Методы ремонта газопроводов с применением труб, бывших в эксплуатации

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Методы ремонта газопроводов с применением труб, бывших в эксплуатации

Малков Александр Геннадьевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Капитальный ремонт линейной части магистральных газопроводов (ЛЧМГ) является одной из наиболее важных задач обеспечения эксплуатационной надежности Единой системы газоснабжения (ЕСГ). За последнее десятилетие его ежегодные объемы увеличились в 5 раз. В настоящее время доля газопроводов, работающих на рабочих давлениях ниже проектных, достигает 14%.

Основными методами ремонта ЛЧМГ являются масштабная переизоляция газопроводов; ремонт участков газопроводов, подверженных коррозии и стресс-коррозии; ремонт газопроводов, потерявших устойчивость и изменивших проектное положение.

На основании результатов внутритрубной дефектоскопии и приборного обследования в шурфах ремонт выполняется с частичной или полной заменой труб. Принят дифференцированный подход к оценке дефектов и выбраковке труб на ремонтируемых участках газопроводов, часть из которых подлежит восстановлению в трассовых условиях и может использоваться повторно. Традиционные методы капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов в трассовых условиях имеют ограничения технологического и организационного характера, как по замене изоляции, так и при восстановлении стенки трубы.

Увеличение объемов ремонтных работ, рост количества труб с дефектами, не подлежащими ремонту в трассовых условиях, требует решения вопроса восстановления труб в заводских условиях для повторного их использования.

Назрела необходимость в разработке новых методов и технологий ремонта с использованием труб, бывших в эксплуатации и восстановленных в заводских условиях. Восстановление труб в заводских условиях имеет ряд преимуществ в сравнении с трассовыми при диагностике металла и сварных соединений труб, нанесению различных типов покрытий, уровню контроля их качества, проведения работ независимо от природно-климатических условий.

Трубы являются основным материально-техническим ресурсом при ремонте газопроводов и возможность использования восстановленных в заводских условиях труб позволит снизить затраты на ремонт, повысить качество выполняемых работ, сократить сроки проведения работ. В этой связи разработка методов ремонта газопроводов с применением труб, бывших в эксплуатации, является актуальной задачей исследований.

Целью диссертационной работы является разработка методов капитального ремонта ЛЧМГ с использованием труб, бывших в эксплуатации, направленных на повышения эффективности производства ремонтно-восстановительных работ.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие основные задачи исследования:

- обоснование концепции проведения ремонта магистральных газопроводов с полной заменой труб и их восстановлением в заводских условиях;

- разработка критериев оценки пригодности труб, бывших в эксплуатации, к повторному применению;

- создание специальной металлосберегающей технологии производства работ при демонтаже трубопроводов и подготовке труб для восстановления;

- разработка рекомендаций по использованию труб для магистральных газопроводов различных по режимам эксплуатации с оценкой эффективности их применения;

- совершенствование методов и технологии проведения ремонта ЛЧМГ с использованием восстановленных труб в заводских условиях.

Научная новизна. магистральный газопровод труба ремонт

В результате исследований доказано, что метод ремонта ЛЧМГ с полной заменой труб и их восстановлением в заводских условиях должен стать определяющим при ремонте однониточных газопроводов и газопроводов - отводов, а так же участков магистральных газопроводов с выбраковкой труб при ремонте более 20%. Разработана концепция проведения капитального ремонта участков ЛЧМГ с полной заменой труб. Научно обосновано объединение отдельных факторов в единый интегральный критерий для принятия решений о проведении капитального ремонта с полной заменой труб.

В результате проведенных исследований показано, что механические свойства трубных сталей практически не изменяются в процессе длительной эксплуатации. Анализ механических свойств трубных сталей в процессе длительной эксплуатации позволил обосновать основные критерии оценки пригодности труб к повторному применению, влияние деградации металла на процесс демонтажа, транспортировки и восстановления труб.

Впервые разработана специальная металлосберегающая технология ремонта газопровода, позволяющая исключить деформацию трубы в зоне резки плети на отдельные трубы.

Впервые разработан метод ремонта ЛЧМГ с использованием труб, бывших в эксплуатации, предусматривающий подготовку труб в трассовых условиях, их восстановление в заводских условиях и использование при проведении ремонтных работ. Разработаны рекомендации по дальнейшему использованию труб для различных по режимам эксплуатации участков магистральных газопроводов. Выполнена оценка эффективности ремонта ЛЧМГ с применением труб, бывших в эксплуатации.

