Испытания нефтепроводов

Содержание Введение

1. Виды нефтепроводов

1.1 Магистральные нефтепровод

1.2 Промысловые нефтепроводы

1.3 Структура нефтепроводов

1.3.1 Трубы нефтепроводов (классификация)

1.3.2 Технические требования

1.3.3 Дефекты нефтепроводов при производстве и эксплуатации

2. Методы испытаний труб нефтепроводов по ГОСТ

2.1 Классификация

2.2 Испытание на прочность и проверка герметичности

3. Разработка методики испытаний нефтепроводов

3.1 Отбор образцов

3.2 Выбор оборудования и средств измерения

3.3 Последовательность выполнения испытания

3.4 Обработка результатов Заключение Приложение Ведение Испытание — опытное определение количественных и (или) качественных свойств предмета испытаний как результата воздействий на него, при его функционировании, при моделировании предмета и (или) воздействий. Испытания обычно проводят с целью получения сведений, необходимых для принятия решения о соответствии предмета испытаний заданным требованиям. Также испытания проводят с научными целями, с целью изучения предмета, с целью установления цены изделия и т. д. Отдельные виды испытаний имеют исторически сложившиеся названия: химический анализ, органолептический анализ, металлографические исследования, микробиологический анализ, геммологическая диагностика, измерение и др.

В настоящее время география нефтеперерабатывающей промышленности не всегда совпадает с районами ее переработки. Поэтому задачи транспортировки нефти привели к созданию большой сети нефтепроводов. По размеру грузооборота нефтепроводный транспорт в 2,5 раза превзошел железнодорожный в части перевозок нефти и нефтепродуктов.

Современные нефтебазы — это сложные комплексы инженерно-технических сооружений, связанные между собой технологическими процессами, обеспечивающими прием, хранение и снабжение потребителей нефтью и нефтепродуктами. Выполнение всех основных операций на нефтебазах — перевалку нефти и нефтепродуктов крупными партиями с одного вида транспорта на другой, отпуск потребителю через сеть филиалов и автозаправочных станций, прием нефти и нефтепродуктов из магистральных и распределительных трубопроводов, нефтеналивных судов и барж, железнодорожных цистерн — невозможно представить без технологических трубопроводов.

1. Виды нефтепроводов Нефтепровод — инженерно-техническое сооружение трубопроводного транспорта, предназначенное для транспортировки нефти потребителю.

Различают магистральные, промысловые, технологические и распределительные нефтепроводы.

Магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы являются эффективным видом транспорта массовых нефтегрузов — нефти, автомобильного бензина, дизельного топлива, керосина. Оно характеризуются определенной вероятностью отказа — нарушением установленного технологического режима перекачки.

Промысловые нефтепроводы представляют собой сложные технические системы, разрушение которых приводит к серьезным экономическим и экологическим последствиям. Как и все сложные металлоконструкции, нефтепроводы представляют опасность для обслуживающего персонала, населения, окружающей природы и имеют свои проблемы. Как показывает анализ литературных данных и собственных многолетних наблюдений, проблемы безопасности вытекают из возрастного состава.

Технологические нефтепроводы предназначаются для транспортировки нефтепродукта в пределах группы предприятий или одного предприятия, а также для транспортировки химических веществ, которые необходимы для поддержания нормального технологического процесса.

Распределительные прокладываются от магистральных трубопроводов к местам непосредственного потребления газа или нефтепродуктов.

1.1 Магистральные нефтепроводы Магистральные трубопроводы — трубопроводы и отводы от них диаметром до 1420 мм включительно с избыточным давлением среды свыше 1,2 МПа (12 кгс/см2) до 10 МПа (100 кгс/см2), предназначенные для транспортирования углеводородов от места производства к месту потребления.

Магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы имеют четыре класса — это зависит от условного диаметра труб:

· первый класс — от 1000 до 1200 мм;

· второй класс — от 500 до 1000 мм;

· третий класс — от 300 до 500 мм;

· четвертый класс — до 300 мм.

Магистральные трубопроводы транспортируют:

— нефть и нефтепродукты (включая стабильный конденсат и стабильный бензин) их добычи, производства или хранения до мест потребления. При этом к стабильному конденсату и бензину следует относить углеводороды (и их смеси), имеющие упругость насыщенных паров менее 0,2 МПа (2 кгс/см2) при температуре плюс 20 °C;

— сжиженный углеводородный газ фракций С3 и С4 и их смеси, нестабильный бензин и конденсат нефтяного газа и другие сжиженные углеводороды из районов их добычи или производства до места потребления;

— товарную продукцию в пределах компрессорных и нефтеперекачивающих станций, станций подземного хранения газа, дожимных компрессорных станций, газораспределительных станций и узлов замера расхода газа;

— импульсный, топливный и пусковой газ для компрессорных станций, станций подземного хранения газа, газораспределительных станций и узлов замера расхода газ, а также для пунктов редуцирования газа.

