Коррозионное растрескивание под напряжением магистральных газопроводов. Методы диагностики и прогнозирования

1304-4Коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) зарождается на внешней катодно-защищенной поверхности труб, поэтому ее обнаружение сопряжено с рядом сложностей. Причем применяемыми в настоящее время методами могут быть обнаружены не все очаги растрескивания. Это приводит к развитию трещин и возникновению аварийных разрушений после проведения диагностических мероприятий.

Переиспытание избыточным давлением (стресс-тест)

Старейшим методом обнаружения очагов КРН является переиспытание избыточным давлением. В 70-е годы XX века наибольшее количество очагов КРН в США было выявлено именно этим методом. При этом было обнаружено, что оптимальным давлением при переиспытании является давление, вызывающее напряжение в стенке трубы, равное 1,1·?0,2 (?0,2 – условный предел текучести стали). В настоящее время эти разработки используются германскими инженерами для диагностики КРН в Европе и России. В отечественных нормативах предельное напряжение снижено до 1,0·?0,2, что уменьшает степень выявляемости дефектов.

При реализации этого метода необходимо:

  • оборудовать пункты закачки и выпуска воды;
  • утилизировать использованную воду;
  • осушить газопровод от воды или конденсата.

Однако не все очаги КРН выявляются этим методом. Иногда аварии возникали сразу после проведения стресс-теста. Это в первую очередь связано с тем, что в очаговой зоне может находиться колония трещин, и в процессе приложения дополнительной нагрузки происходит перераспределение напряжений между ними. При этом напряжения не действуют на самые мелкие трещины. На рис. 1 показана колония трещин, обнаруженная в очаговой зоне разрушения газопровода. На рис. 2 приведены результаты компьютерного моделирования напряженно-деформированного состояния для этой колонии.

Методами механики разрушения был рассчитан остаточный ресурс трубопровода, имеющего одиночные трещины и их колонию. Результаты расчета приведены на рис. 3 и 4.

Как видно из приведенных графиков, остаточный ресурс труб, изготовленных из стали Х70 с колонией трещин выше, чем с одиночной трещиной. То есть колония трещин в очаге КРН менее подвержена чисто механическому воздействию по сравнению с одиночной трещиной. Для выявления таких дефектов требуется большее давление испытаний или необходимость проведения повторных переиспытаний. Обнаруженная особенность объясняет механизм разрушения газопроводов, подверженных КРН, после проведения стресс-теста.

Внутритрубная диагностика

В настоящее время наиболее широко распространенный метод выявления очагов КРН – внутритрубная диагностика. При этом используются магнитные снаряды, создающие поперечное намагничивание. Ультразвуковые дефектоскопы показали свою неэффективность в связи с необходимостью использования жидкости для контакта датчика с металлом. При проведении обследования участка магистрального газопровода длина, запускаемого в трубу снаряда с разделительными поршнями составила около 2-х км. Магнитные снаряды, создающие продольную намагниченность, используются только для обнаружения общей коррозии, целостности сварных стыков и «поперечного» КРН.

Основным недостатком метода является невозможность определить КРН на ранних стадиях, когда глубина трещины не превышает 0,2·? (? – толщина стенки трубы). Хотя имеются сообщения об обнаружении трещин глубиной 1,0·?.

Наружная дефектоскопия

Наиболее трудоемким методом обнаружения очагов КРН является наружная дефектоскопия. Это связано с вскрытием трубопровода и проведения контроля в шурфе в нижней части трубы. До реализации программы по полной переизоляции отдельных участков газопроводов данный метод использовался только при выборочных шурфовках, проводимых после обследований газопроводов или при осмотре участков, прилегающих к разрушившимся в результате аварий.

Трещины выявляются с помощью вихретокового, магнитного, капиллярного и визуального методов. Наибольшее распространение получил вихретоковый метод, позволяющий обнаруживать трещины даже не снимая противокоррозионную изоляцию с трубы.

Электрометрический метод обнаружения очагов растрескивания

Электрометрический метод, предложенный УГНТУ в начале 90-х годов XX века, основан на изучении электрохимического поведения стали в очаговой зоне КРН. Для этого метода отсутствует минимальный предел определения глубины трещины. С его помощью определяются все места, где возникли условия, необходимые для развития растрескивания. Он может применяться как дополнение к плановым электрометрическим обследованиям трассы и не требует применения дополнительного оборудования. Результаты используются при планировании переизоляции участков и проведения наружной дефектоскопии. Метод показал свою эффективность на Урале, Западной Сибири и Казахстане.

