Диссертация (Беспроводная сенсорная телекоммуникационная система контроля утечек метана из магистралей газотранспортной сети), страница 4

Далее, в торце, условное уменьшениетолщины трубы (из-за старения, а значит появления ржавых каверн, стресскоррозии и т.п., в этих местах, фактически труба будет тонкой), это же показанов цилиндрической части трубы (одновременно указан % таких труб исоответствующая их длина, в т.км).

Перемещаясь по трубе, начиная с красногоцвета:•красным цветом выделены трубы (всего – 4,91%, и общая длина 8,4 т.км),находящиеся в эксплуатации около 50 лет, которые в свою очередь находятся ваварийном состоянии – требуют срочной замены;Рисунок 1.2 - Техническое состояние МГ ОАО «Газпром»21•оранжевым цветом выделены трубы (всего – 10,9%, и общая длина 18,8т.км), находящиеся в эксплуатации от 40 до 50 лет, которые также находятся впредаварийном состоянии;•желтымцветомотраженоколичествоЛУМГ,находящихсявэксплуатации от 30 до 40 лет (всего – 21,5%, и общая длина 36,8 т.км);•зеленымцветомотраженоколичествоЛУМГ,находящихсявэксплуатации от 20 до 30 лет (всего – 36%, и общая длина 61,7 т.км);•голубымцветомотраженоколичествоЛУМГ,находящихсявэксплуатации от 10 до 20 лет (всего – 12%, и общая длина 20 т.км);•синим цветом отражено количество ЛУ МГ, находящихся в эксплуатацииот порядка 10 лет (всего – 14,6%, и общая длина 24,9 т.км);•фиолетовым цветом отражено количество восстановленных ЛУ, послекапитального ремонта (всего – 2,5%, и общая длина 2,5 т.км), как правило,замены трубопроводов, т.е.

новые трубы, но в пределах существующей длиныМГ [2,9,24,44,48].В связи с этим ЛУ, отмеченные красным, оранжевым, да желтым цветом,а это почти 38%, в пределах всей ЕСГ РФ, требуют срочного проведенияреконструкции и модернизации, чтобы повысить надежность, экологическую иэкономическую эффективность.В 90-х годах доминантой по аварийным факторам [1,48,59] на ЛУ МГбыла общая коррозия, однако, анализ ТС данных объектов показал, что впервую очередь сказывается возрастной фактор структуры МГ (рисунок 1.2).Сегодня среди основных факторов аварийности можно выделить следующие: а)технологический фактор, это дефекты, вызванные браком строительномонтажных работ или браком изготовления труб и оборудования; б) природныйфактор, который связан с наличием динамически-напряженных зон; стихийныхбедствий; в) фактор срока эксплуатации «возрастной фактор МГ» влияет на22появление наружной и внутренней коррозии (в т.ч.

стресс-коррозия) или в связис нарушениями условий и режимов эксплуатации.Анализ данных и результатов из работ [17,33,39,42,49,] показал, что запоследние 10 лет в ОАО «Газпром», возраст МГ, на который приходитсянаибольшее количество аварий, составляет для труб диаметром: 1020мм 16-20лет; 1220мм 20-24 лет; 1420мм 12-16 лет (рисунок 1.3).Из рисунка 1.3 следует, в конечном итоге, что количество аварийнепрерывно снижается, хотя очевидным является то, что в начальный периодэксплуатации больше проявляются технологические факторы, в то время каксрок эксплуатации МГ очень мал, а поэтому возрастной фактор еще непроявляется.Рисунок 1.3 – Аварийность на МГ в зависимости от срока эксплуатацииТак как, влияние возрастного фактора неизбежно, это показано в работах[17,18], отсюда можно сделать следующий вывод, что характер дефектов МГбудет иметь вид «туннельной характеристики», т.е.

в первые десять летпроявляются технологические факторы, после их устранения аварийность23снижается, но начинает сказываться возрастной фактор. Из-за возрастногофактора (а это в основном из-за коррозии и стресс-коррозии) количествотехнических отказов ЛЧ МГ растет, а в конце срока, порядка 30-50 лет,эксплуатация таких МГ становится очень опасна. Подтверждением этогоявляется динамика аварийности на МГ, которая за последние годы, по причинекоррозии, непрерывно растет [1,9,40,45,56,84,96].Однако, как видно из схемы (рисунок 1.2), только 1,5% МГ (из 28%находящихся в аварийных зонах) ежегодно ремонтируется, а оставшаяся часть(это почти 50 тыс.

