Анализ напряженно-деформированного состояния технологического трубопровода
4. Базовые методы неразрушающего контроля
Акустико-эмиссионный контроль
Акустико-эмиссионный контроль является основным методом контроля, применяемым в комплексных системах диагностического мониторинга для обнаружения дефектов, развивающихся в процессе эксплуатации.
Рис. 2
Ультразвуковая толщинометрия
Используется в системе диагностического контроля для обслуживания локальных участков конструкции характеризующихся интенсивным износом и высокой вероятностью появления усталостных трещин.
Рис. 3
Тензометрия
Тензометрия - способ экспериментальной оценки напряженно- деформированного состояния конструкции. Используется для измерения фактических значений напряжений в конструкции и автоматизации процесса идентификации вида дефекта по данным акустико-эмиссионного контроля и других методов контроля, применяемых в системе диагностического мониторинга.
Рис. 4
Датчики линейных перемещений
Датчики линейных перемещений служат для измерения отклонений элементов конструкции, от проектного положения , вызванных смещением опор, проседанием фундамента под резервуаром или грунта на трассе трубопровода.
Рис. 5
Используется для измерения динамических нагрузок в магистральных насосах, нагнетателях компрессорных станций (КС), дожимных насосных станциях (ДНС) и др.
Рис. 6
Рис. 7. Оценка остаточного ресурса трубопровод
На первый план решения проблемы о надежности выдвигаются задачи расчета на прочность, устойчивость, долговечность. Для их решения необходимы: информация о нагрузках и воздействиях на трубопровод, анализ напряженно-деформированного состояния, что позволит сделать расчеты надежности и ресурса.
Определение напряженно-деформированного состояния проводится в рамках расширенного обследования, решение о котором принимается на основании анализа результатов работ по базовому диагностическому обследованию технологических трубопроводов нефтеперекачивающих станций. Объектом обследований являются технологические трубопроводы.
Основная цель работы - определение и оценка напряженно-деформированного состояния трубопроводов, выявление потенциально опасных участков, разработка рекомендаций по разгрузке, реконструкции и дальнейшей эксплуатации
На трубопроводы действуют следующие статические нагрузки:
· внутреннее давление нефти;
· вес трубопроводов, запорной арматуры и нефти внутри них;
· температурное расширение конструкций;
· кинематическое нагружение, связанное с изменением высотного положения опорных точек трубопроводной обвязки (выпучивание или просадка 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 трубопровода. Вместе с тем, оценка напряженно-деформированного состояния трубопроводов должна проводиться при учете совместного действия всех нагрузок.
Рис. 8
Оценка напряженно-деформированного состояния трубопроводов проводится в соответствии с утвержденной ОАО «АК» "Трансефть"» и согласованной с Госгортехнадзором РФ методикой. Для достижения цели работы требуется решение следующих задач:
· расчет проектного уровня напряженного состояния трубопроводов в соответствии с СНиП 2.05.06-85;
· 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 трубопровода;
· оценка напряженно-деформированного состояния трубопроводов на основе расчета методом конечных элементов (МКЭ), анализа данных геодезической съемки и результатов измерений механических напряжений в характерных точках;
· оценка возможности нормальной эксплуатации НПС в связи с изменениями проектного положения и реальным НДС трубопроводов;
· разработка ремонтно-восстановительных мероприятий.
Для решения этих задач проводятся следующие работы:
· анализ материалов геодезической съемки, приведенных в "Паспортах технического состояния технологических трубопроводов" с целью выявления высотного положения трубопроводов;
· уточнение геометрических размеров элементов трубопроводов;
· визуальный контроль трубопроводных обвязок;
· прямые измерения напряженного состояния труб прибором: Остаточная толщина стенки УТ-93П;
Контроль качества сварного шва УД2-12;
Контроль физико-механических характеристик металла Твердометр 54-359М;
·
· измерения толщины стенки трубы на прямолинейных участках во всех контрольных точках;
· расчеты статического напряженно-деформированного состояния трубопроводной системы методом конечных элементов.
· В соответствии с методикой работа включает в себя следующие этапы:
· расчет допустимых уровней напряжений для данных трубопроводов;
· анализ результатов геодезической съемки и определение возможных кинематических нагрузок;
· проведение прямых измерений напряжений;
· оценка напряженно-деформированного состояния трубопроводов;
· разработка рекомендаций.