Файл: Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах.pdf

токсичной жидкости представляет большую угрозу для объектов, находящихся вблизи трассы.

На магистральных трубопроводах чаще всего встречаются три

группы повреждений: на трубах, на линейной арматуре и на тру­

бопроводных узлах.

В табл. *V.1 приведены усредненные данные о повреждениях

на двух нефтепроводах значительной протяженности. Первый

трубопровод построен в 1961 г., а второй — в 1928 г.

Данные эксплуатации обобщались за шесть лет по первому

трубопроводу (1961—1966 гг.) и за семь лет по второму (1960—

1966 гг.).

Как видно из таблицы, основную часть из общего числа по­

вреждений составляют повреждения на трубах. По своему харак­

теру они разделяются на разрывы, трещины, пробоины и свищш

Разрывом принято называть разрушение тела трубы на сравни­

тельно большой длине, сопровождающейся значительной дефор­ мацией разорванных кромок.

Разрывы могут быть по сварному стыку, в зоне термического^

влияния процесса сварки стыка, по целому металлу трубы, в ме­

стах врезок в магистраль отводов и арматуры. Причиной разры­

вов обычно являются заводские и строительно-монтажные дефек­ ты в сочетании с неблагоприятным режимом эксплуатации.

Разрыв трубопровода является наиболее тяжелой аварией,,

так как он сопровождается большой потерей продукта и прекра­

щением действия трубопровода на продолжительное время.

Трещины вызываются теми же причинами, что и разрывы,,

однако этот вид повреждения не сопровождается значительными

деформациями кромок. Особенно характерно образование трещиш

на стыках, имеющих различные дефекты сварки при непосредст­

венном охлаждении металла трубы или при перекачке продукта с отрицательной температурой.

Пробоины возникают в теле трубы при случайных наездах на

трубопровод различных машин и механизмов.

* По данным, приведенным в обзоре В. Л. Березина и в др. [47].

251:

Свищ представляет собой сквозное отверстие в стенке трубы

площадью до 5 мм2, в большинстве случаев образующееся при

утечки может составить значительную величину, поскольку об­ наружить мелкие дефекты гораздо труднее, чем крупные.

В табл. V.2 приведены данные о характере повреждений на трех различных трубопроводах Урало-Сибирского нефтепроводно­

Анализ повреждений трубопроводов показывает, что значи­

тельную часть их составляют повреждения, возникающие в свар­

ных швах в виде крупных разрывов и трещин. Разрывы наиболее

часто наблюдаются в стыках, имевших трещины, сетку пор или

другие дефекты. Часть разрушений трубопроводов происходит

вследствие склонности металла к хрупкому разрушению.

Много повреждений магистральных трубопроводов приходит­

ся на трубопроводные узлы: места врезок в магистраль задвижек,

подключения насосных станций и т. д. Наиболее характерными

повреждениями трубопроводных узлов являются трещины и раз­ рывы тройниковых соединений, крестовин, кольцевых стыков труб, пробои прокладок в фланцевом соединении крышки задвиж­

ки с корпусом, трещины в корпусе задвижки. Особенно часто

наблюдаются разрушения на участках с воротниковыми усиле­

ниями (накладками). Перечисленные трубопроводные узлы долж­ ны находиться под особым контролем.

Участки трубопроводов с накладками следует тщательно об­ следовать с применением рентгенографии или другого метода не­

разрушающей дефектоскопии. Узлы, находящиеся под напряже­

нием, должны тщательно осматриваться визуально. Под крупны­ ми задвижками необходимо предусматривать фундаменты.

252

Повышение надежности магистральных трубопроводов может

быть достигнуто за счет улучшения качества металла труб и внед­

рением технологии изготовления труб с повышенными показате­

лями качества.

Повышение надежности магистральных трубопроводов возмож­

но также при более полном выявлении потенциальных очагов аварий на стадии испытания. До сдачи в эксплуатацию трубопро­

вод подвергается многочисленным испытаниям. Трубы испыты­ ваются на заводе-изготовителе; в период строительства сварные швы проверяют различными методами, а отдельные участки про­ ходят предварительное испытание под давлением, превышающем

рабочее. В эксплуатацию включается трубопровод, если он ус­

пешно выдержит все испытания. В обзоре В. Л. Березина и др.

[47] излагаются накопившиеся в науке и практике новые идеи и методы испытания для повышения надежности магистральных

нефтепроводов. Эти материалы могут быть полезными также при

эксплуатации межзаводских и внутризаводских трубопроводов.

Одним из способов повышения надежности эксплуатации ма­

гистральных нефтепродуктов является секционирование — разме­

щение по трассе запорной арматуры, при помощи которой повреждение можно локализовать на секции между двумя бли­ жайшими задвижками. Разработка оптимальных способов сек­

ционирования дает возможность повысить надежность нефтепро­

водов при ограниченных затратах на дорогостоящую линейную

арматуру.