Основные защищаемые положения

1. Концепция проведения капитального ремонта газопровода с полной заменой труб и их восстановлением в заводских условиях.

2. Методика критериальной оценки пригодности труб, бывших в эксплуатации, для повторного применения.

3. Совершенствование методов ремонта трубопроводов, подготовка труб к ремонту по специальной металлосберегающей технологии в трассовых условиях.

4. Метод ремонта ЛЧМГ с применением труб, бывших в эксплуатации и восстановленных в заводских условиях

Практическая значимость и реализация работы диссертационного исследования заключается в разработке технологий и нормативных материалов, регламентирующих организационно-технические мероприятия и технические решения для ремонта газопроводов с использованием труб, бывших в эксплуатации.

Результаты работы легли в основу разработки нормативно технической документации по подготовке, ремонту и изоляции в заводских условиях труб, бывших в эксплуатации. СТО Газпром «Технические требования к трубам, бывшим в эксплуатации, отремонтированным в заводских условиях» и СТО Газпром «Инструкция по отбраковке, подготовке к ремонту в заводских условиях труб, бывших в эксплуатации», СТО Газпром «Планирование капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:

- Международной научно-технической конференции «Совершенствование технологий и оборудования для замены покрытий при капитальном ремонте магистральных газопроводов» (г. Курган, 2006); Международной научно - технической конференции «Целостность и прогноз технического состояния газопроводов (Pitso-2007)». (г.Москва, 2007); Совещании руководителей линейно-эксплуатационных служб, дочерних обществ ОАО «Газпром» «Итоги работы газотранспортных обществ по эксплуатации линейной части магистральных газоконденсатопроводов и ГРС ОАО «Газпром» за 2007 год и задачи на 2008 год. Положительный опыт, проблемы», (г. Сургут 2008); Международной конференции «European Conference on Evaluation and Rehabilitation of Pipelines» (Prague, 2008).

Публикации. По теме работы опубликовано 6 печатных работ, в том числе 1 в издании, рекомендованном Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка. Она изложена на 147 стр. машинописного текста, содержит 32 рисунка и 31 таблицу. Библиографический список включает 67 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации научная и практическая значимость работы, приведена ее краткая аннотация, определена структура диссертации.

Первая глава посвящена анализу отечественного и зарубежного опыта диагностики, методов и технологий капитального ремонта ЛЧМГ, сформулированы цель и задачи исследований.

Решению проблем капитального ремонта магистральных газопроводов посвящены работы многих известных ученых, основы организации и технологии ремонта магистральных трубопроводов заложены трудами Б.В. Будзуляка, А.Г. Гумерова, А.М. Короленка, А.Д. Решетникова, В.В. Салюкова, В.В. Харионовского, Н.Х. Халлыева., и др., которые являются основополагающими в решении методологических вопросов, связанных с капитальным ремонтом магистральных газопроводов.

Ремонт труб в трассовых условиях при проведении капитального ремонта ЛЧМГ является, как правило, менее затратным по сравнению с ремонтом труб в стационарных условиях, когда требуется демонтаж ремонтируемого участка ЛЧМГ. При замене покрытий в трассовых условиях работы ведутся на нитке газопровода, когда объект обработки - труба остается неподвижной, а обрабатывающий инструмент перемещается относительно обрабатываемой поверхности. При этом не требуется разрезка нитки на отдельные плети или трубы, их транспортировка для восстановления в стационарных условиях и обратно после восстановления, повторная сварка в нитку. Однако при проведении капитального ремонта ЛЧМГ в трассовых условиях имеют место существенные ограничения по применению современных технологий, неблагоприятные погодные условия требуют повышения затрат тепловой энергии или делают работу временно невозможной, некоторые технологии, в особенности, предусматривающие нанесение наиболее эффективных современных покрытий, могут быть реализованы только при положительных температурах окружающего воздуха.

Диагностирование стенки в трассовых условиях проводится после предварительного удаления старого покрытия путем визуального контроля поверхности трубы и с применением приборных методов. Ограничение диагностирования только визуальным контролем следует считать недопустимым ввиду наличия на отдельных участках грунтовки старого покрытия и субъективности оценок исполнителями, затрудненности контроля в секторе 5…7 часов по ходу газа, а при ремонте в траншее - и на боковых поверхностях. Выявление трещин при использовании только визуального диагностирования тем более затруднительно.

