Проблемы безопасности ремонтных сварочных работ на нефтепроводах без остановки перекачки продукта

УДК 622.692.4

Проблемы безопасности ремонтных сварочных работ на нефтепроводах без остановки перекачки продукта

ISSN 1996-8493

© Технологии гражданской безопасности, 2013

С.С. Полосков, С.И. Смирнов, И.Э. Оськин, О.И. Колесников

Аннотация

Показано, что сварочные работы на трубопроводах без остановки перекачки продукта наиболее опасны в пожарном отношении, так как при их проведении всегда существует опасность утечки транспортируемой нефти и нефтепродуктов или их паров. Повышение безопасности сварочных работ должно обеспечить как решение целого ряда технических вопросов, так и мотивацию, воспитание эмоционально-волевой устойчивости у персонала, выполняющего ремонтные работы.

Ключевые слова: наплавка; нефтепровод; приварная муфта; ремонтные конструкции; сварка; чоп.

Safety Questions of Repair Welding on Oil-pipelines Without Pumping Stop

ISSN 1996-8493

© Civil Security Technology, 2013

S. Poloskov, S. Smirnov, I. Oskin, O. Kolesnikov

Abstract

It was defined that welding works on pipelines without pumping stop are the most dangerous from inflammation point due to the danger of transported liquids or steams leakage. Welding works safety development should be driven by simultaneous technical questions solving and responsible personnel motivation, education and emotional stability increase.

Key words: build-up welding; pipeline; pipeline clamps; repair structure; welding; nipple.

Активное развитие объектов трубопроводного транспорта в России началось в конце 1950-х годов, чему способствовали удаленность месторождений от мест переработки и потребления нефтепродуктов и необходимость освоения новых месторождений. В настоящее время общая длина нефтепродуктопрово-дов составляет более 65 тыс. км [1]. Трубопроводный транспорт является составной частью техносферы — природного пространства, находящегося под воздействием инструментальной, технической и производственной деятельности людей и продуктов этой деятельности, воздействуя на окружающую среду, в том числе на почвенный покров и растительность, рельеф местности, подземную и поверхностную гидросферу. В свою очередь природная среда посредством ряда геодинамических (землетрясения и пр.), криогенных (растрескивание мерзлых пород, наледи и пр.) процессов и явлений, подвижки грунтов, ги-дросферных воздействий реагирует на подобные негативные вмешательства, вследствие чего могут возникать нарушения целостности трубопроводов и утечки транспортируемых продуктов.

Пример техногенных воздействий на техносферу показан на рис. 1.

Поэтому необходимо свести к минимуму техногенные воздействия от объектов трубопроводного транспорта, с одной стороны, и ослабить отрицательное влияние природных явлений на него — с другой, то есть повысить его надежность и безопасность. В соответствии с Федеральным законом от 28.12.2010 № 390-ФЗ «О безопасности» экологическая безопасность, наряду с военной, политической и экономической, является одним из важнейших звеньев обеспечения национальной безопасности. Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ (ред. от 30.11.2011) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» относит магистральные нефтепроводы и продуктопроводы к опасным производственным объектам с возможностью катастроф тех-

а

ногенного характера. Оптимизация технологических режимов, повышение надежности и безопасности эксплуатации объектов транспортировки нефти и нефтепродуктов, предотвращение возможных утечек в технологических процессах, снижение вредных воздействий на окружающую среду является важной задачей. В этой связи весьма актуальной является разработка и применение современных методов и средств проведения профилактических и ремонтных работ для поддержания трубопроводов в работоспособном состоянии.

Ремонтные работы на трубопроводах бывают плановыми в соответствии с графиками планово-предупредительного ремонта и внеплановыми аварийно-восстановительными для ликвидации аварийных ситуаций. При ремонтных работах выполняют, в основном, следующие технологические операции: разработку траншеи с обеспечением доступа к ремонтируемому участку трубопровода, очистку его от старого изоляционного покрытия и оценку технического состояния трубопровода в месте ремонта. При необходимости производятся сварочные работы и контроль сварных соединений. После этого наносится новое изоляционное покрытие, контролируется его качество, производится засыпка траншеи и рекультивация плодородного слоя почвы. В зависимости от исходных условий ремонтные работы могут происходить как с остановкой, так и без остановки транспортировки продукта.

Так как сварочные работы являются потенциальным источником возгорания, в пожарном отношении наиболее безопасны ремонтные работы с остановкой транспортировки нефти и нефтепродуктов. Однако это приводит к определенным материальным издержкам. Сварочные же работы без остановки перекачки продукта экономически выгоднее, но, несомненно, более опасны в пожарном отношении, так как при их проведении всегда существует опасность утечки транспортируемой нефти и нефтепродуктов

б

Рис. 1 Техногенные воздействия на техносферу: а - разлив нефти; б - пожар на нефтепроводе

или их паров, которые при взаимодействии с воздухом могут образовать легковоспламеняющийся состав. Подобная смесь при контакте с источником горения может вызвать взрыв или пожар [2]. При работах, связанных с ремонтом трубопроводов без остановки перекачки продукта, имеется риск непредумышленного выброса горючих веществ из полости трубопровода и их последующего контакта с источником горения, которым является сварочная дуга.

Проведенный анализ показал, что основными сварочными работами, выполняемыми при ремонте трубопроводов без остановки перекачки продукта, являются установка ремонтных конструкций, таких как: герметизирующий чоп, приварная муфта, а также восстановление наружной поверхности трубопроводов заваркой (наплавкой).

Герметизирующие чопы (рис. 2) применяются для ремонта сквозных повреждений малых диаметров на трубопроводах. Эта конструкция сразу после установки обеспечивает герметичность и позволяет в относительно безопасных условиях проводить сварочные работы.