В состав магистральных трубопроводов входят:

— трубопровод с ответвлениями и лупингами, запорной арматурой, переходами через препятствия естественные и искусственные, узлами подключения нефтеперекачивающих станций, компрессорных станций, узлов замера расхода газа, пунктов редуцирования газа, узлами пуска и приема очистных устройств, конденсатосборниками, а также устройствами для ввода метанола;

— установки антикоррозионной электрохимической защиты трубопроводов;

— линии и сооружения технологической связи;

— средства телемеханики трубопроводов;

— линии электропередач, в том числе предназначенные для управления установками электрохимической защиты трубопроводов и запорной арматурой;

— противопожарные средства;

— емкости для хранения и разгазирования конденсата;

— амбары для аварийного выпуска нефти, нефтепродуктов, сжиженных углеводородов и конденсата;

— здания и сооружения службы эксплуатации трубопроводов;

— дороги и вертолетные площадки, опознавательные знаки местонахождения трубопроводов;

— головные и промежуточные перекачивающие и наливные насосные станции, компрессорные станции, газораспределительные станции, резервуарные парки;

— станции подземного хранения газа;

— пункты подогрева нефти и нефтепродуктов;

— предупредительные знаки и указатели.

Настоящие нормы не распространяются на проектирование трубопроводов, прокладываемых на территории городов и других населенных пунктов, в морских акваториях и промыслах, а также трубопроводов, предназначенных для транспортирования газа, нефти, нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов, оказывающих коррозионные воздействия на металл труб или охлажденных до температуры ниже минус 40 °C.

Рисунок 1. 1- подводящий трубопровод; 2- головная НПС; 3- промежуточная НПС; 4- конечный пункт; 5- линейная часть; 6- линейная задвижка; 7- дюкер; 8- надземный переход; 9- переход под автодорогой; 10- переход под железной дорогой; 11- станция катодной защиты; 12- дренажная установка электрохимической защиты; 13- дом обходчика; 14- линия связи; 15- вертолетная площадка; 16- дорога.

нефтепровод труба испытание дефект Проектирование трубопроводов, предназначенных для транспортирования стабильного конденсата и стабильного бензина, следует производить в соответствии с требованиями настоящих норм, предъявляемыми к нефтепроводам. К стабильному конденсату и бензину следует относить углеводороды и их смеси, имеющие при температуре плюс 20 °C упругость насыщенных паров менее 0,2 МПа (2 кгс/см2) (абс).

Собственно трубопровод представляет собой сваренные в непрерывную нитку трубы. Обычно верхнюю образующую магистральных трубопроводов заглубляют в грунт на глубину 0,8 м, если иная глубина заложения не диктуется особыми условиями. При прокладке в районах с вечномерзлыми грунтами или через болота трубы укладываются на опоры или в искусственные насыпи. Для них применяют цельнотянутые или сварные трубы диаметром 300−1220 мм. Толщина стенок труб определяется проектным давлением, которое может достигать 10 МПа. На пересечениях крупных рек трубопроводы утяжеляют грузами или бетонными покрытиями и заглубляют ниже дна реки. Кроме основной нитки перехода через реки укладывают резервную нитку того же диаметра.

1.2 Промысловые нефтепроводы Промысловые нефтепроводы — единая система трубопроводов, используемая для транспортировки продукта добычи от скважины к центральному пункту сбора нефти. Промысловые нефтепроводы изготавливают из углеродистых низколегированных сталей и поставляют в состоянии проката или с последующей термообработкой.

Промысловые трубопроводы проверяются на прочность и гидравлическое сопротивление. При проверке прочности расчет ведется на допускаемое давление. При расчете гидравлических сопротивлений необходимо учитывать, что большинство справочных таблиц составлено по условию перекачки воды, а в промысловой практике по трубопроводу перекачиваются вязкие жидкости и смеси.

Виды промысловых нефтепроводов:

— выкидная линия — промысловый нефтепровод от скважины до замерной установки (АГЗУ, ГЗУ). Предназначен для транспортировки продукта добычи (нефти с попутной эмульсией и газом) либо для транспортировки ремонтно-замерочного оборудования к устью скважины (последний часто применим при разработке морских месторождений). Протяженность выкидных линий зависит от плотности разработки месторождения — от нескольких метров в пределах обваловки (куста) до нескольких километров — от одиночных скважин. Использование выкидных линий позволяет учитывать объёмы добычи скважины.

— нефтяные сборные коллекторы — (нефтегазосборный трубопровод) промысловый нефтепровод от замерной установки (АГЗУ, ГЗУ) до центрального пункта сбора, дожимной насосной станции, установки по подготовке нефти. Также транспортировки продукта добычи от скважины к центральному пункту сбора нефти (НСП).

