Науково-прикладні основи забезпечення експлуатаційної надійності промислових трубопроводів при низьких температурах

Abstract

Дисертація присвячена питанням забезпечення надійності промислових трубопроводів, що працюють у суворих кліматичних і природно-геологічних умовах. В дисертації вироблено єдиний підхід щодо вирішення важливої науково-технічної проблеми, спрямованої на розробку високоефективних технологічних процесів і матеріалів для виготовлення трубних сталей та їхнього зварювання, а також методів підвищення надійності й експлуатаційної довговічності в корозійно-активних середовищах при низьких температурах (до -60 °С). В рамках розробки цієї концепції досліджено природу і механізм вуглекислотної корозії трубопроводів в умовах взаємодії з агресивними продуктами. Вивчено причини і встановлено механізм локальної корозії зварних нафтопроводів. Розроблено математичні моделі корозійних процесів і прогнозних оцінок працездатності промислових трубопроводів. Вивчено ступінь впливу водню на механізм корозійного розтріскування під напруженням, індукованого ним розшарування металу труб, і створено електрохімічні моделі механізмів вказаних видів руйнування. Розроблено науково обґрунтовані практичні рекомендації з підвищення корозійної тріщиностійкості трубних сталей та їхніх зварних з’єднань, а також технологічної міцності. Досліджено і встановлено оптимальний хімічний склад металу труб нафтового сортаменту і способи, що забезпечують їхню високу тріщино- і холодотривкість. Розроблено нові марки сталей для виготовлення промислових труб, проведено випробування їхніх властивостей, організовано дослідно-промислову перевірку і впровадження на промислах. Розроблено і впроваджено новий електрод для зварювання кореневих швів монтажних стиків в будь-яких просторових положеннях, проведено випробування зварювально-технологічних показників і характеристик з’єднань.

Работа посвящена актуальным вопросам обеспечения эксплуатационной надежности промысловых трубопроводов, работающих в суровых климатических и природо - геологических условиях. Целью работы является разработка научно-прикладных основ повышения эксплуатационной надежности промысловых трубопроводов для суровых климатических условий. Разработаны новые марки углеродистой (сталь 20А) и низколегированной (08ХМЧА) сталей для изготовления нефтегазопроводных труб с повышенными коррозионными и хладостойкими свойствами, которые успешно прошли опытнопромышленные испытания на нефтяных промыслах ОАО «Нижневартовскнефтегаз» и рекомендованы для внедрения. Организовано их опытно-промышленное производство на основных заводах-изготовителях трубной продукции нефтегазового назначения. Экономический эффект от внедрения в строительство нефтепроводов труб с повышенными коррозионно-механическими показателями составляет (в тыс.руб. на 1 км трубопровода): при газлифтной добыче нефти - 319,6 (Ø114 мм); 655,0 (Ø219 мм); 1509,3 (Ø420 мм); при механизированной эксплуатации скважин - 298,7 (Ø114 мм); 517,1 (Ø219 мм); 1120,5 (Ø420 мм).

The thesis is devoted to the problem of reliability guaranteeing of industrial conduits working in strict climatic and naturally-geologic conditions. In dissertation produced one approach as for settlement of important scientific and technical problem, directed on development of high-effective technological processes and materials for making trumpet steels and their welding and reliability rise methods operational longevity in corrosively-active environments attached to low temperatures (to -60 °C). Within the frameworks development of this conception inquired into nature and mechanism carbon acid of conduits corrosion in interaction conditions with aggressive products. Learned the causes and set a mechanism of local corrosion of welding pipelines. Developed the mathematical models of corrosive processes and prognosis estimations of industrial conduits. Defined an influence degree to hydrogen on mechanism of sulfite stress corrosive cracking under effort (SSCC), pipes stratification (HIC) induced by it, and created the mechanisms models of stated destruction appearances. Developed scientifically ground practical rise recommendations corrosive crack firm trumpet steels and their welding compounds, and also technological stoutness. Explored and set optimum chemical pipes storage of petroleum assortment, contents to hydrogen and realization methods, that provides high crack- and cold firm. Developed new recognitions steels for making of industrial pipes, seen out test of their properties, organized experienced-industrial verification and inculcation on trades. Developed and inculcated a new electrode for welding of root seams of assembly joints, seen out test of welding-technological indexes and compounds descriptions.