влияние одного фактора, например, действующих напряжений является очень сложной задачей.

В связи с этим, работы направленные на создание систем мониторинга и предотвращения разрушения на подводных переходах трубопроводов, являются актуальными.

Заключение диссертации по теме «Технология освоения морских месторождений полезных ископаемых», Петров, Николай Георгиевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Проведенные теоретические и практические исследования позволяют сформировать следующие выводы, на основании которых возможно построение системы мониторинга подводных трубопроводов:

1. Оценка технического состояния потенциально опасного участка подводного трубопровода может осуществляться на основании рационального сочетания натурного и расчетного методов.

2. В качестве контролирующего параметра для оценки технического состояния берегового участка подводного трубопровода может быть принят уровень механических напряжений в металле трубопровода. Температура трубопровода является дополнительным, корректирующим параметром.

3.Наиболее опасным состоянием для размытого участка подводного трубопровода является состояние, при котором возникают резонансные колебания. Возникающие при резонансе изгибы провисающего участка трубопровода существенно увеличивают динамические нагрузки, а также ускоряют усталостную деструкцию металла.

4. В качестве контролирующего параметра для оценки технического состояния подводного участка трубопровода может быть принята частота его колебаний, рассчитываемая для конкретных условий. Скорости течения водяного потока является корректирующим параметром. В целом, для различных трубопроводов резонансные частоты попадают в интервал от 0,01 Гц до десятка герц.

5. При скорости течения рек от 0,5м/сек. и выше режим обтекания трубопроводов диаметром более 500м в большинстве случаев критический, следовательно, появление резонансного режима колебаний трубопровода весьма вероятно.

6. Для мониторинга степени оголения изоляционного покрытия контролируемого участка подводного трубопровода, в качестве контролирующих параметров можно выбрать значение силы тока, натекающего на участок трубопровода и смещении защитного потенциала трубопровода в точке.

7. Система мониторинга технического состояния потенциально опасного участка трубопровода может быть построена на базе «измерительных патрубков», устанавливаемых в трубопровод на этапе строительства или плановой остановки трубопровода, а проведенные расчеты могут служить критериальной основой оценки его технического состояния.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Петров, Николай Георгиевич, 2005 год

1. Бородавкин П.П., Таран В.Д. Трубопроводы в сложных условиях. -М.: -Недра,-1968.-253с.

2. Исакович Р.Я. Технологические измерения и приборы. М.: - Недра, -1970.-482с.

3. Бородавкин П.П. Шадрин О.Б. Вопросы проектирования и капитального ремонта подводных переходов трубопроводов. М.: ВНИИОЭНГ, - 1971.-84с.

4. В. Эрлер., В. Вальтер. Электрические измерения неэлектрических величин.- М.: МИР, - 1974.- 279с.

5. Дизенко Е.И., Новоселов В.Ф., Тугунов П.И., Юфин В.А. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров. — М.: Недра, -1978.- 186с.

6. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. — М.: Машиностроение. -1978.-456с.

7. Бородавкин П.П., Березин B.JL, Шадрин О.Б. Подводные трубопроводы.- М.: Недра,.- 1979. -415с

8. Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводы. М.: Недра, - 1982.- с.

9. Перун И.В. Магистральные трубопроводы в горных условиях. М.: Недра, - 1987. - 138с.

10. Петров Н.Г., Прохожаев О.Т. Дистанционный контроль удаленных объектов.// Газовая промышленность, № 3. 1992. - С.20-21.

11. W. Beeckmann. Taschenbuch fur den katodischen Korrozionsschutz.-Essen.: Vukan-Verlag,-1992.-176 c.

12. Методические рекомендации по длительным натурным измерениям параметров напряженно-деформированного состояния магистральных трубопроводов. Под ред. проф. Бородавкина П.П. — М.: ИРЦ Газпром, -1993.- 69с.

13. Короленок A.M., Колотилов Ю.В., Михайличенко С.А., Унтилов С.В., Черний В.П. Влияние термогазодинамических режимов на конструктивные параметры газопровода. М.: ИРЦ «Газпром», -1996.

14. Разработка методики приборного контроля противокоррозионной защиты на подводных переходах магистральных газопроводов. С — Петербург, ЗАО «Интершельф-СТМ», - 1998.- 85 с.

15. Харионовский В.В. Надежность и ресурс конструкций газопроводов. М.: Недра, - 2000.- 466с.

16. Гриценко А.И., Харионовский П.П. Основные проблемы научного обеспечения проекта «Голубой поток».- М.: ВНИИГАЗ, - 2000, - С.183-197.

17. Петров Н.Г., Спиридонов В.В. Безопасная эксплуатация линейной части магистральных газопроводов.// в сб. трудов «Диагностика 2000» десятая юбилейная международная деловая встреча. М.: - ИРЦ Газпром, -2000. - С.12-18.