1.3 Структура нефтепровода Основной элемент нефтепровода — это трубы. Именно по ним нефть перемещается под давлением, преодолевая огромные расстояния. Физические свойства трубопровода таковы, что нефть практически не оказывает влияния на внутреннюю поверхность, а сам трубопровод, в силу своих особенностей, не вступает ни в какие химические реакции с нефтью. Кроме этого, нефтепровод дешевле и экологичней, в отличие от других способов транспортировки газа и нефти.

С развитием инженерных сетей в городах и поселках возникла потребность в качественных и недорогих трубах. Альтернативу стальным, асбестовым и чугунным трубам составили полиэтиленовые трубы. Уникальная технология изготовления труб позволяет использовать их втрое дольше без потери первоначальных качеств. При этом корсис плюс, например, имеют увеличенные размеры и в основном применяются в подземных сетях и для изготовления тары и резервуаров для химической промышленности. Это полиэтиленовые витые гофрированные трубы диаметром 600−2000мм.

Между тем, все же сегодня основной материал для изготовления нефтепровода — это сталь и пластик. Конструкция закладывается под землей, на глубину двух метров. Нефть передвигается под действием специальных насосов, которые размещают на протяжении всего трубопровода. Такая система позволила увеличить скорость перемещения жидкости до 6 метров в секунду. Интересным является тот факт, что по одному трубопроводу можно одновременно перегонять два разных нефтепродукта. При этом содержимое смешивается, и образуется разделяющая пленка, которая впоследствии удаляется.

Стандартный нефтепровод состоит из элементов, которые в совокупности образуют единую систему, функционирующую, как одно целое. В начале пути нефть специальными устройствами заливается внутрь нефтепровода. Как, правило, это целая станция, на которой размещаются большие цистерны для хранения нефтепродукта. Там находятся насосы, выполняющие роль своеобразного двигателя.

Как уже было сказано, насосы сопровождают нефть по всей длине нефтепровода. Они служат для того, чтобы первоначальная скорость движения жидкости оставалась неизменной. Периодичность размещения таких насосов зависит от местности и характера (вязкости) перегоняемого продукта. Внутри нефтепровода установлены клиновые задвижки, при помощи которых можно изолировать любую часть трубопровода. Это нужно для того, чтобы проводить ремонтные работы или избежать потери нефти в случае аварии. В конце пути нефть встречает станция приема. Это конечный пункт, в котором продукт переходит в цистерны для краткосрочного хранения.

1.3.1 Трубы нефтепроводов (классификация) В зависимости от разновидности перекачиваемого продукта нефтепроводы именуются также мазутопроводами, бензинопроводами, керосинопроводами и т. д. При создании различных типов трубопроводов используются трубы сварные большого диаметра, так как именно они выдерживают большие давления транспортируемых жидкостей, при обеспечении высокой надежности эксплуатации.

По выполняемым функциям трубопроводы подразделяются на следующие группы:

· внутренние — соединяют различные установки и объекты на промыслах, нефтеперерабатывающих заводах и нефтехранилищах;

· местные — объекты большой протяженности (по сравнению с внутренними), связывающие нефтепромысловые места, нефтеперерабатывающие заводы с основным пунктом магистрального трубопровода или с нефтеналивными терминалами и станциями;

· магистральные — трубопроводы значительно большей протяженности, чем местные. Поэтому транспортирование ведется сразу несколькими станциями, размещенными по всей трассе. Режим эксплуатации данного вида нефтепроводов — непрерывный, при этом кратковременные остановки связаны с ремонтом или авариями.

Ответвление (от магистрального газопровода) — это трубопровод, который непосредственно присоединяется к магистральному газопроводу, для доставки части транспортируемого газа к промышленным или жилым объектам.

Прокладываются трубопроводы как одиночно, так и дополнительно к действующим (размещаются параллельно). Технический коридор магистральных трубопроводов — это система трубопроводов, размещенных параллельно по одной трассе, предназначенных для доставки нефти (нефтепродукта, включая сжиженные углеводородные газы) или газа (газового конденсата). В определенных случаях разрешается прокладка в одном техническом коридоре газои нефтепроводов совместно.

В состав любого нефтепровода входят такие объекты, как:

· Линейное сооружение;

· Перекачивающая насосная станция;

· Наливная насосная станция;

· Резервуарные парки.

Линейные сооружения системы трубопроводов снабжаются специальными устройствами защиты трубы от коррозии. Также они оборудуются электрическим снабжением для работы насосных агрегатов и специальным противопожарным оборудованием. Трубопровод наружный такого типа устанавливают на углублении в 0,8 метра. В районах с вечной мерзлотой поднимают на опоры трубопроводов над грунтом. Также возможен вариант поднятия на искусственные насыпи. На болотистых почвах магистральные трубопроводы устанавливают на сваях. Монтаж трубопроводов в местах прохода крупных рек осуществляется на опоры, которые установлены на фундамент, зарытый ниже уровня дна. В местах пересечения автомобильных или железных дорог трубы одевают в защитные патроны, предохраняющие детали трубопроводов от повреждения.

