Прогнозування залишкового ресурсу внутрішньостанційних технологічних нафтопроводів на основі діагностування їх технічного стану

Abstract

У дисертації розглянуто найважливіші аспекти побудови методики комплексного акустичного діагностування стану внутрішньостанційних технологічних нафтопроводів та обладнання нафтопомпувальних станцій і двопареметричну методику розрахунку їх залишкового ресурсу за наявності втомних макротріщин. Запропоновано методику комплексного діагностування стану обладнання методом акустичної емісії та ультразвукового контролю, яка дозволила виявляти як динаміку розвитку тріщин, так і їхні геометричні розміри. Види руйнування матеріалу визначали на підставі застосування критерію оцінки типів руйнування конструкційних матеріалів за параметрами вейвлет-перетворення сигналів акустичної емісії. Для випадку виявлених за розробленою методикою діагностування втомних тріщин запропоновано розраховувати залишковий ресурс обладнання, ураховуючи кінетику росту втомної тріщини та концентрацію водню у її вершині. Встановлено, що залишкова довговічність на 20...25% менша у випадку врахування концентрації водню у вершині тріщини, ніж з урахуванням лише самої кінетики її поширення у матеріалі.

В диссертации рассмотрены важнейшие аспекты построения методики комплексного акустического диагностирования состояния внутристанционных технологических нефтепроводов и оборудования нефтеперекачивающих станций и дво-параметрическую методику расчета их остаточного ресурса при наличии усталостных макротрещин. На основании многолетнего опыта эксплуатации такого оборудования проведен анализ дефектов, которые были обнаружены в процесе технической диагности трубопроводов и оборудования НПС и построено физическию модель взаимосвязи факторов, действующих на материал элементов работающего оборудования станций и вызывающих зарождение и развитие разрушения, а также модель расчета остаточного ресурса при налички в их материале трещин, а также алгоритм ее реализации. Предложена методика комплексного диагностирования состояния оборудования методом акустической эмиссии и ультразвукового контроля, которая позволила выявлять как динамику развития трещин, так и их геометрические размеры. Виды разрушения материала определяли на основании применения критерия оценки типов разрушения конструкционных материалов по параметрам вейвлет-преобразования сигналов акустической эмиссии. Приведены примеры ее реализации на реальноработающем оборудовании НПС магистральных нефтепроводов и сравнительный анализ ефективности с другими методиками расчета остаточного ресурса трубопроводов. Для случая выявленных по разработанной методике диагностирования усталостных трещин предложено рассчитывать остаточный ресурс оборудования, учитывая кинетику роста усталостной трещины и концентрацию водорода в ее вершине. Показано, что остаточная долговечность на 20 ... 25% меньше в случае учета концентрации водорода в вершине трещины, чем на основании только самой кинетики ее распространения в материале.

The most important building aspects of complex acoustic methodology for diagnostics of pipelines and oil distillation equipment state are considered in the thesis. Two-parameter methodology of the equipment residual life calculation at the fatigue crack presence is also considered. Based on long-term examination of the equipment, the physical model of factors relationship which influence the operating stations equipment material and cause fracture initiation and development is built at the thesis, as well as the model of the residual life calculation and algorithm its implementation. A methodology of the equipment state complex diagnostics by methods of acoustic emission and ultrasonic testing, that allowed revealing crack growth dynamic and its geometry are proposed. Material fracture type was found using criteria by parameters of acoustic emission signals wavelet transform. In the case of fatigue cracks identified by the developed method of diagnostics it was proposed to calculate the equipment residual life, taking into account the fatigue crack growth kinetics and hydrogen concentration at its tip. It is shown that a residual life revealed 20...25 % less in the case of taking hydrogen concentration at the crack tip into account.