Необходимо учитывать специфику технологии и организации работ в траншее или на берме траншеи. В сложных природно-климатических условиях, например, на болотистой или обводненной местности работы с подъемом на берму траншеи могут быть единственно возможными.

Исходя из существующей практики, продолжительность ремонта участка магистрального газопровода, однониточного распределительного газопровода или газопровода-отвода особенно в зимний период, как правило, жестко ограничены по срокам проведения работ (иногда несколькими часами). Ремонт выполняется на локальном участке, испытание трубопровода не проводится по причине временного и технологического фактора и, как следствие, газопровод вводится в эксплуатацию со сниженным разрешенным рабочим давлением.

При ремонте труб в трассовых условиях, в отличие от заводских, затруднительно использование наиболее современных и производительных методов диагностирования и ремонта стенки трубы. В указанных условиях актуальным становится метод ремонта с полной заменой труб участка газопровода и их восстановлением в заводских условиях в сочетании с использованием технологии врезки под давлением.

На основе анализа существующих средств диагностики, методов и технологий ремонта ЛЧМГ, применяемых технических средств разработана блок-схема алгоритма организации капитального ремонта магистральных газопроводов с использованием труб, бывших в эксплуатации (рис. 1).

Рис.1 Блок-схема алгоритма организации ремонта ЛЧМГ с использованием труб, бывших в эксплуатации

Во второй главе приводятся результаты исследований методов и организации ремонта ЛЧМГ с использованием труб, бывших в эксплуатации. Обоснованы критерии оценки пригодности труб к повторному применению. Разработана концепция проведения ремонта с полной заменой труб и их восстановлением в заводских условиях, которая позволяет применить новые методы ремонта и значительно повысить эффективность и качество отремонтированных газопроводов.

Несмотря на ежегодное увеличение объемов капитального ремонта на 30-50%, в целом по ОАО «Газпром» за период 2000-2008гг. протяженность однониточных распределительных газопроводов и газопроводов - отводов со сниженным рабочим давлением практически не изменилась (сокращение на 1,5%). Сокращение количества участков газопроводов большого диаметра (1020-1420мм) со сниженным рабочим давлением произошло в основном на многониточных системах, имеющих внутрисистемные перемычки и позволяющие осуществлять транспорт газа потребителям хотя и с некоторым уменьшением объемов.

Наряду с этим анализ работы механизированного комплекса по нанесению полимерно-битумных мастик свидетельствует, что значительное время оборудование простаивает по причине диагностики и ремонта дефектов, а также неблагоприятных метеоусловий. Установлено, что если количество выбраковываемых труб превышает 20%, целесообразна полная переукладка труб участка газопровода с их ремонтом и переизоляцией в заводских условиях.

Проведение ремонтных работ в ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» на трубопроводах диаметром 530-1020 мм, а это, как правило, распределительные газопроводы или газопроводы - отводы, основано на методе ремонта с прокладкой лупинга с последующим демонтажем действующего трубопровода. Наблюдается последовательное сокращение протяженности участков со сниженным рабочим давлением.

Преимущества такого способа на отдельных участках многониточных систем (не имеющих перемычек) распределительных газопроводов и газопроводах - отводах очевидны. Прежде всего, это гарантированное качество ремонта стенки трубы и нанесения защитного покрытия. Отмечено, что затраты по нанесению покрытия в заводских условиях значительно ниже, чем для любых приемлемых по качеству покрытий трассового применения. Любые методы ремонта трассовой изоляции труб на протяженных участках менее качественные по сравнению с заводскими покрытиями.

Решение задачи полного восстановления эксплуатационной надежности «старых» газопроводов возможно с использованием труб, бывших в эксплуатации и восстановленных в заводских условиях. В этом случае ремонт газопровода включает:

- демонтаж дефектного участка;

- ремонт труб и нанесение покрытия в заводских условиях;

- восстановление участка из отремонтированных труб.

По существу ремонт сводится к новому строительству, что значительно упрощает технологию и сокращает время производства работ.

При решении задачи об использовании труб повторного применения возникает вопрос анализа механических свойств металла и возможного их снижения (деградации).

Деградацию металла труб магистральных трубопроводов в процессе длительной эксплуатации следует рассматривать в рамках определения основных требований для возможности восстановления труб, а именно, допустимых воздействий (нагрузок) при демонтаже, транспортировке, удалению старой изоляции, диагностике, нанесению новых изоляционных покрытий на трубы и строительно-монтажных работах.