Эксплуатация трубопроводов требует определенной осторожности. Поэтому, одновременно с прокладкой трубопровода прокладывают линию связи, с помощью которой можно следить за состоянием магистрального нефтепровода, используя специальные датчики. Станции катодной защиты, а также дренажной защиты дублируют антикоррозийное покрытие. Благодаря нескольким способам защиты нефтепровод не подвергается опасности. Перекачивающая насосная станция, которая обеспечивает движение сырья, располагается на расстоянии до 150 километров. Она оборудуется мощным насосом, который способен двигать тонны нефти. Кроме основного насоса всегда стоит резервный, который готов начать работу в любую минуту. В каждой станции обязательно есть резервуар. Объем данного резервуара составляет более 0,3 суточной пропускной способности. Магистральные трубопроводы оборудуются тепловыми станциями, которые необходимы для подогрева сырья, в случае, если оно густое, для увеличения скорости транспортировки. Для разжижения нефти применяются паровые подогреватели и огневые печи.

1.3.2 Технические требования

1.1.Арматура и соединения трубопроводов по внутреннему конусу должны изготавливаться по соответствующим стандартам и технической документации, утвержденной в установленном порядке.

1.2.Соединения трубопроводов по внутреннему конусу с припайными ниппелями предназначены для неагрессивных сред; с приварными ниппелями — для агрессивных сред.

1.3.Соединения трубопроводов по внутреннему конусу должны выполняться в соответствии с табл.1 и 2.

Таблица1

Таблица 2 Допускаемые сочетания материалов труб и деталей.

1.4 Обозначения групп и марок материалов арматуры для соединений трубопроводов должны соответствовать указанным в табл.3

Таблица3

1.5 Сочетание материала трубы с материалом арматуры и допускаемые температуры их применения должны соответствовать указанным в табл.4.

Таблица 4

1.3.3 Дефекты нефтепроводов при производстве и эксплуатации Наиболее часто причинами появления дефектов технологических трубопроводов являются нарушения режима сварочного процесса, вследствие чего происходит образование непроваров, сквозных свищей, подрезов, раковин, подповерхностных дефектов сварных соединений и т. д. Такого типа дефекты являются источникам нескомпенсированных напряжений в области сварного шва и могут инициировать дальнейшее разрушение металла при значительном снижении прочностных характеристик материала в период эксплуатации. При этом среди дефектов сварных соединений превалируют (65%) подповерхностные дефекты (внутренние трещины, непровары), обнаружение которых возможно только с использованием специализированных методов неразрушающего контроля (ультразвуковой и радиографический контроль). 14% дефектов сварных соединений составляют нарушения геометрии сварных швов: превышение валика усиления, ширины шва и т. д. Такого типа несоответствия создают дополнительные центры концентрации напряжений в сварном шве, а при совместном появлении с дефектами типа трещин и свищей могут стать источником зарождающихся разрушений в сварном соединении.

Учитывая большие сроки эксплуатации оборудования, часто дефекты прокладки трубопроводов связаны с разрушением опорных конструкций и, как следствие, невыполнение ими функциональных обязанностей по распределению нагрузок, вследствие чего в местах провисания и застойных зонах велика вероятность появлений дефектов металла.

Наиболее часто встречаемые дефекты при монтаже технологических трубопроводов — смещения кромок сварных швов и излом осей, возникающие в результате нарушения процесса подготовки свариваемых изделий под сварку, а также нарушение режима сварки. Дефекты монтажа выражаются также нарушением требований к расположению трубопроводов относительно строительных конструкций и других объектов, недопустимые расстояния, регламентируемые для сварных соединений конструкции.

Среди дефектов металла деталей технологических трубопроводов занимают вмятины и гофры, имеющие, главным образом эксплуатационный характер происхождения. При этом, учитывая агрессивность рабочих сред, коррозионные повреждения составляют от общего числа повреждений.

2. Методы испытаний

2.1 Классификация испытаний Практически любая организация, выпускающая какую-либо продукцию, используется услугами испытательной и аналитической лаборатории. В большинстве случаев такие лаборатории являются структурными подразделениями организации и входят в общую систему менеджмента качества.

Роль испытательной лаборатории в процессах жизненного цикла продукции предприятия весьма значительна. Лаборатории принимают непосредственное участие:

— в процессе проектирования и разработки новой продукции — испытание и анализ состава разрабатываемых материалов;

— в процессе закупок — контроль установленных материалов;

— в технологическом процессе производства продукции — испытание и анализ промежуточной продукции в установленных точках контроля согласно технологическим регламентам, а также анализ состава воздуха рабочей зоны и окружающей среды;

— в процессе контроля готовой продукции — испытание и анализ для подтверждения установленных параметров качества выпускаемой продукции;

— в процессе утилизации — определение состава утилизируемых материалов.

