Автореферат (1026130), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Для верификации полученных зависимостей была проведена экспериментальная проверка адекватности математической модели.Основные положения, выносимые на защиту:1.Алгоритм и методики определения параметров предварительного и сопутствующего подогрева и длительности межоперационного интервала при ремонте дефектов линейной части газопроводов методами сварки-наплавки безстравливания газа, под давлением и без остановки перекачки газа.2.Результаты лабораторных исследований и полигонных испытаний, подтверждающих применимость предлагаемых расчетных методик.3.Практические рекомендации по обоснованию областей применимоститехнологий ремонта методами сварки-наплавки в условиях интенсивного теплоотвода и длительности межоперационного интервала при ремонте дефектовлинейной части газопроводов без стравливания газа, под давлением и без остановки перекачки газа.Достоверность результатов исследования обеспечивалась путемприменения апробированныхметодов экспериментальных исследований,4осуществленных на оборудовании, прошедшем аттестацию и государственнуюповерку, а также признанных методик расчета процессов конвективноготеплообмена и процессов теплопроводности на основе известныхтеоретических положений и опытных данных термодинамики неравновесныхпроцессов, согласованностью аналитических данных с экспериментальными.Личный вклад автора в получении основных научных результатов состоит в следующем:- в разработке расчетной методики определения температурно-временныхпараметров охлаждения металла стенки трубы после предварительного и сопутствующего подогрева при различных условиях теплоотвода из зоны ремонта;- в проведении экспериментальных исследований параметров теплоотводапри предварительном подогреве металла зоны ремонта и в процессе сварки дляверификации предложенной расчетной методики;- в обосновании областей применимости технологий ремонта в условияхинтенсивного теплоотвода на газопроводах, находящихся под давлением итранспортирующих газ, и разработке нормативных требований к и длительности межоперационного периода после окончания сварочного подогрева.Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих научно-технических конференциях: 64-яМеждународная научная студенческая конференция «Нефть и газ 2010»(Москва, 2010 г.); VII Международная научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов «Сварка и родственные технологии» (Украина, г.Ворзель, 2013 г.); X Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 2014 г.);II Международная научно-техническая конференция «Трубопроводный транспорт: теория и практика-2017» (Москва, 2017 г.); II Международная конференция «Арктика: шельфовые проекты и устойчивое развитие регионов» (Москва,2017 г.).Публикации.
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 7 научных статьях в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, заключения, списка литературы из 60наименований, работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков и 25 таблиц.5ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы, приведена общаяхарактеристика диссертационной работы, сформулированы цель и задачиисследований, научная новизна и практическая значимость работы, а так жепредставлены положения, выносимые на защиту.В первой главе проведен анализ литературных данных о современныхметодах ремонта ЛЧ МГ, критериях их выбора и состоянии газотранспортнойсистемы России. Он позволил сделать вывод о том, что в настоящее время посовокупности экономических, экологических и технологических факторовнаиболее востребованными являются технологии ремонта поверхностных дефектов, реализуемые на действующих газопроводах и газопроводах, находящихся под давлением c временной остановкой транспортировки газа, методамисварки-наплавки и сварными муфтами.Проанализированы требования действующей нормативной документациик технологиям ремонта несквозных дефектов газопроводов и к получаемым механическим свойствам металла восстановленных участков.
Рассмотрена проблема сохранения этих свойств на нормативном уровне в условиях интенсификации теплоотвода при ремонте на газопроводе, находящемся под избыточным(остаточным) давлением. В качестве решения предложены оценка применимости технологий по критерию возможности обеспечения нормативной температуры подогрева и регламентация предельно допустимой продолжительностимежоперационного интервала между окончанием сварочного подогрева и началом наплавки на этапе разработки технологического процесса ремонта.Выполнен анализ существующих методов расчета тепловых полей дляслучая локального сварочного подогрева в интервалах регламентированныхтемператур, осложненного интенсивным теплоотводом в компримированныйгаз в различных условиях проведения ремонтных работ на ЛЧ МГ.
