Общая схема проведения исследований

В процессе длительной эксплуатации магистральных трубопроводов в результате физико-химического воздействия перекачиваемого продукта и внешней среды происходит изменение структурного состояния металла, что может оказывать влияние на его конструктивную прочность. Это изменение связано с процессами старения металла, повышения содержания водорода, накоплением повреждений кристаллической решетки вследствие циклических нагрузок внутренним давлением и коррозионных повреждений, что ведет к деградации эксплуатационных свойств трубопровода. Оценка текущего технического состояния магистральных трубопроводов является одним из этапов обеспечения их надежности.

С целью оценки технического состояния магистральных трубопроводов, претерпевших длительную эксплуатацию в условиях Республики Беларусь, в Полоцком государственном университете проведены исследования свойств основного металла и сварных кольцевых соединений на примере магистральных нефтепродуктопроводов «Участок №41» («Брянск – Дисна») и «Участок №42» («Стальной Конь – Запад») ЧУП «Запад-Транснефтепродукт», которые эксплуатируются с 1964 года и спроектированы на рабочее давление 64 кг/см². Выполнены расчеты на прочность выявленных по результатам проведенной ранее диагностики внутритрубными инспекционными снарядами дефектов и повреждений указанных трубопроводов. Автор являлся ответственным исполнителем выполнения этих работ [111, 112].

Согласно имеющейся на предприятии документации нефтепродуктопровод «Участок №41» состоит из труб диаметром 377, 530 и 720 мм, с толщиной стенки от 7 до 11 мм изготовленных из следующих материалов: Сталь 20, Сталь 17ГС, Сталь 10Г2С1, Сталь 14ГН, Сталь 19Г, Сталь 14ХГС, нефтепродуктопровод «Участок №42» состоит только из труб диаметром 530 мм. С целью определения служебных свойств нефтепродуктопровода «Брянск – Дисна» были отобраны 12 темплетов, как дефектных, которые были вырезаны из действующего трубопровода при проведении плановых ремонтных работ, так и бездефектных, вырезанных специально для проведения исследования. Каждая контрольная вырезка магистрального трубопровода имела кольцевой сварной стык. Из них 7 имели диаметр 530 мм, 4 – диаметр 377 мм и один – диаметр 720 мм. Примерно в такой же пропорции находятся отношения длин эксплуатируемых труб каждого диаметра. Для определения служебных свойств нефтепродуктопровода «Стальной Конь – Запад» отобрано 4 темплета. Каждая вырезка подвергалась комплексной оценке свойств: анализировался химический состав, определялись механические свойства, проводились металлографические исследования. Типичная схема вырезки образцов представлена на рисунке 2.1.

1 – плоские образцы для испытания на растяжение (из сварного соединения); 2 – плоские образцы для испытания на растяжение (из основного металла); 3 – плоские образцы для испытания на изгиб (из сварного соединения); 4 – V-образные образцы для испытания на ударный изгиб (из сварного соединения); 5 – V-образные образцы для испытания на ударный изгиб (из основного металла); 6 – U-образные образцы для испытания на ударный изгиб (из сварного соединения); 7 – U-образные образцы для испытания на ударный изгиб (из основного металла); 8 – образцы для химического анализа (из основного металла); 9 – образец для металлографического анализа;

Рисунок 2.1 – Типичная схема вырезки образцов

Контроль механических свойств основного металла и сварных соединений магистральных трубопроводов осуществлялся в соответствии с ГОСТ 6996 [118] и ГОСТ 1497 [80]. Производилось определение твердости с целью проверки соответствия значений твердости требованиям технических нормативных правовых актов. Контролю твердости подвергался как основной металл труб, так и сварное соединение в наиболее характерных местах: корневом слое, заполняющих и облицовочном слое. Типичная схема контроля представлена на рисунке 2.2.

Рис. 2.2 – Типичная схема контроля твердости сварного соединения

(показано на реальном образце)

В результате внешнего осмотра и измерений оценивалось коррозионное повреждение трубопровода, по результатам ультразвуковой толщинометрии определялась толщина стенки, проверялось соответствие геометрических параметров сварных соединений требованиям нормативной документации. Для исследования микроструктуры основного металла и сварных соединений магистральных трубопроводов использовался оптический микроскоп «Neophot-21». В нижеследующих пунктах будут приведены результаты указанных исследований.