Изменение механических свойств металла труб после длительной эксплуатации может оказывать влияние на уровень допустимых рабочих давлений.

Состояние материала труб оценивали по различным, в т.ч. стандартным механическим свойствам (_т, _в, _т/_в, ₅, KCV), требования к которым регламентируют нормативные документы на изготовление труб и проектирование магистральных трубопроводов. Признаки старения материала труб определяли по основным критериям, которые характеризуют это явление: увеличению предела текучести _т и изменению отношения предела текучести к временному сопротивлению разрыву _т/_в.

На основании результатов исследований деградацию металла труб магистральных трубопроводов в процессе длительной эксплуатации следует рассматривать в рамках определения основных показателей пригодности труб к повторному применению. Были разработаны критерии оценки пригодности (изменение механических свойств) труб, бывших в эксплуатации, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1 Критерии оценки пригодности труб, бывших в эксплуатации, к повторному применению

№	Критерии пригодности (механические свойства)	Изменение свойств трубных сталей после длительной эксплуатации	Влияние изменений на эксплуатационные характеристики	Показатели
1	Предел текучести ут	увеличивается не более чем на 5%	Уровень допустимых рабочих давлений	отсутствие влияния
2	Предел прочности ув	уменьшается не более чем на 0,5 %	Уровень допустимых рабочих давлений	отсутствие влияния
3	Ударная вязкость KCV	уменьшается (в отдельных случаях до 10  %)	Воздействие ударных нагрузок. Применение при отрицательных температурах и в зонах КРН.	Не применяются в зонах КРН
4	Относительное удлинение д	уменьшается не более чем на 2-3%	Воздействие ударных нагрузок. Применение при отрицательных температурах и в зонах КРН.	Не применяются в зонах КРН

Свойственное деформационному старению преобразование стали в более прочный материал с пониженными характеристиками пластичности, сопротивления разрушению, повышенной температурой хрупкости стимулирует фактор старения металла в технологиях производства высокопрочных газонефтепроводных труб посредством соответствующей оценки способов их формообразования и применяемой стали.

Механические свойства трубных сталей мало чувствительны к изменению в результате длительной эксплуатации трубопроводов, хотя в исследованиях наблюдается тенденция к повышению прочностных характеристик. В то же время большинство исследований ударной вязкости указывают на то, что длительная эксплуатация приводит к падению ударной вязкости особенно при отрицательных температурах.

Выбор методов ремонта ЛЧМГ зависит от особенностей вывода ремонтируемого участка из эксплуатации, климатических условий, технико-экономических ограничений, количества и характеристик дефектов.

Для принятия решения о проведении капитального ремонта с полной заменой труб участков газопроводов и последующего их восстановления в заводских условиях необходимо учитывать:

- методы и результаты обследования и инспекции;

- отсутствие резервирования газоснабжения на период ремонта;

- увеличение в перспективе объемов подачи газа потребителям;

- пониженное рабочее давление;

- аварийность на участке газопровода и т.д.

На основании анализа этих факторов был разработан метод принятия решений о капитальном ремонте, схема которого дана на рисунке 2.

Рис. 2 Метод принятия решений о проведении капитального ремонта газопровода с полной заменой труб.

Разработанный метод принятия решений о проведении капитального ремонта участков газопроводов с полной заменой труб и последующего их восстановления в заводских условиях заключается в расчете численного значения показателя по оценочным факторам, которое выражается в относительных единицах - долях единицы (баллах).

Расчет показателя осуществляется для ремонтного участка газопровода на линейной части МГ и распределительных газопроводов между линейными крановыми узлами, для газопроводов - отводов от узла врезки до узла подключения ГРС. Численное значение интегрального показателя определяет приоритетность проведения ремонта газопровода с заменой труб.

Каждый оценочный фактор имеет максимальную и граничную величину. Граничная величина характеризует техническое состояние газопровода, при котором возникает необходимость проведения ремонтных работ с частичной заменой труб.

При выборе метода ремонта на участке газопровода с полной заменой труб многие годы доминирующим показателем являлся срок эксплуатации газопровода. Анализ ремонта газопроводов с полной заменой труб показывает, что срок эксплуатации является существенным, но не основополагающим фактором при принятии решения. Имеется ряд других факторов, влияние которых соизмеримо (или равнозначно) сроку эксплуатации газопровода.