Приварная муфта (рис. 3), в отличие от чопа, позволяет восстанавливать сквозные повреждения больших диаметров, а также устранять дефекты сварных швов и геометрии трубы.

Муфта состоит из двух половин (двух полумуфт), которые устанавливаются на трубе с дефектом с

Рис. 2. Герметизирующий ЧОП

кольцевым зазором от 6 до 40 мм. Образовавшуюся между трубой и муфтой полость заполняют быстро затвердевающим герметизирующим композитом.

Одним из распространенных дефектов является поверхностное коррозионное или механическое повреждение металла трубопроводов, который устраняется выборкой дефектов механическим способом с последующей заваркой (наплавкой) поврежденной поверхности, рис. 4.

Безопасность ремонтных работ обеспечивается соблюдением двух условий:

исключением выхода перекачиваемых продуктов или их паров из-под устанавливаемых ремонтных конструкций;

исключением сквозного прожога металла трубопровода при сварке.

Рис. 3. Приварная муфта

Первое условие обеспечивается использованием перед выполнением сварочных работ специальных быстро затвердевающих герметиков, а при использовании герметизирующих чопов — их вворачиванием или забивкой в отверстие на месте выявленного дефекта.

Для выполнения второго условия необходимо поддержание сложного баланса между теплом электрической дуги, располагаемой снаружи трубы, и теплом, отводимым с внутренней полости трубопровода в месте нагрева прокачиваемым продуктом. Наиболее наглядно это происходит при восстановлении повреждений на поверхности трубы (рис. 5) наплавкой.

На обеспечение данного баланса влияют условия отвода тепла прокачиваемым продуктом (ламинарно-стью или турбулентностью потока), глубина кратера сварочной ванны и толщиной жидкого металла под дугой, определяемые тепловым воздействием электрической дуги и скоростью ее перемещения, вну-тритрубного давление продукта. Баланс определяет толщину остаточного слоя металла, исключающего утечку жидкостей или их паров.

Из-за трудности прогнозирования остаточной толщины прослойки нерасплавленного металла под дугой, минимальная толщина стенок трубопровода ограничена 7 мм, а давление прокачиваемого продукта — 2,0 МПа [3]. При ремонте на трубопроводах с меньшей толщиной стенки перекачка нефти и нефтепродуктов на период ремонтных работ прекращается. Уточнение в этом случае расчетных схем тепло-вложения в основной металл при сварке, давления и

Сварочные валики

Рис. 4. Наплавка повреждений на поверхности трубы

объемов прокачиваемого продукта для обеспечения эффективного теплосъема позволит производить ремонт быстрее и с меньшими затратами.

Отдельную группу вопросов составляют методы воспитания эмоционально-волевой устойчивости у персонала, выполняющего ремонтные работы на трубопроводах без остановки перекачки продукта. Подобные вопросы уже довольно давно успешно решаются в системе МЧС России, где создана «Система научного обеспечения профессиональной подготовки специалистов к деятельности в чрезвычайных ситуациях» [4], тогда как при подготовке сварщиков, выполняющих огневые работы на потенциально опасных объектах, этим вопросам не уделяется до-

Рис. 5. Основные параметры при наплавке повреждений

статочного внимания.

Несомненно, решение перечисленных научно-технических проблем, а также всесторонний анализ аварийных рисков [5] при проведении ремонтных работ, будет способствовать повышению безопасности сварочных работ на нефтепроводах без остановки перекачки продукта.

Выводы

Сварочные работы на трубопроводах без остановки перекачки наиболее опасны в пожарном отношении, так как при их проведении всегда существует опасность утечки транспортируемых жидкостей или их паров.

Проведение ремонтных работ без остановки перекачки нефти и ее продуктов на трубопроводах с толщиной стенки менее 7 мм требует уточнения расчетных схем тепловложения в основной металл при сварке, давления и объемов прокачиваемого продукта.

Для повышения безопасности работ на нефтепро-дуктопроводах без остановки перекачки продукта, для персонала, выполняющего ремонтные работы, необходим комплекс мер по воспитанию эмоционально-волевой устойчивости.

Литература

2. Мазур И.И., Иванцов О.М. Безопасность трубопроводных систем. М.: ИЦ «Елима», 2004. 1104 с.

3. РД-23.04.00-КТН-386-09 «Технология ремонта магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов с давлением до 6,3 МПА».

4. Корчемный П.А., Елисеев А.П. Психологическая устойчивость в чрезвычайной ситуации // Академия гражданской защиты. 2006. № 7. С. 17—21.

5. Козлитин А.М., Попов А.И., Козлитин П.А. Теоретические основы и практика анализа техногенных рисков. Вероятностные методы количественной оценки опасностей техносферы. Саратов: СГТУ, 2002. 178 с.

Сведения об авторах

Полосков Станислав Сергеевич: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), м.н.с.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: stanislavpoloskov@gmail.com

Смирнов Сергей Иванович: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), начальник отдела.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: ssimchs@gmail.com

Оськин Игорь Эдуардович: ОАО «АК «Транснефть», гл. технолог.

119180, Москва, ул.Большая Полянка, 57. E-mail: oskinie@ak.transneft.ru

Колесников Игорь Олегович: ООО «Научно-исследовательский институт транспорта нефти и нефтепродуктов», руководитель Центра сварки и испытаний труб. 115419, Москва, 2-й Верхний Михайловский проезд, 9, стр. 5.

E-mail: kolesnikovoi@niitnn.transneft.ru

1. Коршак А.А., Нечваль А.М. Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа: учеб. для вузов. Уфа: ДизайнПолиграф-Сервис, 2001. 571 с.