Прогнозирование времени до разрушения газопроводов, подверженных КРН

Для прогнозирования времени до разрушения газопроводов, подверженных КРН используются вероятностные зависимости, а также соотношения, которые могут быть получены только после разрушения конкретного участка газопровода. Время до разрушения может быть определено через эффективную скорость растрескивания vэфф по формуле, предложенной А.Г. Гареевым в начале 90-х годов XX века.

1304-f

где T - абсолютная температура;

R - универсальная газовая постоянная;

k - предэкспоненциальный нормирующий множитель;

?- толщина стенки трубы;

а - эмпирический коэффициент, характеризующий параметры КРН;

t - время до отказа газопровода;

b - длительность стадии образования приэлектродной среды;

? - напряжение;

?0,2 – предел текучести стали.

 

Указанная зависимость получена на основании обработки статистики отказов магистральных газопроводов, проложенных в различных регионах.

Промышленная безопасность

news270420-1

Президентом России подписан Федеральный закон «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации по вопросам допуска в эксплуатацию энергоустановок»

Президентом Российской Федерации подписан Федеральный закон от 24 апреля 2020 г. № 141-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации по вопросам допуска в эксплуатацию энергоустановок». Проект Федерального закона был разработан Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору. Федеральным законом вносятся изменения в федеральные законы «Об электроэнергетике» и «О теплоснабжении», регламентирующие вопросы получения разрешений на допуск в эксплуатацию…

Государственный надзор

news030720-1.4

Сотрудничество длиною в четверть века

История взаимодействия АО Промышленная Группа «Метран» и ПАО «Газпром» берет свое начало в середине 1990-х годов. «Оборудование, произведенное на заводе «Метран», обеспечивало безаварийную эксплуатацию опасных производственных объектов компании, что позволило Метрану зарекомендовать себя как надежного производителя и уже к середине 2000-х поставлять большую часть КИП для измерения давления и температуры на предприятия газовой отрасли», – рассказывает Александр ГЛАЗЫРИН, генеральный директор группы. –…

Охрана труда, аттестация специалистов, персонал

news040419-3

Травматизм снижается, но проблемы остаются

По данным Росстата и Министерства труда, производственный травматизм снизился более чем в два раза за последние 10 лет, в 2018-м положительная динамика сохранилась. Вместе с тем эксперты отмечают, что, несмотря на улучшения, остались нерешенные проблемы. Что чаще всего становится причиной несчастных случаев на производстве и какие современные инструменты могут изменить ситуацию? По данным Росстата, численность пострадавших в результате несчастных случаев (НС) в 2017 году уменьшилась в 1,4 раза по сравнению с…

Энергетика

news170520-1

Президент России утвердил новую Доктрину энергетической безопасности страны

Указом Президента Российской Федерации от 13 мая 2019 г. № 216 утверждена новая Доктрина энергетической безопасности Российской Федерации – документ стратегического планирования в сфере национальной безопасности Российской Федерации. Доктрина разработана Минэнерго России совместно с другими заинтересованными федеральными органами исполнительной власти и организациями ТЭК во исполнение поручения Президента Российской Федерации. В новой Доктрине с учетом произошедших изменений в международной обстановке и…

Экология

news181219-2

Госдума запретила сжигать непереработанный мусор

Закон также уточняет вопросы платы за негативное воздействие на окружающую среду Госдума приняла закон, расширяющий понятие "утилизация отходов", он подразумевает плату за негативное воздействие на окружающую среду, а также запрещает сжигать отходы до извлечения из них полезных свойств. Документ вступит в силу с 1 января 2020 года. "Третье чтение прошел документ, совершенствующий законодательство в сфере охраны окружающей среды. Он, в частности, запрещает сжигание отходов без предварительной переработки и…

Саморегулирование

Компенсационные фонды – и ныне там

Саморегулирование в строительной отрасли существует уже более двух лет, однако, многие вопросы, связанные с одним из базовых механизмов саморегулирования – компенсационными фондами – до сих пор остаются нерешенными. Компенсационный фонд саморегулируемой организации воплощает собой основную идею саморегулирования – коллективную ответственность членов саморегулируемых объединений за результаты их работы. Порядок формирования, размещения и осуществления выплат из компенсационных фондов СРО в строительной отрасли…