При этом, если для ремонта участков на многониточных системах важным показателем является аварийность участка и предрасположенность к стресс-коррозии, то для газопроводов - отводов и распределительных газопроводов отсутствие резервирования газоснабжения на период проведения ремонтных работ и увеличение в перспективе объемов подачи газа потребителям является более значимым.

Расчет интегрального максимального и граничного показателя производим суммированием показателей по следующим оценочным факторам:

- срок эксплуатации газопровода;

,(1)

гдеIt_экспл- индекс по сроку эксплуатации газопровода;

Т_экспл- срок эксплуатации газопровода, лет.

Т_{амортиз}- амортизационный срок эксплуатации газопровода, лет.

- скорость коррозии;

,(2)

где:- индекс по максимальной скорости коррозии Iv.кор. мм/год;

G_max- максимальная зарегистрированная глубина повреждений поверхности трубы на рассматриваемом участке МГ, % от номинальной толщины стенки;

д_ст- номинальная толщина стенки трубы, мм;

Т_экспл- срок эксплуатации МГ, лет.

- продолжительность ремонтных работ;

,(3)

где:It_рем- индекс по продолжительности ремонта газопровода;

Т_рем- срок возможного прекращения подачи газа потребителям, равный времени выполнения ремонтных работ, сутки.

Т_экспл- срок эксплуатации газопровода в год, сутки

-аварийность участка;

(4)

гдеI_авар- индекс (суммарный показатель) по аварийности участка;

i- номер аварии, произошедшей на участке газопровода;

N- общее количество аварий на участке.

АВСД- показатель аварийности (причина аварии)

- пониженное рабочее давление;

,(5)

где:Iр_раб- индекс снижения рабочего давления (производительности) газопровода;

К₁- снижение давления от рабочего, %;

К₂- снижение пропускной способности (производительности) трубопровода, %.

- потенциально-опасные участки по КРН

,(6)

где:- категория КРН

Максимальный показатель складывается из суммы максимальных показателей и составляет 6 баллов.

(7)

Граничный показатель складывается из суммы граничных показателей и составляет 1,5 балла

(8)

В случае превышения суммарного граничного показателя или наличия двух максимальных показателей проведение капитального ремонт газопровода необходимо осуществлять с полной заменой труб и их восстановлением в заводских условиях.

Концепция проведения ремонта с полной заменой труб и их восстановления в заводских условиях учитывает:

- техническое состояние трубопровода;

- методы и технологии ремонта;

- исполнение газопровода (однониточное или многониточное);

- объемы выбраковки трубы при ремонте.

В третьей главе представлен анализ производства работ по демонтажу трубопроводов, подготовке труб в трассовых условиях и организации капитального ремонта с использованием труб, бывших в эксплуатации.

Процесс демонтажа труб следует рассматривать как элемент технологического процесса, предусматривающего замену дефектных труб на новые. В современных условиях особое место при выборе технологии ремонта уделяют вопросу минимизации дополнительных напряжений, возникающих в процессе производства работ.

Демонтаж трубопровода в траншее позволяет снизить напряжения в трубопроводе при данной технологической операции, исключить (минимизировать) деформации трубы. Однако выполнение первичного реза (вырезки катушки) и разрезка трубопровода на отдельные трубы в траншее не всегда возможно по причине обводненности траншеи, наличия слабонесущих грунтов или иных факторов, затрудняющих проведение работ.

При демонтаже трубопровода для условий его последующего восстановления в заводских условиях впервые разработана специальная металлосберегающая технология, обеспечивающая условия для создания минимальных напряжений в сечении реза, что позволяет уменьшить напряжения от сил упругости и исключить пластические деформации концов труб (рис.3). Подлежащую демонтажу с разрезкой на отдельные трубы нитку трубопровода (рис.3а) захватывают посередине концевой трубы и поднимают (рис.3б).

Рис. 3 Демонтаж трубопровода по специальной металлосберегающей технологии

а)- демонтируемый трубопровод;

б)- подъем концевого участка нитки трубопровода;

в)- установка передвижной инвентарной опоры;

г)- отрезка трубы;

д)- транспортировка и складирование отрезанной трубы;

1 - демонтируемый трубопровод; 2 - трубоукладчик; 3 - траверса; 4 - захваты; 5 - передвижная инвентарная опора; 6 - оборудование для резки трубы

На расстоянии «А» от кольцевого шва концевой трубы на высоте h устанавливают опору, после чего конец нитки опускают на высоту Н (рис.3в). Расстояние А и высоту h определяют расчетным или экспериментальным способом по условию обеспечения горизонтального положения конца нитки после отрезки трубы (рис.3г).

