Коррозионное растрескивание под напряжением магистральных газопроводов. Методы диагностики и прогнозирования

1304-4Коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) зарождается на внешней катодно-защищенной поверхности труб, поэтому ее обнаружение сопряжено с рядом сложностей. Причем применяемыми в настоящее время методами могут быть обнаружены не все очаги растрескивания. Это приводит к развитию трещин и возникновению аварийных разрушений после проведения диагностических мероприятий.

Переиспытание избыточным давлением (стресс-тест)

Старейшим методом обнаружения очагов КРН является переиспытание избыточным давлением. В 70-е годы XX века наибольшее количество очагов КРН в США было выявлено именно этим методом. При этом было обнаружено, что оптимальным давлением при переиспытании является давление, вызывающее напряжение в стенке трубы, равное 1,1·?0,2 (?0,2 – условный предел текучести стали). В настоящее время эти разработки используются германскими инженерами для диагностики КРН в Европе и России. В отечественных нормативах предельное напряжение снижено до 1,0·?0,2, что уменьшает степень выявляемости дефектов.

При реализации этого метода необходимо:

  • оборудовать пункты закачки и выпуска воды;
  • утилизировать использованную воду;
  • осушить газопровод от воды или конденсата.

Однако не все очаги КРН выявляются этим методом. Иногда аварии возникали сразу после проведения стресс-теста. Это в первую очередь связано с тем, что в очаговой зоне может находиться колония трещин, и в процессе приложения дополнительной нагрузки происходит перераспределение напряжений между ними. При этом напряжения не действуют на самые мелкие трещины. На рис. 1 показана колония трещин, обнаруженная в очаговой зоне разрушения газопровода. На рис. 2 приведены результаты компьютерного моделирования напряженно-деформированного состояния для этой колонии.

Методами механики разрушения был рассчитан остаточный ресурс трубопровода, имеющего одиночные трещины и их колонию. Результаты расчета приведены на рис. 3 и 4.

Как видно из приведенных графиков, остаточный ресурс труб, изготовленных из стали Х70 с колонией трещин выше, чем с одиночной трещиной. То есть колония трещин в очаге КРН менее подвержена чисто механическому воздействию по сравнению с одиночной трещиной. Для выявления таких дефектов требуется большее давление испытаний или необходимость проведения повторных переиспытаний. Обнаруженная особенность объясняет механизм разрушения газопроводов, подверженных КРН, после проведения стресс-теста.

Внутритрубная диагностика

В настоящее время наиболее широко распространенный метод выявления очагов КРН – внутритрубная диагностика. При этом используются магнитные снаряды, создающие поперечное намагничивание. Ультразвуковые дефектоскопы показали свою неэффективность в связи с необходимостью использования жидкости для контакта датчика с металлом. При проведении обследования участка магистрального газопровода длина, запускаемого в трубу снаряда с разделительными поршнями составила около 2-х км. Магнитные снаряды, создающие продольную намагниченность, используются только для обнаружения общей коррозии, целостности сварных стыков и «поперечного» КРН.

Основным недостатком метода является невозможность определить КРН на ранних стадиях, когда глубина трещины не превышает 0,2·? (? – толщина стенки трубы). Хотя имеются сообщения об обнаружении трещин глубиной 1,0·?.

Наружная дефектоскопия

Наиболее трудоемким методом обнаружения очагов КРН является наружная дефектоскопия. Это связано с вскрытием трубопровода и проведения контроля в шурфе в нижней части трубы. До реализации программы по полной переизоляции отдельных участков газопроводов данный метод использовался только при выборочных шурфовках, проводимых после обследований газопроводов или при осмотре участков, прилегающих к разрушившимся в результате аварий.

Трещины выявляются с помощью вихретокового, магнитного, капиллярного и визуального методов. Наибольшее распространение получил вихретоковый метод, позволяющий обнаруживать трещины даже не снимая противокоррозионную изоляцию с трубы.

Электрометрический метод обнаружения очагов растрескивания

Электрометрический метод, предложенный УГНТУ в начале 90-х годов XX века, основан на изучении электрохимического поведения стали в очаговой зоне КРН. Для этого метода отсутствует минимальный предел определения глубины трещины. С его помощью определяются все места, где возникли условия, необходимые для развития растрескивания. Он может применяться как дополнение к плановым электрометрическим обследованиям трассы и не требует применения дополнительного оборудования. Результаты используются при планировании переизоляции участков и проведения наружной дефектоскопии. Метод показал свою эффективность на Урале, Западной Сибири и Казахстане.

