Анализ причин возникновения и развития стресс-коррозионных дефектов в процессе длительной эксплуатации подземных трубопроводов

№

Результаты обучения

Требования ФГОС, критериев и/или  заинтересованных сторон

1

2

3

Р1

Применять естественнонаучные, математические, гуманитарные, экономические, инженерные, технические и глубокие профессиональные знания в области современных нефтегазовых технологий для решения прикладных междисциплинарных задач и инженерных проблем, соответствующих профилю подготовки (в нефтегазовом секторе экономики)

ОК-1; ОК-2; ОК-3, ОПК-1; ОПК-2; ОПК-4; ОПК-5; ОПК-6; ОПК-7, ОПК-8, ПК-1; ПК-2; ПК-3; ПК-4; ПК-6; ПК-7; ПК-9; ПК-10; ПК-11; ПК-14; ПК-16; ПК-17; ПК-19; ПК-20; ПК-21; ПК-23

Р2

Планировать и проводить аналитические и экспериментальные исследования с использованием новейших достижений науки и техники, уметь критически оценивать результаты и делать выводы, полученные в сложных и неопределённых условиях; использовать принципы изобретательства, правовые основы в области интеллектуальной собственности

ОК-1; ОК-2; ОПК-2; ОПК-4; ОПК-6; ПК-1; ПК-2; ПК-3; ПК-4; ПК-5; ПК-6; ПК-7; ПК-8; ПК-9; ПК-10; ПК-11; ПК-14; ПК-15; ПК-17; ПК-18; ПК-19; ПК-20; ПК-22; ПК-23

Р3

Проявлять профессиональную осведомленность о передовых знаниях и открытиях в области нефтегазовых технологий с учетом передового отечественного и зарубежного опыта; использовать инновационный подход при разработке новых идей и методов проектирования объектов нефтегазового комплекса для решения инженерных задач развития нефтегазовых технологий, модернизации и усовершенствования нефтегазового производства.

ОК-1; ОК-2; ОПК-1; ОПК-2; ОПК-3; ОПК-6; ОПК-7, ОПК-8, ПК-1; ПК-2; ПК-3; ПК-4; ПК-5; ПК-6; ПК-7; ПК-8; ПК-9; ПК-11; ПК-13; ПК-14; ПК-15; ПК-18; ПК-20;ПК-21; ПК-22; ПК-23

Р4

Внедрять, эксплуатировать и обслуживать современные машины и механизмы для реализации технологических процессов нефтегазовой области, обеспечивать их высокую эффективность, соблюдать правила охраны здоровья и безопасности труда, выполнять требования по защите окружающей среды.

ОК-2; ОПК-1; ОПК-2; ОПК-7, ОПК-8, ПК-1; ПК-3; ПК-6; ПК-9; ПК-10; ПК-11; ПК-14; ПК-16; ПК-17; ПК-18; ПК-19; ПК-21; ПК-22;

Р5

Быстро ориентироваться и выбирать оптимальные решения в многофакторных ситуациях, владеть методами и средствами математического моделирования технологических процессов и объектов

ОК-2; ОК-3; ОПК-1; ОПК-2; ПК-4; ПК-5; ПК-6; ПК-7; ПК-8; ПК-9; ПК-10; ПК-11; ПК-17; ПК-20;

Р6

Эффективно использовать любой имеющийся арсенал технических средств для максимального приближения к поставленным производственным целям при разработке и реализации проектов, проводить экономический анализ затрат, маркетинговые исследования, рассчитывать экономическую эффективность.

ОК-2; ОПК-1; ОПК-2; ОПК-4; ОПК-7, ОПК-8, ПК-1; ПК-3; ПК-4; ПК-5; ПК-6; ПК-8; ПК-9; ПК-10; ПК-11; ПК-13; ПК-14; ПК-15; ПК-16; ПК-17; ПК-18; ПК-19; ПК-20; ПК-21; ПК-22; ПК-23

Р7

Эффективно работать индивидуально, в качестве члена и руководителя команды, умение формировать задания и оперативные планы всех видов деятельности, распределять обязанности членов команды, готовность нести ответственность за результаты работы

ОК-1; ОК-2; ОК-3; ОПК-1; ОПК-2; ОПК-4; ОПК-5; ОПК-6; ПК-6; ПК-11; ПК-12; ПК-13; ПК-14; ПК-15; ПК-23

Р8

Самостоятельно учиться и непрерывно повышать квалификацию в течение всего периода профессиональной деятельности; активно владеть иностранным языком на уровне, позволяющем работать в интернациональной среде, разрабатывать документацию и защищать результаты инженерной деятельности