В этом случае нагрузка от веса отрезаемой трубы полностью воспринимается грузоподъемным устройством (трубоукладчиком), в процессе реза к трубе не будут приложены силы упругости со стороны нитки трубопровода, в результате на заключительной стадии отрезки не произойдет неконтролируемое разрушение «перемычки» отрезаемой трубы и трубопровода и их взаимное положение не изменится, т.е. не возникнет возможность снижения качества обработки торцов труб, поломки резательного оборудования и травмирования персонала. После отрезки концевой трубы (рис.3д) ее транспортируют к месту складирования. Затем цикл отрезки очередной концевой трубы повторяют. Основными параметрами процесса демонтажа являются расстояние между зоной резки и инвентарной опоры, высота подъема газопровода в зоне резки, высота подъема газопровода.

При использовании технологии демонтажа необходимо минимизировать дополнительные напряжения от процесса подъема и опускания плети. При этом нужно рассмотреть случаи симметричного и несимметричного подъемов и оценить напряженно - деформированное состояние.

При симметричном подъеме трубопровода, как следует из специальной литературы, высота подъема части плети h и ее длина L определяются формулой:

(9)

где:q- распределенная нагрузка от веса плети, Н/м;

Е - модуль упругости стали, Н/м²;

J- осевой момент инерции сечения трубы, м⁴.

При этом усилия на концах приподнятой плети даны:

R₀=R_L = qL/6;(10)

а усилие подъема равно:

Р= 2qL/3.(11)

Для случая несимметричного подъема трубопровода, когда используется один трубоукладчик и одна передвижная инвентарная опора, может быть применен известный метод начальных параметров.

Расчеты показывают, что максимальные напряжения изгиба _max возникают в сечении трубы, где приложена сила Р_А - в точке размещения инвентарной опоры:

(12)

где: - момент инерции сечения трубы, м³.

Значение _max не превышает 0,45_т, рекомендуемое при проведении ремонтных работ (_т - предел текучести металла трубы по ТУ).

Таким образом, предложенный алгоритм решения дает возможность определить все параметры трубопровода в процессе его демонтажа с соблюдением условий безопасности и качественного выполнения работ.

Решение проблемы подготовки труб на трассе для их последующего восстановления в заводских условиях требует, во-первых, проведения предварительного обследования труб с целью выявления и отбраковки труб с дефектами, исключающими возможность их повторного применения. Во-вторых, в зависимости от видов дефектов (наружные дефекты металла труб и сварных швов, внутренние дефекты сварных швов, сквозные дефекты металла труб и сварных швов), их размеров и количества осуществляется оценка ремонта дефектов труб в заводских условиях.

При определении степени опасности дефекта общим признаком являются размеры повреждений (глубина, длина, ширина). Максимальные размеры поверхностных дефектов, подлежащих ремонту контролируемой шлифовкой или сваркой, не должны превышать величин, установленных требованиями нормативных документов.

Ремонт дефектов предусматривается контролируемой шлифовкой (КШ) и сваркой (СВ), при этом толщина трубы сошлифованных участков должна быть не менее значения, обеспечивающего ее применение на расчетное рабочее давление. Ввиду невозможности проведения ремонтных работ с остановкой газопроводов на длительный период технологию ремонта газопровода с использование труб повторного применения рассмотрим на примере прокладки новой нитки (лупинга) параллельно действующему газопроводу. Трубы после восстановления направляются на объекты капитального ремонта, соответствующие проектным режимам эксплуатации независимо на каком участке они были демонтированы.

Технология производства работ при капитальном ремонте ЛЧМГ с прокладкой новой нитки параллельно действующей аналогична технологии строительства нового газопровода. В отличие от нового строительства в данном случае возможно применение труб, бывших в эксплуатации. В сочетании с врезкой под давлением это позволяет проводить ремонтные работы без нарушения режима перекачки газа. После завершения работ по врезке вновь уложенного газопровода осуществляется подача газа.

В четвертой главе рассмотрены вопросы использования восстановленных труб для различных режимов эксплуатации, разработки метода ремонта ЛЧМГ с использованием труб, бывших в эксплуатации.

В современных условиях главной задачей является максимальное использование восстановленных труб в системе магистральных газопроводов для различных режимов эксплуатации.