18. Егоров И.Ф. Семенюга В.В., Петров Н.Г., Прохожаев О.Т., Радченко А.В. Измерительная вставка для контроля НДС трубопровода.// в сб. трудов «Диагностика 2000» десятая юбилейная международная деловая встреча. М.: - ИРЦ Газпром, - 2000.- С.146-148.

19. Будников В.Ф., Москалев А.Н., Васильев М.И. Анализ влияния оползней на устойчивость газопровода. // в сб. научных трудов. М.: -ВНИИГАЗ, 2000.- С. 106-114.

20. Крылов Г.В., Степанов О.А., Р.А. Угрюмов. Противокоррозионная защита магистральных трубопроводов. СПб.: Недра, - 2001.

21. Ланчаков Г.А., Зорин Е.Е., Пашков Ю.И., Степаненко А.И. Работоспособность трубопроводов. М.: Недра, - 2001. - 341с.

22. Абакумов А.А., Абакумов А.А. (мл.) Магнитная диагностика газонефтепроводов. М.: Энергоатомиздат, - 2001.- 432с.

23. Методика оценки фактического положения и состояния подземных трубопроводов. ВРД 39 4.10-026-2001. М.: ВНИИГАЗ, - 2001. - 76с.

24. Петров Н.Г., Халиков P.P., Кузнецов А.Н. Аналитические подходы к решению задачи прогнозирования безаварийной эксплуатации ЛЧМГ. // в сб. трудов «Диагностика 2001» одиннадцатая международная деловая встреча.М.: ИРЦ Газпром, - 2001.- С.50-63.

25. Чичелов О.В. Прогнозирование работоспособности подводных магистральных газопроводов с учетом неопределенности параметров эксплуатации. М.: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, - 2002. — 189с.

26. Тимошенко С.П., Гере Дж. Механика материалов. Спб.: - Лань, -2002.- 656с.

27. Отчет о выполнении технического надзора за качеством ремонта подводного перехода магистрального газопровода Уреногй-Сургут-Челябинск (II-II резервная нитка) через р. Обь.- М.: ДОАО «Оргэнергогаз», -2002.-88 с.

28. Горошевский В.П., Камаева С.С., Колесников И.С. Бесконтактный магнитометрический метод обследования подземных трубопроводов. М.: -НТЦ «Транскор-К», - 2002.- 58с.

29. Петров Н.Г., Салюкова P.M., Соцкова Ю.Г. Разработка базы нормативно-технической документации по линейной части МГ ОАО «Газпром». Двенадцатая международная деловая встреча «Диагностика 2002». Турция. 2002.

30. Бородавкин П.П. Механика грунтов.- М.: Недра, 2003. - 348с.

31. Анализ аварий и несчастных случаев на трубопроводном транспорте. Учебное пособие. Под ред. Б.Е.Прусенко, В.Ф.Мартынюка. РГУНГ, ООО «Анализ опасностей», Госгортехнадзор России., М.: 2003. -351с.

32. Отчет о выполнении инструментального контроля состояния изоляции в русловой части подводных переходов газопроводов ООО «Волготрансгаз». М.: ДОАО «Оргэнергогаз», 2003. — 76с.

33. Неразрушающий контроль и диагностика. Под ред. проф. Клюева

34. B.В. М.: Машиностроение. - 2003. - 653с.

35. Петров Н.Г., Салюков В.В. «Интеллектуальная вставка» для контроля напряженно-деформированного состояния стальных трубопроводов. //Наука и техника в газовой промышленности. — 2003. № 1(13). С.9-12.

36. Дефектоскопия подводного перехода. М.: ООО «Подводгазэнергосервис», 2004.

37. Баканов Ю.И., Петров Н.Г., Прохожаев О.Т., Шабля С.Г., Радченко А.В. Организация мониторинга газопровода «Россия-Турция», //в сб. трудов «Диагностика 2004» четырнадцатая международная деловая встреча. — М.: -ИРЦ Газпром, 2004. - С. 156-163.

38. Мостовой А.В. Опыт эксплуатации газопроводов ООО «Пермтрансгаз» на оползневых и карстоопасных участках».// в сб. трудов материалы совещания главных инженеров газотранспортных и газодобывающих обществ ОАО «Газпром». М.: ИРЦ Газпром, - 2004.-С. 5358.

39. Захаров А.В., Петров Н.Г., Рыбка С.А., Халиков P.P. Актуальные аспекты оценки технического состояния газопроводов.// в сб. трудов «Диагностика 2004» четырнадцатая международная деловая встреча. — М.: -ИРЦ Газпром, 2004.- С. 138-144.

40. Егоров И.Ф., Петров Н.Г., Прохожаев О.Т., Попенко А.Н., Усошин В.А., Семенюга В.В., Михайлюк С.В. Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и устройство для его осуществления. Патент №2247958. (РФ).