Исходя изобеспечения приемлемой точности решения и возможности упрощенного графического представления полученных зависимостей для практическогоприменения установлено, что тепловой расчёт зоны ремонта вмежоперационный интервал целесообразно проводить с помощьюаналитического решения нестационарного уравнения теплопроводностиметодом источников с учетом поверхностной теплоотдачи, оцениваемой спомощью широко применяемых в расчётах теплообмена критериальныхуравнений подобия.6Во второй главе было представлено общее решение тепловой задачиохлаждения ремонтируемого участка стенки трубы после подогрева с учетомусловий однозначности исходя из рассмотренных в первой главе требованийнормативных документов к проведению ремонтных работ на магистральных газопроводах методами сварки-наплавки и сварными муфтами.
Выявлены параметры, оказывающие основное влияющие на скорость охлаждения металла зоны ремонта в регламентированных интервалах температур при различных способах проведения ремонтных работ: в условиях полного сброса давления в газопроводе; под давлением с временной остановкой транспортировки газа; и приремонта на действующем газопроводе. На основе общего решения тепловой задачи и принятых для расчета критериальных уравнений подобия, с учетом влияния основных значащих параметров и исходя из нормируемых диапазонов ихзначений получены графические зависимости для определения скорости охлаждения в рассматриваемых интервалах температур подогрева в зависимости отспособа проведения ремонтных работ.При отсутствии избыточного давления в газопроводе наибольшее влияние на снижение температуры металла зоны ремонта после сварочного подогрева оказывает теплопроводность.
Расчетный анализ изменения скоростиохлаждения в зависимости от различных параметров показал, что наиболее значимыми в этом случае являются форма и наименьший габаритный размер выборки, ширина участка дополнительного подогрева, остаточная толщина стенкитрубы, а так же температура окружающего воздуха и нормативная температураподогрева стенки трубы при проведении ремонтных работ.
На Рис. 1 представлены примеры графиков изменения скоростей охлаждения, отображающие полученные зависимости.Изменение теплофизических свойств газа при наличии избыточного давления в газопроводе является существенным фактором, усиливающим теплоотвод за счет конвективного теплообмена между внутренней поверхностью стенки трубы и компримированным газом. Дополнительное влияние оказываюттемпература компримированного газа, которая при длительной остановке перекачки опускается до температуры окружающей среды, и пространственноерасположение зоны ремонта по периметру трубы. Для расчета коэффициентатеплоотдачи при свободной конвекции применялись критериальные уравнениявыведенные В.П.Исаченко.
Были получены и графически представлены зависимости для коэффициента теплоотдачи от давления и температуры газа в трубе (Рис. 2а), изменения коэффициента температуроотдачи от величины7б)а)Рис.1. Диаграммы скоростей охлаждения металла после предварительного подогрева: а) для прямолинейной выборки в интервале 180 0С -120 0С различнойширины при температуре окружающего воздуха -40 0С, б) круглой выборки винтервале 130 0С -80 0С различного диаметра при температуре окружающеговоздуха +20 0Са)б)Рис. 2.
Диаграммы параметров конвективного теплообмена: а) коэффициентатеплоотдачи при различном давлении и температуре газа; б) коэффициентатемпературоотдачи от теплоотдачи при различной остаточной толщине стенкикоэффициента теплоотдачи при различной остаточной толщине стенки трубы в8зоне ремонта (Рис. 2б) и зависимости для скорости охлаждения металла выборок различной формы и размеров, и различной ширины участка дополнительного подогрева (пример на Рис.
3).Рис. 3. Диаграмма изменения скорости охлаждения металла в интервале 180 0С120 0С для круглых выборок различного диаметра и ширины УДП после предварительного подогреваПроведение ремонтных работ на газопроводах без остановки перекачкигаза характеризуется максимальным теплоотводом в компримированный газ изза влияния вынужденной конвекции. Для расчета коэффициента теплоотдачииспользовались критериальные уравнения М. А. Михеева. В результате расчетного моделирования было выявлено, что основными значащими факторамипри этом методе ремонта являются давление, скорость потока газа и его температура, а также диаметр ремонтируемого участка газопровода и его остаточнаятолщина стенки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
