Практическое определение допуска к эксплуатации элементов сваного соединия магистрального газопровода

АННОТАЦИЯ

Практика эксплуатации магистральных газопроводов показывает, что основными факторами, приводящими к разрушению, являются дефекты, такие как очаговая коррозия, трещины по механизму коррозионного растрескивания под напряжением, а также деформации от монтажной сборки стыков. Установлено, что в сварных соединениях и участках околошовной зоны кольцевых соединений магистральных газопроводов, выполненных ручной дуговой сваркой плавлением, под действием конструктивно-технологических и монтажных факторов могут возникнуть зоны с аномально высокой концентрацией рабочих напряжений. Дополнительное воздействие на околошовную зону остаточных сварочных напряжений и внутреннего рабочего давления снижает сопротивляемость сварного соединения хрупкому механическому разрушению и коррозионному растрескиванию под напряжением, что определяет повышенные требования к производству диагностических работ. Концентрация напряжений в околошовных зонах сварных стыков, возникающая при температурных воздействиях, приводит к возникновению неоднородности металла и появлению дефектов.

В статье анализируются действующие методы определения годности к эксплуатации сварных стыков и околошовных зон магистральных газопроводов по критерию наличия дефектов. Рассматривается практическое применение двух методов неразрушающего контроля, выполняемых для определения характера и наличия дефектов в сварных соединениях. В качестве объекта контроля используется дефектное сварное соединение магистрального газопровода, не допущенное к эксплуатации. Первый метод представляет собой ренгенографическое обследование объекта контроля и является самым распространенным методом контроля сварных соединений на данный момент. Второй метод контроля основан на магнитной памяти металла. Метод магнитной памяти металла позволяет делать оценку дислокаций и дефектов, как в основном теле, так и в локальных зонах концентрации напряжений трубопровода.

ABSTRACT

Operating practice of the gas-main pipeline shows that the main factors causing destruction are the defects such as hot-spot corrosion, cracks by the corrosion cracking under the strain and deformation in the joint mounting as well. It is established, that at the gas-main pipeline welded connections and weld-affected zone segments of the annular coupling, made by manual arc fluid welding, under the influence of constructive, technological and assembly factors there can be zones with abnormally high operational stress concentration. Additional impact on the weld-affected zone by the residual welding stress and internal operational stress reduces the resistance of welded joint to fragile mechanical destruction and corrosion cracking under the strain, and that determines the increased requirements to diagnostic works. Stress concentration in the weld-affected zones of welded joints occurring due to thermal stresses causes metal inhomogeneity and defects emergence.    

In the article functioning methods on the operational feasibility definition of the gas-main pipelines welded joints and weld-affected zones by the criterion of the existed defects are analyzed. Practical application of two nondestructive control methods, carried out for definition of the defect character and existence in the welded connections, is considered. As a subject of a control the defective welded connection of the gas-main pipeline which isn't permitted to operation is used. The first method represents radiographic research of a control subject and is the most widespread control method of welded connections at the moment. The other control method is based on metal magnetic memory. Metal magnetic memory method allows to do dislocations and defects assessment, both in the main body, and in local zones of the pipeline stress concentration.

Неравномерность распределения магнитного поля в зонах 1 и 2 указывает на наличие концентратора напряжения в ОШЗ в виде трещины. Координаты зоны трещины и зоны термического влияния (ЗТВ) определены относительно местоположения участков с аномалиями магнитного поля, сопряженными с зонами отклонения уровня напряженно-деформированного состояния от фоновых значений – зонами дефектов 1 и 2 [5]. Расшифровка ММПП показала:

•      поперечная трещина в зоне продольного шва (зона 1),
•      неметаллические включения в корневом слое сварного стыка (зона 2).

ММПМ и рентгенографический контроль фрагмента сварного стыка МГ дают одинаковые результаты, которые указывают на недопустимые дефекты по нормам отбраковки согласно «Инструкции по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании МГ», утвержденной 18 ноября 2008 г. ОАО «Газпром». Метод магнитной памяти металла оказался достоверным и информативным методом неразрушающего контроля.

Заключение

Практическое сравнение методов неразрушающего контроля показало их достоверность в определении наличия и характера дефектов. Однако рентгенографический метод не определил степень напряженно-деформированного состояния околошовной зоны и не показал зоны концентрации напряжений. В зонах концентраций напряжения сварных элементов газопроводов развивается неоднородность стационарных потенциалов, которые отвечают за интенсивность развития процессов коррозионно-механического повреждения. От наличия напряжений в сварном стыке и околошовной зоне зависит работоспособность газопровода, то есть его годность к эксплуатации. Только метод магнитной памяти металла показал достоверную картину технического состояния сварного соединения.