ГЛАВА 2

ОБНАРУЖЕНИЕ МЕСТА УТЕЧЕК ИЗ ТРУБОПРОВОДА

Своевременное обнаружение утечек пожаро- и взрывоопасных

продуктов позволяет предотвратить взрывы и пожары, загрязне­

ние водоемов и местности. Утечки нефтепродуктов разрушают изоляционные покрытия трубопроводов, создавая предпосылки для коррозии труб и последующих аварий на трубопроводах.

риалы по обнаружению утечек из подземных трубопроводов. Не­ смотря на разнообразие предложенных методов обнаружения

утечек, лишь немногие из них нашли применение и продолжается

интенсивный поиск оптимальных решений.

В настоящее время известны следующие методы обнаружения

утечек:

визуальный или по выходу жидкости на поверхность;

с использованием трассирующих веществ (красителей, газов,

радиоактивных изотопов) ;

253

акустический;

гидродинамический;

путем пропуска внутрь трубы специальных устройств;

по появлению перекачиваемой жидкости в затрубном про­

странстве.

Обнаружение утечек по выходу жидкости на поверхность

Характер выхода жидкости на поверхность зависит от вели­

чины утечки, структуры грунта и рельефа участка.

При крупных авариях (разрывы поперечных стыков или по те­ лу трубы), когда потери значительны, поглощающая способность пор грунта оказывается недостаточной для приема всей вытекаю­

щей жидкости и происходит его вымывание. Над местом аварии образуется воронка, из которой жидкость растекается по поверх­ ности, заполняя близлежащие низины.

Утечки средней величины происходят при трещинах на теле

трубы или арматуры. Если трещина проходит в верхней части

трубы, можно ожидать появление жидкости непосредственно над местом аварии. В иных случаях поток может устремиться по ло­

жу трубопровода. Выход жидкости на поверхность может оказать­

ся на значительном удалении от места аварии.

Когда происходит утечка через свищ или поры, выход жидко­

сти через повреждения будет сравнительно невелик.

В данном случае обнаружить утечку продукта по выходу на поверхность очень трудно. Если трубопровод уложен в рыхлых песчаных грунтах, прежде чем выявиться выход жидкости на по­

верхность, возможны большие потери продукта.

Весьма затруднен выход жидкости на поверхность в зимнее

время при промерзании верхних слоев земли или при наличии

снежного покрова.

Из изложенного следует, что метод визуального контроля уте­

чек жидкости не позволяет точно определить места небольших

повреждений.

Использование трассирующих веществ для обнаружения утечек

Чтобы облегчить определение места утечки жидкости при по­

вреждении трубопровода, к перекачиваемой жидкости добавляют в небольших количествах трассирующие вещества, которые вы­

полняют роль указателя утечек. Трассирующее вещество должно

обладать высокой проникающей способностью, а приборы для его

обнаружения должны иметь большую чувствительность.

Применение красящих веществ в качестве трассирующих по самому существу ограничено. В литературе отсутствуют указания

на их практическое использование.

254

В последние годы в зарубежной литературе появились сообще­ ния об использовании закиси азота для обнаружения утечек.

Устройство для обнаружения утечек состоит из тележки, ко­

торая может двигаться по поверхности земли вдоль трубопровода

ирасположенного на ней пробоотборника, перемещаемого вместе

стележкой. Пробоотборник может погружаться в землю до же­

лаемого уровня. Засасывание пробы газа производится за счет

работы ходового двигателя. Проба газа проходит через ротаметр,

которым замеряется расход газового потока. Анализирующее

устройство соединено с самопишущим прибором и с визуальным и

звуковым индикатором. Этот способ требует предварительного за­

пуска закиси азота в поток жидкости, перекачиваемой по трубо­

проводу, и в заводских условиях применение его вряд ли целе­

сообразно.

Значительно перспективнее применение в качестве трассирую­ щего вещества радиоактивных изотопов. Сущность этого способа

заключается в том, что радиоактивное вещество, растворенное в жидкости, в месте утечки попадает в грунт и дает излучение, ко­

торое обнаруживает радиометр на поверхности земли. В качестве

радиометра применяется счетчик Гейгера—Мюллера. Для изме­ рения слабых излучений используют сцинтилляционные счетчики.

Наибольшее распространение получил изотоп натрий-24. Образцы

изотопа со сравнительно высокой удельной активностью быстро

приготовляются облучением готовых таблеток весом 0,5 г; период полураспада достаточно мал (14,9 ч), так что радиоактивность в

жидкости уменьшается до того, как продукт из трубопровода попадает потребителю.

Применяется несколько видов использования радиоактивных

изотопов в качестве трассирующего вещества:

непосредственное введение радиоактивного раствора в пере­

качиваемую жидкость;

введение в трубопровод капсул с радиоактивным изотопом; прокачка по трубопроводу радиоактивного трассера высокой

концентрации между двумя поршнями-разделителями.

Описание этих методов и область их применения подробно из­

параметров и их оценка позволяют определить место утечки жид­ кости.

255