риски,
заусеницы,
канавки
на
наружной
поверхности,
царапины.
При
строительстве
и
ремонте
часто
образуются
дефекты
механического
повреждения,
а
при
эксплуатации
-
дефекты
коррозионного
типа
(коррозионные
язвы,
сплошная
коррозия,
межкристаллитная
и
питтинговая
коррозия).
Механические
повреждения
стенки
труб
-
это
риски,
гофры,
вмятины,
царапины
и др.
[3].
Факторы второй группы проявляются при эксплуатации действующего
нефтепровода. В процессе эксплуатации на нефтепровод действует целый ряд
силовых факторов. К их числу относятся внутреннее давление, напряжения от
воздействий окружающего трубу грунта и температур перекачиваемой нефти,
различные
подвижные
и
статические
нагрузки,
давление
слоя
грунта
над
трубой,
сейсмические
воздействия
и
деформация
земной
поверхности.
Эти
|
|
|
|
| Обзор литературы
| Лист
|
|
|
|
|
| 21
|
Изм.
| Лист
| № докум.
| Подпись
| Дата
|
факторы
образуют
в
трубах
продольные
и
кольцевые
напряжения,
которые
способствуют
отклонениям
трубопровода
от
проектного
положения.
Любое
отклонение
контролируемого
параметра
качества
изделий
и
материалов, которые регламентируются нормами можно принимать как дефект.
Необходимость
обеспечения
безопасности
и
надежности
нефтепроводов
требует
преждевременного
устранения
дефектов
[3].
Подземные стальные трубопроводы всегда подвержены коррозии. Они
могут подвергаться коррозии под воздействием блуждающих токов, почвы и
переменного
тока
электрифицированного
транспорта.
Коррозия
на
трубопроводном
транспорте
создает
сложную
проблему
обеспечения
безопасности и
надежности.
Итоги анализа отказов говорит о том, что одной из ключевых причин
повреждений
подземных
трубопроводов
является
воздействие
внешних
сил,
которое приводит к образованию поверхностных трещин,
вмятин,
трещин во
вмятинах, разрывов по телу трубы и в сварных швах. К внешним воздействиям
на подземные трубопроводы относят возможные нагрузки при производстве
различных
работ
около
нефтепровода,
землетрясения,
наезды
тяжелого
транспорта,
взрывы,
оползни
и
др.
Наиболее
распространены
повреждения,
которые
возникают
в
результате
проведения
строительных
или
ремонтных
работ в непосредственной близости от действующего трубопровода; их относят
к числу потенциально наиболее опасных [3]. Вследствие внешних воздействий
на отечественных нефтепроводах происходит более 5 % аварий от общего их
числа,
а
по
наносимому
ущербу
они занимают
одно
из
первых
мест.
|
|
|
|
| Обзор литературы
| Лист
|
|
|
|
|
| 22
|
Изм.
| Лист
| № докум.
| Подпись
| Дата
|
Анализ причин отказов нефтепроводов показывает, что на долю отказов, которые происходят из-за нарушения правил технической эксплуатации нефтепроводов, приходится от 2 до 7 %. Сюда входят отказы по вине эксплуатационного персонала в связи с нарушением сроков технического обслуживания и ремонта, несоблюдением правил обслуживания и ремонта нефтепроводов и т.д. К дополнительным внешним нагрузкам относятся гидравлические удары. Гидравлические удары обычно происходят из-за
нарушения
правил
эксплуатации
и
являются
большой
опасностью
для
нефтепроводов.
Ущерб
от
отказов
по
эксплуатационным
причинам
варьируется
в
широких
диапазонах.
Урон
больших
размеров
связан
с
разрывами
нефтепровода
из-за
неправильного
переключения
задвижек
и
повышения
давления
сверх,
который
указан
в
технологической
карте,
а
также
наездов
тяжелого
транспорта
на
нефтепровод,
происходящие
в
основном
из-за
отсутствия
предупредительных
знаков [3].