Прогнозирование времени до разрушения газопроводов, подверженных КРН

Для прогнозирования времени до разрушения газопроводов, подверженных КРН используются вероятностные зависимости, а также соотношения, которые могут быть получены только после разрушения конкретного участка газопровода. Время до разрушения может быть определено через эффективную скорость растрескивания vэфф по формуле, предложенной А.Г. Гареевым в начале 90-х годов XX века.

1304-f

где T - абсолютная температура;

R - универсальная газовая постоянная;

k - предэкспоненциальный нормирующий множитель;

?- толщина стенки трубы;

а - эмпирический коэффициент, характеризующий параметры КРН;

t - время до отказа газопровода;

b - длительность стадии образования приэлектродной среды;

? - напряжение;

?0,2 – предел текучести стали.

 

Указанная зависимость получена на основании обработки статистики отказов магистральных газопроводов, проложенных в различных регионах.

Промышленная безопасность

news040419-2

Проблемы проектной подготовки горного производства

При проведении XI специализированной выставки «ГОРНОЕ ДЕЛО/UralMining’18» состоялось очередное заседание Горно-металлургического совета Уральского федерального округа по теме «Обеспеченность проектирования предприятий горно-металлургического комплекса нормативной документацией». Тематика заседания Совета сформулирована Общественным советом при Уральском управлении Ростехнадзора, которым было рекомендовано провести расширенное совещание с привлечением представителей горных предприятий и научной общественности…

Государственный надзор

news210318-5

О здоровье округа: экологическом, трудовом, финансовом

«Из года в год по результатам опросов предпринимателей проблема наличия административных барьеров остается в тройке «лидеров», – подтвердил полномочный представитель Президента РФ в Южном федеральном округе (ЮФО) Владимир УСТИНОВ. – Владимир Васильевич, 2017-й запомнился как Год экологии в России. Приведите примеры успешного выполнения экологических программ, заявленных предприятиями ЮФО в рамках плана мероприятий этого экологического проекта. – В рамках Года экологии Минприродой и Росприроднадзором заключены…

Охрана труда, аттестация специалистов, персонал

news040419-3

Травматизм снижается, но проблемы остаются

По данным Росстата и Министерства труда, производственный травматизм снизился более чем в два раза за последние 10 лет, в 2018-м положительная динамика сохранилась. Вместе с тем эксперты отмечают, что, несмотря на улучшения, остались нерешенные проблемы. Что чаще всего становится причиной несчастных случаев на производстве и какие современные инструменты могут изменить ситуацию? По данным Росстата, численность пострадавших в результате несчастных случаев (НС) в 2017 году уменьшилась в 1,4 раза по сравнению с…

Энергетика

news081119-1

Борьба с нефтегазовым фонтанами

Одной из сложнейших аварий 1-й категории в нефтегазовой отрасли являются открытые газоконденсатные и нефтегазовые фонтаны на скважинах, которые наносят значительный экологический ущерб окружающей среде, техническим ресурсам, приводят к колоссальным убыткам организаций, ведущих добычу, строительство и ремонт скважин. «Наша компания уже много лет занимается предупреждением возникновения и ликвидацией подобных аварий», – рассказывает Руслан БАКЕЕВ, заместитель генерального директора – главный инженер ООО…

Экология

news220218-1

Разливы нефти. Новое в законодательстве

2018 год начался с нескольких аварий на нефте- и продуктопроводах. 18 января возгорание на нефтепроводе в Энгельсском районе Саратовской области. Из лопнувшей трубы (одной из возможных причин аварии в «Транснефти» называют дефект сварного шва) вытекло около 900 куб. м. нефти, вещество разлилось на 1,5 км, произошел пожар, в результате которого 36 домов пострадали в селе Красноармейское. 19 января нефть разлилась в реке Кудушлинка под Уфой из-за аварии на трубопроводе, принадлежащем компании «Башнефть-Добыча».…

Саморегулирование

Компенсационные фонды – и ныне там

Саморегулирование в строительной отрасли существует уже более двух лет, однако, многие вопросы, связанные с одним из базовых механизмов саморегулирования – компенсационными фондами – до сих пор остаются нерешенными. Компенсационный фонд саморегулируемой организации воплощает собой основную идею саморегулирования – коллективную ответственность членов саморегулируемых объединений за результаты их работы. Порядок формирования, размещения и осуществления выплат из компенсационных фондов СРО в строительной отрасли…