Определение напряженно-деформированного состояния трубопроводной обвязки аппаратов воздушного охлаждения газа

Работа посвящена проблеме создания методического подхода к анализу результатов производства работ по базовому диагностическому обследованию технологических трубопроводов компрессорных станций магистральных газопроводов. Объектом обследований являлись трубопроводные обвязки аппаратов воздушного охлаждения газа.

Ключевые слова: магистральный газопровод; компрессорная станция (КС); аппараты воздушного охлаждения газа (АВО); трубопроводная обвязка (ТПО); напряженно-деформированное состояние (НДС).

The work is devoted to the creation of a methodological approach to the analysis of the results of works on the basic diagnostic study of technological pipelines compressor stations of main gas pipelines. The object of the survey is piping of air-cooling of the gas.

Keywords: gas pipeline; compressor station; air cooling gas; piping; the stress-strain state.

На современном этапе развития газопроводного транспорта своевременной и актуальной можно считать задачу расширенного обследования [1–2] технологического оборудования, а именно, трубопроводных обвязок аппаратов воздушного охлаждения газа, решение о котором принимается на основании анализа результатов работ по базовому диагностическому обследованию технологических трубопроводов компрессорных станций [3–4].

Основная цель диагностического обследования заключается в определении напряженно-деформированного состояния трубопроводов, выявление потенциально опасных участков, разработка рекомендаций по разгрузке, реконструкции и дальнейшей эксплуатации.

На трубопроводы действуют следующие статические нагрузки:

-          внутреннее давление газа;

-          вес трубопроводов, запорной арматуры и газа внутри них;

-          температурное расширение конструкций;

-          кинематическое нагружение, связанное с изменением высотного положения опорных точек трубопроводной обвязки (выпучивание или просадка опор, фундаментов и подземных коллекторов).

Если первых три вида нагрузок являются проектными, то кинематическое нагружение проектом не учитывается, и именно этот вид нагрузок приводит к образованию повышенных напряжений на участках трубопроводной обвязки. Вместе с тем оценка напряженно-деформированного состояния трубопроводов должна проводиться при учете совместного действия всех нагрузок.

Оценка напряженно-деформированного состояния трубопроводов проводилась в соответствии с требованиями стандарта [5]. Для достижения цели работы требуется решение следующих задач:

-          расчет проектного уровня напряженного состояния трубопроводов в соответствии с требованиями стандарта [6];

-          оценка изменений проектного положения трубопроводов, исходя из анализа результатов геодезических измерений;

-          оценка влияния отклонений от проектного положения участков трубопроводов на напряженно-деформированное состояние (НДС) этих участков;

-          измерения механических напряжений в металле труб в характерных точках трубопроводов обвязки;

-          оценка напряженно-деформированного состояния трубопроводов на основе расчета методом конечных элементов, анализа данных геодезической съемки и результатов измерений механических напряжений в характерных точках;

-          оценка возможности нормальной эксплуатации цеха в связи с изменениями проектного положения и реальным НДС трубопроводов;

-          разработка ремонтно-восстановительных мероприятий.

Для решения этих задач были выполнены следующие работы:

-          анализ материалов геодезической съемки, приведенных паспортах технического состояния технологических трубопроводо, с целью выявления высотного положения трубопроводов;

-          уточнение геометрических размеров элементов трубопроводов;

-          визуальный контроль трубопроводных обвязок;

-          анализ исполнительной документации с целью восстановления информации о сортаменте труб, из которых выполнены участки трубопроводов;

-          контрольные измерения толщины стенки трубы на прямолинейных участках во всех контрольных точках с целью уточнения сортамента труб, из которых выполнены участки трубопроводов;

-          прямые измерения напряженного состояния труб прибором Stresscan-500C [7];

-          расчеты статического напряженно-деформированного состояния трубопроводной системы методом конечных элементов.

В соответствии с методикой по оценке технического состояния и срока безопасной эксплуатации технологических трубопроводов компрессорных станций алгоритм включает в себя следующие этапы:

-          расчет допустимых уровней напряжений для технологических трубопроводов;

-          анализ результатов геодезической съемки и определение возможных кинематических нагрузок;

-          проведение прямых измерений напряжений;

-          оценка напряженно-деформированного состояния технологических трубопроводов;

-          разработка рекомендаций.

Кроме того, для определения марок стали в сечениях трубопроводной обвязки одновременно с измерениями напряжений были проведены измерения магнитного параметра прибором «Магнитный сортировщик МС-1" [8]. В результате совместных измерений приборами Stresscan-500C и МС-1 по магнитным свойствам материала трубная сталь также была идентифицирована как 09Г2С или ее зарубежный аналог.

Проведено расширенное диагностическое обследование с целью определения напряженно-деформированного состояния трубопроводных обвязок АВО газа и установлено, что уровни напряжений на всех трубопроводах на входе и выходе всех АВО газа соответствуют требованиям действующих нормативно-технических документов и выполнение мероприятий по реконструкции технологических газопроводов КС не требуются.

Литература:

1.         Филатов А. А., Халлыев Н. Х., Решетников А. Д. и др. Повышение эффективности капитального ремонта магистральных газопроводов на основе совершенствования диагностики технического состояния. — Территория Нефтегаз, 2012, № 2, с. 25–27.

2.         Мигунов Д. К., Токарев А. В., Раздобудко Я. А. и др. Анализ эффективности применяемых технологий и разработка новых подходов к организации ремонта трубопроводов. — Территория Нефтегаз, 2012, № 11, с. 76–81.

3.         СТО Газпром РД 1.10–098–2004. Методика проведения комплексного диагностирования трубопроводов и обвязок технологического оборудования газораспределительных станций магистральных газопроводов. — М.: ИРЦ Газпром, 2004. — 68 с.

4.         СТО Газпром 2–2.3–328–2009. Оценка технического состояния и срока безопасной эксплуатации технологических трубопроводов компрессорных станций. — М.: Газпром экспо, 2009. — 54 с.

5.         СТО Газпром 2–2.3–327–2009. Оценка напряженно-деформированного состояния технологических трубопроводов компрессорных станций. — М.: Газпром экспо, 2009. — 29 с.

6.         СП 36.13330.2012. Свод правил. Магистральные трубопроводы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.06–85*. — М.: Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве (ФАУ ФЦС), 2012. — 86 с.

7.         Венгринович В. Л., Паньковский Ю. П., Цукерман В. Л. и др. Оборудование для контроля напряженно-деформированного состояния трубопроводов и металлоконструкций. — Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса, 2008, № 3, с. 66–69.

8.         Панъковский Ю. П. Аппаратная реализация некоторых магнитных методов неразрушающего контроля. — Мир измерений, 2005, № 5, с. 9–12.