Основными эксплуатационными воздействиями и нагрузками являются
внутреннее
давление
продукта
в
трубопроводе
и
температурный
перепад
(разность
между
температурами
металла
труб
при
укладке
и
в
процессе
эксплуатации).
Внутреннее
давление,
при
нормальной
эксплуатации
нефтепроводов
происходящее
в
соответствии
с
правилами
технической
эксплуатации существенно не меняется. Достаточно полно отработаны методы
выбора
оборудования,
материалов
и
конструкций
нефтепроводов,
учитывая
внутреннее давление. Труднее учесть температурный перепад. Влияние этого
параметра
на
напряженно-деформированное
состояние
(НДС)
трубопровода
зависит
от различных
факторов.
Изменение
температуры
перекачиваемой
нефти
или
нефтепродукта
оказывает значительное влияние на прочность трубопровода. К примеру при
понижении температуры металла трубы на 1 °С, растягивающие продольные
напряжения в металле труб увеличиваются на 2,5 МПа. При возникновении в
трубопроводе
(из-за
положительного
температурного
перепада)
больших
продольных
сжимающих
усилий
изменяются
условия
деформирования
материала труб, усиливаются продольно-поперечные изгибы трубопровода в
грунте, а иногда разрушается засыпка и происходит полная потеря продольной
устойчивости
трубопровода,
которая
сопровождается
резким
нарастанием
прогибов
и
смятием
труб.
|
|
|
|
| Обзор литературы
| Лист
|
|
|
|
|
| 23
|
Изм.
| Лист
| № докум.
| Подпись
| Дата
|
Продольные усилия меняют условия работы материала трубы, которые находятся в сложном напряженном состоянии, вызывают образование новых и
рост
старых
трещин,
поэтому
ожидаемо,
что
несущая
способность
трубопровода
снизится.
Исследования
прочности
трубопроводов
в
условиях
сжимающих усилий показывают, что продольные усилия влияют на несущую
способность
трубопровода
на
всех
стадиях
разрушения:
образования
и
увеличения
трещин,
распространения
трещин
(при
хрупком
разрушении)
и
развития
пластических
деформаций (при
вязком
разрушении).
От
характера
и
уровня
изменений
напряженно-деформированного
состояния
в
большой
степени
зависит
безопасная
и
надежная
эксплуатация
нефтепроводов.
Чрезмерно
высокие
напряжения
в
трубопроводе,
как
и
снижение
несущей
способности
конструкции,
доводят
до
повреждений
и
аварий.
От
напряженного
состояния
металла
труб
зависят
(при
наличии
дефектов
на
стенке
труб)
параметры
трещиностойкости
сталей
труб.
С
увеличением
напряжений
на
стенках
труб
уменьшается
сопротивляемость
металла
труб
разрушению[3].
Рост
напряжения
в
металле
труб
приводит
к
деформационному
упрочнению
трубных сталей.
Увеличение
напряжений
до
предела текучести и сверх приводит к существенным деформациям металла,
особенно в области концентраторов напряжений. Эти области образуют собой
потенциальные
зоны
образования
трещин,
приводящего
к
снижению
надежности трубопровода.
|
|
|
|
| Обзор литературы
| Лист
|
|
|
|
|
| 24
|
Изм.
| Лист
| № докум.
| Подпись
| Дата
|
Ряд авторов провели исследования, которые показывают, что в процессе длительной (20 лет и более) эксплуатации нефтепроводов появляются изменения (в сторону ухудшения) характеристик металла труб. Механическими испытаниями образцов, которые вырезаны из демонтированных труб, было установлено, что в процессе длительной эксплуатации сталей 17ГС, 14ХГС, 19Г будет иметь место значительное снижение пластических свойств стали [3]. Металл в процессе длительной эксплуатации охрупчивается, также существенно снижается ударная вязкость (у стали 19Г параметр уменьшается в два раза). По мере роста рабочего давления, увеличения диаметра труб, возрастания службы нефтепровода повышается склонность металла к хрупким разрушениям. Такие разрушения могут происходить даже при нормальных