км.), требует особо повышенного внимания и непрерывногоконтроля ТС МГ современными средствами технической диагностики имониторинга. Кроме того, увеличение вероятности возникновения аварии,приведенной на рисунке 1.3, эту проблему существенно обостряют. Учитывая,что в настоящее время, промышленностью и малым бизнесом средстванепрерывной диагностики и контроля состояния МГ не выпускаются и даже неразрабатываются, актуальным становится задача создания таких средств.Однимизрешенийэтойпроблемыиявляетсяпредлагаемая«Беспроводная сенсорная телекоммуникационная система контроля утечекметанаизмагистралейгазотранспортнойсети».Сенсорнаятелекоммуникационная система контроля утечек метана из магистралейгазотранспортной сети не только эффективно решает задачу непрерывногоконтроля и мониторинга, но и обладает такими достоинствами, как: высокаячувствительность; оперативность и круглосуточность контроля; автоматизацияпроцесса мониторинга; низкая стоимость системы; малые затраты какфинансовых, так и людских ресурсов при размещении такой системы на МГ;система не требует высококвалифицированных кадров её установки иобслуживания.241.2.

Дефекты, методы и средства контроля технического состояниялинейных участков газопроводаГлавной причиной возникновения дефектов, является качество изоляции иее толщина. Чем лучше качество изоляции труб, тем выше защитные свойства,продолжительнеесрокслужбыгазопровода.Стечениемвременипротивокоррозионная изоляция ухудшается.Когда коррозионные каверны достигают диаметра 30-40 мм и глубины 4-5мм при толщине стенки 9-10 мм., такая коррозия становится опасной.Трещины металла, находящегося под напряжением, называемые стресскоррозийными, находятся в основном в нижней части сечения трубы.Скорость роста глубины стресс-коррозии составляет от 0,15 до 1,5 мм/год.И может сопровождаться взаимодействием и объединением соседних трещин.Размер развивающейся трещины может достигнуть критического состояния,пока не произойдет потери несущей способности дефектной трубы [57-59,77].Динамика аварийности на объектах магистральных газопроводов ОАО«Газпром» с 1991 по 2000г.г.

показывает (рисунок 1.4), что наибольшееколичество аварий 17 приходилось на 2000г. и связаны они были с наружнойкоррозией [54,75,79,97].25Рисунок 1.4 - Динамика аварийности на газопроводах (всех диаметров)К дефектам потери металла относятся как коррозионные дефекты, так имеханические повреждения, полученные при транспортировке, так и привыполнении строительно-монтажных работах и эксплуатации труб (таблица1.1). Любая трещина, возникающая из-за случайного повреждения, можетразвиться (например, из-за перепада климатических температур, колебанийдавления в газопроводе, возможного дополнительного внешнего нагруженияизгибающим моментом) и вызвать значительные разрушения вследствиебольшой упругой энергии газопровода. Особенно часты разрушения по этойпричине в период предпусковых испытаний.Таблица 1.1 - Механическое повреждение трубНаименованиеОписаниеЗадирДефекты, связанные с потерей металлаЗашлифовкаДефекты, возникающие при различных видах обработки деталей- трещины – после термообработки металла- группа мелких и тонких разрывов, после шлифовки металла26К дефектам нарушений сплошности относятся дефекты (таблица 1.2)литейного происхождения (трещины, раковины, пористость и т.п.).Таблица 1.2 – Литейные дефектыНаименованиеОписаниеВключенияЭто дефект, обычно металлургического производства (таблица 1.3)РаковиныНарушения округлой формы, газовые, так и усадочные раковиныГазовые порыЭто поверхностные или внутренние поры, возникающие вследствиепопадания в металл шва атмосферных газов или газов, образованныхпри сваркеЭксплуатационные дефекты: от усталости металла; коррозионные;надрывыповерхностииз-заодноразовогоприложениянапряжения;механические – забоины, вмятины, риски, наклеп и др.

[2,43,62,74,94].Известно, что одной из частых причин разрушения газопроводов,связанной с качеством стали и технологией производства труб, является именнорасслоение. По опубликованным данным, второе место занимают разрушения,вызванные дефектами сварки газопроводов (рисунок 1.5)Таблица 1.3 – Дефекты металлургического производстваНаименованиеОписаниеРасслоенияДефекты, уменьшающие площадь сечения, которые являются очагамитрещин.Расслоение с выходом на поверхность (закат, плена прокатная) –Данныйкласс дефектов включает в себя плены, некоторые виды закатов и др.ДефектыТрещины, образованные в результате механической обработкипрокатанного и (прокатке, ковке), представляют собой: рванины, закаты, волосовины,кованогорасслоения, трещины, плены.металлаВолосовины – мелкие внутренние или поверхностные трещины.Флокены – волосяные (очень тонкие) внутренние трещины.Дефект поверхности - дефект проката на поверхности трубы(раскатанноезагрязнение,рябизна,чешуйчатость,перегревповерхности, вкатанная окалина, раковины от окалины, раковинывдавливания), не выводящий толщину стенки трубы за предельныеразмеры по ГОСТ 19903-74.27Дефекты сварного шваДефекты кольцевых сварных швовДефекты заводских сварных швовСмещение кромокЗащлифовкаУтяжинаНарушение формысварного шваТрещинаТрещинаПодрезПровис корня шваРисунок 1.5 - Классификация дефектов сваркиОписание и состав классов дефектов кольцевых сварных швов приводитсяв таблице 1.4 [50,67,72].