Автореферат (Разработка технологии ремонта газопроводов в условиях интенсивного теплоотвода)

На правах рукописиВолков Игорь ВладимировичРАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ГАЗОПРОВОДОВ ВУСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОГО ТЕПЛООТВОДАСпециальность: 05.02.10 Сварка, родственные процессы и технологииАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2017Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа(НИУ) имени И.М.ГубкинаНаучный руководитель:доктор технических наук, профессорЕЛАГИНА Оксана ЮрьевнаОфициальные оппоненты:Доктор технических наук, профессорЦАРЬКОВ Андрей ВасильевичМГТУ имени.

Н.Э. Баумана,директор Калужского филиалаКандидат технических наукПОНОМАРЕВ Павел АлександровичФГУП ВИАМ (ГНЦ РФ),лаборатория сварки и пайки,ведущий инженерВедущая организация:НИУ «МЭИ» (Москва)Защита состоится «14» декабря 2017 г. в 14:30 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.141.01 при Московском государственномтехническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, ул. 2-яБауманская, д. 5, стр.

1.Телефон для справок: +7 (499) 267-09-63.Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатьюорганизации, просим направлять на имя ученого секретаря диссертационногосовета по указанному адресу.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ имени. Н.Э. Баумана ина сайте http://www.bmstu.ru.Автореферат разослан «____» _____________ 2017 г.УЧЁНЫЙ СЕКРЕТАРЬдиссертационного советад.т.н., доцентКоновалов А.В.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемы. Значительная часть действующих в настоящеевремя магистральных газопроводов (МГ) характеризуются сроком эксплуатации свыше 30 лет и требует постоянного ремонта.

В то же время, согласно статистике диагностирования линейной части (ЛЧ) магистральных газопроводов(МГ) более 30% выявляемых дефектов тела трубы и сварных соединений относятся к несквозным. Это позволяет проводить ремонт без разгерметизации полости газопровода, на трубопроводах, находящихся под избыточным давлениемили перекачивающих газ.

Существенные экономические и экологические преимущества таких способов ремонта, выполняемых методами наплавки илиустановкой сварных муфт, определяют все большее их применение в производственной практике.Проведение ремонтных работ на газопроводах, находящихся под давлением или транспортирующих газ, является сложной в техническом отношениии опасной с точки зрения промышленной безопасности задачей.

Ее выполнениетребует наличия тщательно проработанной пошаговой технологии ремонта сприменения обоснованных режимов и параметров каждой операции. Одной изтаких операций при выполнении ремонта методами сварки - наплавки являетсятемпература подогрева металла, формирующая вместе с режимами сварки нормативный комплекс механических свойств. Обеспечение требуемых значенийтемпературы подогрева к моменту начала наложения сварочного прохода является важным фактором, регулирующим скорость охлаждения металла в процессе сварки-наплавки.

При ремонте на действующих газопроводах выполнениеэтих требований часто не возможно из-за интенсивного теплоотвода в компримированный газ.Поэтому при реализации таких способов ремонта очень важно выявлятьслучаи, при которых не удастся обеспечить требуемую температуру подогреваеще на этапе разработки технологического процесса, а не на месте проведенияработ. Принятие решений о введении внеплановых дополнительных подогревовнепосредственно при проведении ремонта может не только оказаться безуспешным, но и привести к аварии.

Все это определило актуальность даннойработы.Важным параметром, обеспечивающим сохранение температуры сварочного подогрева, является продолжительность межоперационного интерваламежду окончанием подогрева и началом наложения слоя наплавки. В дей1ствующей нормативной документации, регламентирующей проведение ремонтных работ на магистральных газопроводах, при назначении сварочногоподогрева нормирование и методика оценки продолжительности межоперационного интервала отсутствуют.

Также нет указаний по применению компенсирующих мероприятий для увеличения продолжительности максимального межоперационного интервала в тех случаях, когда получаемого для данных условий ремонта интервала времени недостаточно по технологическим или другимсоображениям для начала операции сварки-наплавки.Таким образом, повышение безопасности и качества выполнения ремонтных работ на газопроводах, находящихся под давлением и транспортирующих газ, определяет необходимость обоснования областей применимоститехнологий ремонта методами сварки-наплавки по критерию обеспечения нормативной температуры подогрева, и разработки требований к предельно допустимой продолжительности межоперационного интервала в условиях интенсивного теплоотвода, обеспечивающей сохранение заданной температуры подогрева.Целью настоящей работы являлось обоснование максимальной продолжительности межоперационного интервала и разработка корректирующихмероприятий для его увеличения при выполнении предварительного и сопутствующего подогрева зоны ремонта несквозных дефектов участка газопровода,находящегося под давлением или транспортирующего газ.В диссертационной работе решались следующие задачи:1.