Изменение механических свойств трубных сталей не оказывают существенного влияния на процессы демонтажа трубы, восстановление в заводских условиях и последующее их использование при строительстве или ремонте. В связи с этим при применении восстановленных труб следует использовать подходы, аналогичные применению новых труб. Основным показателем возможности использования труб после восстановления является класс прочности и остаточная минимальная толщина стенки трубы, на основании чего осуществляется их распределение (селекция) для применения на рабочие давления 1,2; 2,5; 5,4; 7,4; 9,8 МПа. Восстановленные в заводских условиях трубы предназначаются для использования их на участках газопроводов III и IV категории. При этом величина давления испытания Р_и на заводе для всех типов труб должна определяться по величине нормативного предела текучести. В качестве примера на рис. 4 приведены результаты расчетов для класса прочности К60, толщины стенки трубы и величины заводского испытательного давления, равного 0,95 нормативного предела текучести.



Рис. 4 Зависимость номинальной толщины стенки труб МГ различных диаметров от рабочего давления

Разработанный метод ремонта линейной части магистральных газопроводов предусматривает обследование и отбраковку труб в трассовых условиях и их разделение на две категории, категория А - трубы, бывшие в эксплуатации, пригодные для повторного применения и трубы категории Б - не пригодные к повторному применению на линейной части магистральных газопроводов.

Кроме того, после проведения процедур обследования и оценки качества труб ремонтируемого участка, трубы категории А целесообразно дополнительно ранжировать по категориям:

- трубы категории А1, оставляемые в газопроводе для дальнейшей эксплуатации, в том числе ремонтируемые без вырезки из газопровода (в траншее);

- трубы категории А2, извлеченные из траншеи, отремонтированные на бровке и смонтированные в границах ремонтируемого участка (как правило, от кранового до кранового узла);

- трубы категории А3, вырезаемые из ремонтируемых и демонтированных участков газопроводов, которые подлежат комплексному обследованию, восстановлению в заводских условиях ремонту и повторному применению при ремонте магистральных газопроводов независимо из какого участка газопровода они демонтированы.

В нашем случае рассмотрены варианты с использованием всех труб категории А при полной замене участка газопровода и труб категории А3 при масштабной переизоляции и выборочном ремонте по результатам внутритрубной дефектоскопии (рис.5).

Рис. 5 Метод ремонта ЛЧМГ с использованием труб, бывших в эксплуатации

Метод ремонта с использованием труб, бывших в эксплуатации и восстановленных в заводских условиях, требует комплексного подхода по организации выполнения работ в трассовых и заводских условиях. Как видно из рис. 5, данный метод ремонта предусматривает проведение оценки качества труб в трассовых условиях и их ранжирование по степени ремонтопригодности, на основании чего осуществляется выбор метода ремонта газопровода.

Технологии и оборудование для ремонта труб в заводских условиях обеспечивают решение следующих обязательных и последовательно выполняемых задач:

- подготовку труб к ремонту, включающую очистку наружной и внутренней поверхностей, проверку отклонений размеров и геометрических параметров;

- диагностирование стенки и сварных швов, ремонт стенки и доработку торцов, испытания труб, определение ресурса;

- подготовку поверхности труб и нанесение нового покрытия.

Далее трубы направляются для использования при ремонте ЛЧМГ.

В пятой главе проанализированы технико-экономические показатели применения труб, восстановленных в заводских условиях, при проведении капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов.

Экономическая эффективность определена путем сравнения принятого в качестве эталона традиционного метода ремонта газопроводов и капитального ремонта с использованием труб, бывших в эксплуатации. Результаты расчета приведены в таблице 2

Таблица 2 Затраты на капитальный ремонт ЛЧМГ с использованием труб бывших в эксплуатации

№	Протяженность, км	Новая труба/б.у. труба, %	Стоимость оборудования врезки под давлением, млн.руб.	Стоимость недопоставки газа млн. руб.	Стоимость трубы, млн. руб.	Суммарные затраты, млн. руб.
1	362,7	100/0	786	140,8	8 814 645	15 838 746, 3
2	362,7	70/30	786	140,8	7 554 322	14 573 930,6
3	362,7	50/50	786	140,8	6 738 826	13 695 914,5
4	362,7	0/100	786	140,8	4 645 908	11 553083,2

По результатам расчетов вариант ремонта с использованием труб, бывших в эксплуатации и восстановленных в заводских условиях, характеризуется минимальными затратами и является предпочтительным. Стоимость работ по капитальному ремонту линейной части магистрального газопровода с использованием 30% труб бывших в эксплуатации, снижается на 9%, при использовании 50% соответственно на 14%. Использование восстановленных труб для ремонта участка газопровода сократит затраты на 28%. При этом продолжительность ремонта традиционными методами с остановкой газопровода составляет более 2 лет.