Задача испытания — получение количественных или качественных оценок характеристик продукции, т. е. оценивание способности выполнять требуемые функции в заданных условиях. Эта задача решается в испытательных лабораториях, ее решением является подготовленный протокол испытаний с указанием параметров продукции.

Задача контроля — установление соответствия характеристик продукции заданным в нормативных документах требованиям, в том числе и по результатам испытаний. Эту задачу решают эксперты органа по сертификации на основании протокола испытаний. Поэтому задачу контроля можно назвать задачей экспертной оценки.

Контроль объектов или стадий процесса производства может быть:

— летучим — срок проведения его не регламентирован;

— периодическим — проводится через определенный промежуток времени (часы, сутки, месяцы);

— непрерывным — ведется непрерывно (постоянно).

Исследовательские испытания проводят для изучения поведения объекта при том или ином внешнем воздействующем факторе или в том случае, если нет необходимого объема информации. В процессе испытаний оценивают работоспособность образца, правильность конструкторского решения, определяют возможные характеристики, выясняют закономерности и тенденции изменения параметров.

Исследовательские испытания часто проводят как определительные и оценочные.

Цель определительных испытаний — нахождение значений одной или нескольких величин с заданной точностью и достоверностью.

Иногда при испытаниях надо лишь установить факт годности объекта, т. е. определить, удовлетворяет ли данный экземпляр из ряда объектов данного вида установленным требованиям или нет. Такие испытания называются оценочными.

Испытания, проводимые для контроля качества объекта, называются контрольными. Назначение контрольных испытаний — проверка на соответствие техническим условиям определенных экземпляров комплектующих изделий или составных частей при изготовлении.

Доводочные испытания проводят на стадии НИОКР для оценки влияния вносимых в техническую документацию изменений, чтобы обеспечить достижение заданных значений показателей качества продукции.

Цель предварительных испытаний — определение возможности предъявления образцов на приемочные испытания. Испытания проводят в соответствии стандартом или организационно-методическим документом министерства, ведомства, предприятия.

Приемочные испытания проводят для определения целесообразности и возможности постановки продукции на производство. Приемочные испытания изделий единичного производства проводят для решения вопроса о целесообразности передачи этих изделий в эксплуатацию. Испытаниям подвергают опытные или головные образцы (партии) продукции.

Квалификационные испытания проводят в следующих случаях: при оценке готовности предприятия к выпуску конкретной серийной продукции, если изготовители опытных образцов и серийной продукции разные, а также при постановке на производство продукции по лицензиям и продукции, освоенной на другом предприятии. В остальных случаях необходимость проведения квалификационных испытаний устанавливает приемочная комиссия.

Приемосдаточные испытания проводят для принятия решения о годности продукции к поставке или ее использованию. Испытаниям подвергают каждую изготовленную единицу продукции или выборку из партии.

Периодические испытания проводят с целью периодического контроля качества продукции; контроля стабильности технологического процесса в период между очередными испытаниями; подтверждения возможности продолжения изготовления изделий по действующей документации и их приемки; подтверждения уровня качества продукции, выпущенной в течение контролируемого периода; подтверждения эффективности методов испытания, применяемых при приемочном контроле.

Типовые испытания — контроль продукции одного типоразмера, по единой методике, который проводят для оценки эффективности и целесообразности изменений, вносимых в конструкцию или технологический процесс. Испытаниям подвергают образцы выпускаемой продукции, в конструкцию или технологический процесс изготовления которых внесены изменения.

Инспекционные испытания осуществляют выборочно с целью контроля стабильности качества образцов готовой продукции и проекции, находящейся в эксплуатации.

Сертификационные испытания проводят для определения соответствия продукции требованиям безопасности и охраны окружающей среды, а некоторых случаях и важнейших показателей качества продукции: надежности, экономичности и т. д.

Эксплуатационные периодические испытания проводят для определения возможности или целесообразности дальнейшей эксплуатации (применения) продукции в том случае, если изменение ее показателя качества может создать угрозу безопасности, здоровью, окружающей среде или привести к снижению эффективности ее применения.

Испытания проводятся на следующих уровнях:

— государственном — для приемочных, квалификационных, инспекционных, сертификационных и периодических (если их результаты используют при аттестации продукции по категории качества);

— межведомственном — для приемочных, квалификационных и инспекционных испытаний;

— ведомственном — для приемочных, квалификационных и инспекционных испытаний.

При проведении испытаний необходимо обеспечить их единство, т. е. необходимую точность, воспроизводимость и достоверность результатов испытаний. Обеспечение единства испытаний направлено на устранение расхождений в результатах повторных испытаний у поставщика и потребителя и сокращение объема повторных испытаний. При этом главной целью испытаний являются безусловная достоверность и полнота, получаемая при испытаниях информации о качестве продукции.