Разработка расчетной методики определения температурно-временныхпараметров охлаждения металла стенки трубы после предварительного и сопутствующего подогрева при различных условиях теплоотвода из зоны ремонта;2. Проведение экспериментальных исследований параметров теплоотводапри предварительном подогреве металла зоны ремонта и в процессе сварки дляверификации предложенной расчетной методики;3. Обоснование областей применимости технологий ремонта газопроводов методами сварки-наплавки в условиях интенсивного теплоотвода по критерию обеспечения нормативной температуры подогрева и разработке нормативных требований к длительности межоперационного интервала до начала процесса сварки-наплавки.2Научная новизна:1.Определены области применимости технологий ремонта газопроводовпод давлением и транспортирующих газ по показателю обеспечения нормативной температуры подогрева, согласно которым диапазон максимально допустимого давления газа в газопроводе пропорционален остаточной толщинестенки трубы с коэффициентом пропорциональности, изменяющимся в зависимости от температуры газа от +20 0С до -40 0С и скорости потока газа от 1 м/сдо 25 м/с в интервале от 0,5 до 0,03 соответственно.2.Выявлено, что для компенсации теплоотвода при ремонте газопроводовпод давлением ширину участка дополнительного подогрева целесообразноназначать не более 200 мм по периметру выборки.

При ремонте газопроводов,транспортирующих газ, подобное расширение зоны подогрева не эффективно.3.На основе результатов математического моделирования процессов конвективного теплообмена с компримированной газовой средой выявлено влияние на снижение температуры сварочного подогрева способа и условий проведения ремонта, а так же параметров дефектного участка газопровода и установлены закономерности позволяющие определить фактическую длительностьмежоперационного интервала.Практическая значимость и ценность результатов диссертации заключается в следующем:1.Обоснована необходимость нормирования продолжительности межоперационных интервалов при ремонте газопроводов в условиях интенсивноготеплоотвода, позволяющая обеспечить сохранение нормативных значенийтемператур предварительного и сопутствующего подогрева и способствующаяформированию требуемого уровня механических свойств металла зоны ремонта, особенно на газопроводах бывших в эксплуатации.2.Предложен расчетно-графический метод оценки продолжительности максимального межоперационного интервала после окончания сварочного подогрева и до начала наплавки, позволяющий определить его фактическое значение в условиях интенсификации теплоотвода при ремонте несквозных дефектовгазопровода под давлением и при перекачке газа.3.Предложены мероприятия по увеличению максимальной продолжительности межоперационного интервала при выполнении предварительного и сопутствующего подогрева путем увеличения ширины участка дополнительногоподогрева, а также уменьшения давления и скорости транспортировки газа.Результаты работы были использованы при разработке Р Газпром 2-2.33961-2015 «Технологии сварки при ремонте магистральных газопроводов, находящихся под давлением, методами врезки под давлением, сварными муфтами,сваркой-наплавкой» и Р Газпром 2-2.3-352-2009 «Рекомендации по режимамподогрева при выполнении сварочных работ на газопроводах, находящихся поддавлением».Методология и методы исследования.

Методология исследований заключалась в поэтапном изучении влияния различных условий теплоотвода напроцесс снижения температуры сварочного подогрева в зоне ремонта: параметров выборки дефектного участка, режима подогрева, а так же температурыокружающей среды на интенсивность теплоотвода в холодный металл стенкитрубы; давления и температуры газа в трубе, режима подогрева и размеров ирасположения выборки на свободный конвективный теплообмен; давления,температуры, скорости потока газа, а так же диаметра газопровода на вынужденную конвекцию при ремонте на действующем газопроводе.При этом в теоретической части работы применялась идеализация объекта исследования в виде термически тонкой пластины, проводилось математическое моделирование изменения теплового поля в зоне ремонта при нестационарном режиме теплопроводности и использовалась теория подобия для оценки конвективной составляющей теплообмена с учетом параметров процесса иусловий выполнения ремонтных работ на действующем газопроводе и находящимся под давлением.