Таким образом, использование труб, восстановленных в заводских условиях, в сочетании с применением технологии врезки под давлением при ремонте трубопроводов позволяет значительно сократить общие затраты.

Кроме того, анализ эффективности инвестирования в строительство завода по восстановлению труб в зависимости от объемов восстановления труб показал, что при годовой производительности завода 100 км труб в год срок окупаемости завода по восстановлению труб составит около 5 лет.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан метод капитального ремонта ЛЧМГ с применением труб, бывших в эксплуатации, с учетом выполнения работ в трассовых и заводских условиях. Демонтаж труб из нитки газопровода предусматривается по специальной металлосберегающей технологии с подготовкой труб к ремонту в трассовых условиях.

2. По результатам анализа деформации металла труб при длительных периодах эксплуатации разработаны критерии оценки пригодности труб для повторного применения и оценено влияние изменений в металле на процессы демонтажа труб и их восстановления в заводских условиях. Разработаны рекомендации по дальнейшему использованию отремонтированных труб для различных режимов эксплуатации линейной части магистральных трубопроводов. Выбор труб - их селекция должна осуществляться исходя из класса прочности и остаточной толщины стенки трубы после восстановления.

3. Разработана концепция проведения капитального ремонта участков газопроводов с полной заменой труб и последующего их восстановления в заводских условиях. На ее основе сформирована технология капитального ремонта с полной заменой труб и их восстановлением в заводских условиях, с применением интегрального критерия, включающего основные факторы оценки реального технического состояния участка газопровода.

4. Разработан метод подготовки и ремонта труб в трассовых и заводских условиях, предварительного обследования и оценки качества, последующего комплексного обследования, ремонта и освидетельствования в заводских условиях.

5. По результатам исследований разработаны и внедрены в практику ремонтных работ следующие корпоративные документы: СТО Газпром «Технические требования к трубам, бывшим в эксплуатации, отремонтированным в заводских условиях», «Инструкция по отбраковке, подготовке и ремонту в заводских условиях труб, бывших в эксплуатации», СТО Газпром «Планирование капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ПРЕДСТАВЛЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Аладинский В.В., Малков А.Г., Ушаков А.В. Метод ремонта газопроводов с использованием труб, бывших в эксплуатации. //Территория НЕФТЕГАЗ. - 2009. № 8 С. 56 - 60.

2. Малков А.Г., Гуслиц В.М. Совершенствование технологий и оборудования для замены покрытий при капитальном ремонте магистральных газопроводов. Материалы Международной научно-технической конференции. - г. Курган, Курганский государственный университет. - 2006. - С. 22-27.

3. Малков А.Г., Лукомский А.Т., Митрохин М.Ю. Совершенствование методов ремонта магистральных газопроводов в сложных природно- климатических условиях. // Целостность и прогноз технического состояния газопроводов (Pitso-2007). Тезисы докладов международной научно - технической конференции 10-11 октября 2007 г. - М.: ВНИИГАЗ, 2007. - С.27-28.

4. Малков А.Г., Гуслиц В.М. Перспективы создания технологий ремонта однониточных газопроводов с минимальными сроками их вывода из эксплуатации. // Газовая промышленность. - 2008. - № 6. - С.77-78.

5. Малков А.Г. Капитальный ремонт линейной части магистральных газопроводов с полной заменой труб и последующим их восстановлением в заводских условиях. // Итоги работы газотранспортных обществ по эксплуатации линейной части магистральных газоконденсатопроводов и ГРС ОАО «Газпром» за 2007 год и задачи на 2008 год. Положительный опыт, проблемы. - М.: ООО ИРЦ Газпром. - 2008. - С.127-133.

6. Malkov Alexander, Ushakov Alexander. Repeated use of pipes previously been in operation: problems and ways to settle them. - European Conference on Evaluation and Rehabilitation of Pipelines, Prague, October 22-24, 2008 г. Paper 19 P. 1-4Размещено на Allbest.ru

...