Технической основой обеспечения единства испытаний являются аттестационное испытательное оборудование и поверенные средства измерений, средства аттестации и поверки. Нормативно-методической основой обеспечения единства испытаний являются:

— стандарты на методы испытаний продукции, а также разделы методов испытаний в стандартах и технических условиях на конкретную продукцию;

— программы и методики испытаний продукции;

— организационно-методические документы, устанавливающие порядок деятельности испытательных подразделений, регламентирующие общие требования к испытаниям продукции, а также надзор за их проведением;

— стандарты Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).

— По условиям и месту проведения различают испытания:

— лабораторные, осуществляемые в лабораторных условиях;

— стендовые, проводимые на испытательном оборудовании в испытательных или научно-исследовательских подразделениях;

— полигонные, выполняемые на испытательном полигоне, например испытания автомобилей;

— натурные — испытания в условиях, соответствующих условиям его использования по прямому назначению. В данном случае испытываются не составные части изделия или его модель, а только непосредственно изготовленная продукция;

— испытания с использованием моделей проводятся на физической модели (упрощенной, уменьшенной) изделия или его составных частей; иногда при этих испытаниях возникает необходимость в проведении расчетов на малекциятических и физико-малекциятических моделях в сочетании с натурными испытаниями объекта и его составных частей.

По продолжительности испытания могут быть:

— нормальными, когда методы и условия проведения обеспечивают получение необходимого объема информации о характеристиках свойств продукции (объекта) в такой же интервал времени, как и в предусмотренных условиях эксплуатации;

— ускоренные, когда методы и условия проведения обеспечивают получение необходимой информации о характеристиках свойств объекта в более короткий срок, чем при нормальных испытаниях, проведение ускоренных испытаний позволяет сокращать затраты средств и времени на создание продукции. Ускорение получения результатов испытаний может быть достигнуто за счет применения повышенных нагрузок, увеличения температур при термических испытаниях и т. д.;

— сокращенные, проводимые по сокращенной программе.

По результату воздействия различают испытания:

— неразрушающие — объект испытаний после проведения испытаний может функционировать (эксплуатировать);

— разрушающие — объект после проведения испытаний не может быть использован для эксплуатации.

По определяемым характеристикам объекта различают испытания:

— функциональные — проводятся с целью определения показателей назначения объекта;

— на надежность — осуществляются для определения показателей надежности в заданных условиях;

— на прочность — проводятся для установления значений воздействующих факторов, при которых определенные характерно тики объекта выходят за установленные пределы;

— на устойчивость — выполняются для контроля способности изделия реализовывать свои функции и сохранять значения параметров в пределах норм, установленных НТД, во время воздействия на него определенных факторов (агрессивных сред, ударной волны, электрического поля, радиационных излучений и т. д.);

— на безопасность — проводятся с целью подтверждения, установления фактора безопасности для обслуживаемого персонала или лиц, имеющих отношение к объекту испытаний;

— на транспортабельность — осуществляются с целью определения возможности транспортирования объекта в той или иной таре без нарушения способности объекта выполнять свои функции и сохранять значения параметров в пределах норм;

— граничные — проводятся для определения зависимостей между предельно допустимыми значениями параметров объекта и режимом эксплуатации;

— технологические — выполняются при изготовлении продукции с целью обеспечения ее технологичности.

«Испытание»: техническая операция, заключающаяся в определении одной или нескольких характеристик данной продукции, процесса или услуги в соответствии с установленной процедурой.

Основными составляющими процесса испытаний являются следующие:

1. Объект испытаний — продукция, подвергаемая испытаниям.

2. Условия испытаний — это совокупность воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях.

3. Средства испытаний — это технические устройства, необходимые для проведения испытаний.

4. Исполнители испытаний — это персонал, участвующий в процессе испытаний.

Методика испытаний, как правило, включает следующие разделы:

— Область применения — указываются цель испытаний в которой может использоваться методика испытаний;

— Объект испытаний — указываются вид испытываемой продукции, объем выборки, требования к образцам, предъявляемым на испытания, правила их отбора, транспортирования и хранения, способы идентификации образцов;

— Определяемые характеристики — приводятся показатели, значения которых следует определить, и требуемая точность, а также при необходимости признаки продукции, не заданные численными значениями;

— Условия испытаний — приводятся требования к окружающей среде (время года и суток, температура, влажность и т. п.), совокупность характеристик внешнего воздействия и режимы функционирования, допустимые пределы значений характеристик и погрешности их воспроизведения;

— Средства испытаний — перечисляются требования к средствам испытания, обеспечивающие возможность их взаимодействия с объектом испытаний, к условиям испытаний и точности результатов испытаний;

— Порядок проведения испытаний — излагаются правила подготовки образцов продукции к испытаниям и порядок выполнения всех операций по определению каждой характеристики испытываемого образца;

— Обработка данных и оформление результатов испытаний — указывается способ фиксации данных испытаний (машинный носитель, отдельная таблица, журнал, осциллограмма и т. д.); приводятся нормативные документы на продукцию или методы испытания, по которым проводят обработку данных;

— Требования безопасности и охраны окружающей среды — приводятся требования, необходимые и достаточные для обеспечения безопасности персонала и охраны окружающей среды при выполнении подготовительных работ и проведении испытаний.

