Классификация разрушении трубопроводов

Разрушение трубопроводов, обусловленное недостаточной не­сущей способностью конструкций, является наиболее частой причиной кратковременных и длительных остановок трубопро­водов. Поскольку разные участки трубопровода находятся в различных топографических и гидрогеологических условиях и время доставки ремонтно-восстановительных бригад к месту аварии в значительной мере зависит от наличия вдольтрассовых дорог, то время восстановления разрушенных участков даже при одинаковых видах разрушений может быть различным. Так, полное разрушение сечения трубы в плотном сухом грунте мо­жет быть восстановлено за несколько часов. В то же время для устранения аналогичного разрушения в болоте, особенно сложенном жидким болотистым грунтом, может потребоваться несколько суток. Соответственно убытки от практически одина­ковых разрушений могут различаться в десятки и сотни раз.

Причины разрушений.

Изучение большого числа разрушений позволяет следующим образом распределить вызвавшие их причины. Заводские де­фекты труб, включая дефекты заводских сварных швов; де­фекты сварных соединений труб, выполняемых на сварочно-монтажных базах и в трассовых условиях; повреждения труб при их транспортировке и строительстве; повреждения трубо­проводов сельскохозяйственными машинами; перенапряжение труб, обусловленное различного рода отклонениями от требо­ваний проекта либо ошибками, допущенными при проектирова­нии; перенапряжение труб в результате воздействия на них не­учтенных нагрузок; коррозия; нарушение правильного режима эксплуатации; прочие причины.

Наиболее частые причины разрушения можно классифици­ровать следующим образом.

Заводские дефекты труб — металлургические дефекты (сло­истость стенок труб, закаты, неметаллические включения, плены); использование сталей с нерасчетными характеристи­ками прочности, пластичности, вязкости; отклонения геометри­ческих характеристик от расчетных (толщина стенки, диаметр труб, величина притупления кромок); дефекты заводских свар­ных швов (непровары, смещение кромок, шлаковые включения, ослабление околошовных зон основного металла, трещины, ца­рапины и задиры, наносимые на металл в процессе изготовле­ния труб, места ремонта заводского сварного шва).

Дефекты сварных соединений труб, выполняемых в полевых условиях, в основном те же, что и в заводских сварных швах (непровары, подрезы, шлаковые включения, неравнопрочность металла шва с основным металлом, «охрупчивание» околошов­ной зоны и др.).

Механические повреждения труб при транспортировке, стро­ительстве и эксплуатации — вмятины, царапины, задиры, при­варка «заплат», «корыт», приварка различного рода крепежных элементов, утонение концевых участков труб, при перетаскива­нии их волоком, сквозные повреждения, гофры.

Перенапряжение труб, обусловленное нарушениями требо­ваний проекта или ошибками проектных решений — довольно частая причина разрушений труб. Наиболее характерными при­мерами такого рода разрушений являются дополнительное к проектному искривление трубопровода в вертикальной и горизонтальной плоскостях вплоть до образования гофр, принятие в проектах недостаточно обоснованных конструк­ций, недоучет продольных сил в трубах и продольных переме­щений и т. п.

Перенапряжение труб в результате действия неучтенных на­грузок.К таким нагрузкам относятся: силовое воздействие опол­зающих грунтов при укладке труб в тело оползней, размыв подводных трубопроводов, колебания размытых участков под воздействием потока и т.п. (рис. 6.1).

подводных трубопроводов, колебания размытых участков под воздействием потока и т. п. (рис. 6.1).

Коррозия труб приводит к образованию различных выемок, каверн, свищей в стенке трубы, уменьшению ее толщины. Не­которые виды коррозионных повреждений приведены на рис. 6.2. Сплошная равномерная коррозия охватывает значительные уча­стки труб (рис. 6.2,а); сплошная неравномерная коррозия за одно и то же время разъедает стенку труб в различных точках на разную глубину (рис. 6.2,6). При местной коррозии проис­ходит разрушение металла на локальных участках в форме язв (рис. 6.2, в), точечных разъеданий (рис. 6.2, г), сквозных проржавлений (рис. 6.2,5). Наконец, для трубопроводов, работаю­щих в среде сероводородного газа, характерно образование в металле микротрещин, металл насыщается атомарным водо­родом, что резко снижает его пластические свойства. «Охрупчивание» металла с одновременным образованием микротрещин быстро приводит к разрушению труб. Особенно активно эти процессы происходят в зоне сварных швов, где нарушения крис­таллической решетки металла значительны, а следовательно,

и больше имеется возможно­стей для насыщения металла водородом и снижения его пластических свойств. Нару­шение правильного режима эксплуатации заключается в превышении рабочего дав­ления, несвоевременном об­следовании трубопроводов и выявлении опасных участков (выпучины, размывы труб в руслах рек, интенсивная кор­розия и т. п.).

Виды разрушений трубопровода

Разрушения трубопроводов для жидких и газообразных продуктов имеют существен­ные различия. Как правило, разрушения трубопроводов для жидких продуктов (нефть, нефтепродукты, вода и т. п.) распространяются на участке протяжен-ностью от нескольких де­сятков сантиметров до нескольких десятков метров. Разрушения протяженностью в десятки метров происходят довольно редко. Разрушения газопроводов обычно имеют большую протяжен­ность, иногда несколько километров. Анализ большого числа разрушений позволил классифицировать их по видам и протя­женности (табл. 6.1).

Некоторые виды разрушений показаны на рис. 6.3—6.8. На рис. 6.3 изображен разрыв вдоль образующей трубы нефтепро­вода диаметром 1220 мм. Ясно видно, что причиной разруше­ния явилась овальная «усиливающая» накладка в месте кон­такта продольного (заводского) и поперечного сварных шпон. На рис. 6.4 изображено разрушение трубы нефтепровода рядом с поперечным швом, на рис. 6.5 — местная потеря устойчивости из-за чрезмерного изгиба трубопровода при укладке в тран­шею; на рис. 6.6 — последствия разрушения газопровода при его испытании в горных условиях.