При аттестации методик испытаний в общем случае оценивают:

— соответствие испытаний стандартам или приравненным к ним документам;

— правильность выбора метода испытаний;

— правильность назначения допустимых отклонений характеристик условий испытаний;

— правильность выбора средств испытаний для воспроизведения условий испытаний с заданной погрешностью;

— возможность определения с помощью примененных средства измерений характеристик объекта с заданной точностью;

— правильность назначения объема выборки и порядка отбора образцов в соответствии с целями испытаний (схемами сертификации).

2.2 Испытание на прочность и проверка на герметичность

Трубопроводы должны испытываться в соответствии о проектом (рабочим проектом) гидравлическим (водой, незамерзающими жидкостями), пневматическим (природным газом, воздухом) или комбинированным (воздухом и водой или газом и водой) способами. Нефтепроводы следует испытывать, как правило, гидравлическим способом.

Все способы испытания равноценны и применимы для трубопроводов любого назначения.

1. Испытание трубопровода на прочность и проверку на герметичность следует производить после полной готовности участка или всего трубопровода:

— полной засыпки, обвалования или крепления на опорах;

— установки арматуры и приборов, катодных выводов;

— удаления персонала и вывозки техники из опасной зоны;

— обеспечения постоянной или временной связи.

До выполнения указанных работ в комиссию по испытанию трубопровода должна быть представлена исполнительная документация на испытываемый объект.

2. Способы, параметры и схемы проведения испытания, в которых указаны места забора и слива воды, согласованные с заинтересованными организациями, а также пункты подачи газа и обустройство временных коммуникаций устанавливается рабочим проектом.

3. Протяженность испытываемых участков не ограничивается, за исключением случаев гидравлического и комбинированного испытания, когда протяженность участков назначается с учетом гидростатического давления.

4.Параметры испытания на прочность магистральных трубопроводов, независимо от их назначения и способа испытания, принимаются в соответствии с обязательным.

Параметры испытания на прочность промысловых трубопроводов регламентированы Инструкцией.

5. Проверку на герметичность участка или трубопровода в целом производят после испытания на прочность и снижения испытательного давления до проектного рабочего в течение времени, необходимого для осмотра трассы (но не менее 12 ч).

6. Трубопровод считается выдержавшим испытание на прочность и проверку на герметичность, если за время испытания трубопровода на прочность труба не разрушилась, а при проверке на герметичность давление остается неизменным и не будут обнаружены утечки.

7. При разрыве, обнаружении утечек визуально, по звуку, запаху или с помощью приборов участок трубопровода подлежит ремонту и повторному испытанию на прочность и проверке на герметичность.

8. При многониточной прокладке промысловых трубопроводов допускается одновременное их испытание гидравлическим или пневматическим способом.

3. Разработка методики испытаний нефтепроводов

ГОСТ 31 447–2012. Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Распространяется на стальные сварные прямошовные и спирально — шовные трубы диаметром 114 — 1420 мм, применяемые для строительства и ремонта магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, транспортирующих некоррозионно — активные продукты (природный газ, нефть и нефтепродукты) при избыточном рабочем давлении до 9,8 МПа (100 кгс/см2) и температуре окружающей среды до минус 60 °C.

3.1 Отбор образцов нефтепроводов Выборка образцов, предназначенных для испытаний, должна быть предварительной. Предварительность выборки устанавливается в соответствии с ГОСТ 31 447–2012. Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.

3.2 Выбор оборудования и средств измерений Средства диагностики градуируются (иметь шкалу, отображение измерительной информации и т. п.) в единицах измерений международной системы единиц «SI» или единицах измерений, не входящих в систему «SI», но допущенных к применению на территории Республики Казахстан решением уполномоченного органа, осуществляющего государственное регулирование в области технического регулирования;

Рисунок 2 Стенд для испытаний на изгиб трубопроводов.

Также испытания трубопровода испытываем давлением. В тех случаях, когда требуется проверка на герметичность уложенных трубных магистралей на объектах с небольшим количеством труб, а также в неудобных и загроможденных местах и на высоте, применяют облегченное приспособление. Оно представляет собой стальной баллон от бензореза, рассчитанный на необходимое давление и снабженный воздушным насосом автомобильного типа, манометром, двумя кранами и резиновым шлангом диаметром 18 мм для подключения трубной магистрали.

Кранов позволяет следить за манометром во время подкачки воздуха и держать под контролируемым давлением магистраль в течение времени, установленного для проверки.

Приспособление отличается простотой устройства и несложной эксплуатацией. Небольшие размеры (масса 6,3 кг) и независимость от электропитания позволяют применять приспособление в отдаленных и труднодоступных местах.

Рисунок 3. Облегченное приспособление для испытания трубопроводов повышенным давлением.

1 — баллон; 3 — насос; 3 — манометр; 4 — кран манометра; 5 — фитинг шланга; 6 — кран баллона: 7 — шланг; 8 — фитинг.

3.3 Последовательность выполнения испытаний

1. Подготовка кранового узла запорной арматуры к испытанию должна производиться в следующем порядке: к концам монтажного узла приваривают временные, патрубки из труб длиной 6 м со сферическими заглушками; на пониженном конце одного из приваренных патрубков монтируется сливной патрубок с краном, а на повышенном — воздухоспускной патрубок и манометр; полностью открывают запорную арматуру кранового узла.

2. Воду в испытываемый узел следует подавать либо непосредственно из водоема (реки, озера, канала и т. п.), либо из передвижной емкости с помощью насоса опрессовочного или наполнительно-опрессовочного агрегата. Персонал, емкость и агрегаты должны располагаться за охранной зоной.

3. Заполнение полости узла водой производится до тех пор, пока вода не появится на воздухоспускном кране.

4. После заполнения узла водой производят подъем давления следующим образом: при достижении давления, равного 2 МПа (20 кгс/см2), необходимо прекратить подъем давления и осмотреть узел. Во время осмотра подъем давления в крановом узле запрещается; дальнейший подъем давления до испытательного на прочность производят без остановок с предварительным удалением людей за охранную зону.

5. Гидравлическое испытание на прочность следует производить при давлении 1,1 Рраб в течение 2 ч, проверку на герметичность — при снижении давления до Рраб в течение времени, необходимом для осмотра кранового узла.

6. Крановый узел считается выдержавшим предварительное гидравлическое испытание, если при осмотре узла не будут обнаружены утечки.

7. После окончания гидравлического испытания воду из узла сливают и временные патрубки с заглушками демонтируют.

Рисунок 4. Принципиальная схема предварительного гидравлического испытания кранового узла:

1 — крановый узел; 2 — патрубок с заглушкой; 3 — сливной патрубок с краном; 4 — воздухоспускной патрубок; 5 — манометр; 6 — свеча с заглушкой; 7 — шлейф с арматурой; 8 — опрессовочный агрегат; 9 — передвижная емкость с водой.

3.4 Обработка результатов Определяем секундный расход нефти и ее среднюю скорость по формулам

Определяем режим течения Так как Re>2320 режим течения жидкости турбулентный.

Определим зону трения Для этого определяем относительную шероховатость труб при kэ=0,05 мм Первое переходное число Ренольдса Второе переходное число Ренольдса Так как Re< ReI, то течение нефти происходит в зоне гидравлически гладких труб, поэтому коэффициент гидравлического сопротивления вычисляем по формуле из таблицы

.

Определяем гидравлический уклон в нефтепроводе по формуле

.

Определяем полные потери в трубопроводе, приняв Нкп=40 м. Так как L>600 м, то число эксплуатационных участков определяем по формуле

.

Определяем расчетный напор одной станции по формуле Расчетное число насосных станций определяем по формуле

.

Если округлить число НПС в меньшую сторону (4 станций), то гидравлическое сопротивление трубопровода можно снизить прокладкой лупинга. Приняв диаметр лупинга равным диаметру основного трубопровода, найдем значение щ и длину лупинга по формулам

.

.

Строю совмещенную характеристику нефтепровода постоянного диаметра и нефтепровода, оборудованного с лупингом и нефтеперекачивающих станций. Для этого выполню гидравлический расчет нефтепровода в диапазоне от 2000 до 5000м3/ч с шагом 500 м3/ч.

Точка пересечения М характеристики нефтепровода с лупингом и нефтеперекачивающих станции (n=4) подтверждает правильность определения длины лупинга, так как QМ=Q=3256 м3/ч.

При округлении числа НПС в большую сторону рассчитаем параметры циклической перекачки. Из совмещенной характеристики трубопровода и нефтеперекачивающей станции при n=5, m=3 рабочая точка переместится в точку М2, а расход соответствует Q2=3530 м3/ч. Если на каждой НПС отключить по одному насосу n=7, m=2, то рабочая точка переместиться в точку М1, а нефтепровод будет работать с производительностью Q1=2925м3/ч.

Так как выполняется условие Q1< Q< Q2, по формуле 3.6.17 рассчитываем время работы нефтепровода на режимах, соответствующих расходам Q1 и Q2.

Заключение

В результате проделанного курсового проекта по технологическому расчёту трубопровода, получила данные, позволяющие сделать следующие выводы: для сооружения магистральных трубопроводов применяют трубы из стали марки 17 Г1С. Трубопровод III категории.

На сегодняшний день роль трубопроводного транспорта в системе Нефтяного попутного газа чрезвычайно высока. Этот вид транспорта нефти является основным и одним из самых дешевых. Магистральный трубопровод в то же время позволяет разгрузить железнодорожный транспорт, для других важных перевозок грузов народного хозяйства.

Приложение