ОК-1; ОК-2; ОК-3; ОПК-2; ОПК-3; ОПК-4; ОПК-5; ОПК-7, ОПК-8, ПК-1; ПК-8; ПК-23

Исходные данные к работе

Перечень подлежащих исследованию, проектированию и разработке вопросов (аналитический обзор по литературным источникам с целью выяснения достижений мировой науки техники в рассматриваемой области; постановка задачи исследования, проектирования, конструирования; содержание процедуры исследования, проектирования, конструирования; обсуждение результатов выполненной работы; наименование дополнительных разделов, подлежащих разработке; заключение по работе)

Введение 1 Существующие механизмы разрушения МНГП, анализ разрушений 2 Проблема водородного охрупчивания трубопроводов эксплуатируемых в водородосодержащих средах 3 Механизм и кинетика водородного охрупчивания сталей трубного сортамента. 4 Влияние режимов катодной защиты трубопровода на выделение водорода на внешней катоднозащищенной поверхности 5 Анализ режимов катодной защиты на участках аварийных разрушений магистральных нефтегазопроводов по причине коррозионного растрескивания под напряжением 6 Предлагаемый критерий катодной защиты трубопровода исключающий выделение водорода и наводороживание 7 Расчетная часть 8 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 9 Социальная ответственность Заключение

Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

1. Виды коррозионных повреждений металлов и сплавов 2. Статистика коррозионных отказов в Западной Сибири 3. Схема локального элемента 4. Принципиальная схема коррозионного элемента (по Томашеву) 5. Нормальные электродные потенциалы металлов 6. Зарождение микротрещины 7. Фрагмент развития стресс-коррозионных трещин в стенке трубы стали Х70 8.Фрагмент развития стресс-коррозионных трещин в сварном соединении в стали Х70 9. Влияние различных факторов на скорость коррозии 10. Зависимость частоты коррозионных отказов от удельного электрического сопротивления грунта. 11. Зависимость частоты отказов от расстояния до компрессорной станции (по ходу газа) 12. Зависимость количества отказов от состояния изоляционного покрытия (плотности тока, необходимой для защиты) 13. Нарушение адгезии изоляционного покрытия трубопровода 14. Адсорбция поверхностно-активных элементов на поверхности металла 15. Растворение границ зерен с образованием зародышей трещин 16. Зарождение микротрещины 17. Физико-механическая модель роста трещины 18 Стойкость трубных сталей к охрупчиванию 19 Зависимость плотности поляризующего тока от потенциала на катоде 20 Схема процесса обезуглероживания стали 21 Интенсивность наводороживания образцов из стали 17ГС при различных внутренних напряжениях в зависимости от превышения тока катодной защиты над предельным по кислороду 22 Схема роста пузырьков газа у верхней боковой и нижней образующих трубопровода 23 Катодные поляризационные кривые стального рабочего электрода (сталь 17ГС) в торфяном грунте при польном его влагонасыщении 24 Распределение плотности тока катодной защиты и величины катодной поляризации по окружности трубопровода 25 Распределение максимальной глубины проникновения коррозии по окружности трубопровода 26 Зависимость плотности тока катодной защиты и остаточной скорости коррозии от величины катодной поляризации 27 Соотношение затрат электрической энергии на подавление коррозионного процесса трубопровода и на наводороживание стенки трубы при различных режимах катодной защиты 28 Экспериментальная зависимость величины катодной поляризации dф от соотношения j_к.з./j_пр 29 Аппаратно-программный комплекс “Магистраль”

Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы (с указанием разделов)

Раздел

Консультант

Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение

Социальная ответственность

Раздел ВКР, выполненный на английском языке

Дата выдачи задания на выполнение выпускной квалификационной работы по линейному графику

Должность

ФИО

Ученая степень, звание

Подпись

Дата

Группа

ФИО

Подпись

Дата

Срок сдачи студентом выполненной работы:

Дата контроля

Название раздела (модуля) /вид работы (исследования)

Максимальный балл раздела (модуля)

Октябрь 2014 г - июнь 2015 г

Подбор теоретической информации по выбранной теме с использованием литературы из фондов НТБ

15

Февраль 2015 г

Рассмотрение различных видов коррозии металла и рассмотрение факторов, влияющих на ее скорость

10

Март 2015 г

Рассмотрение влияния режимов катодной защиты трубопроводов

15

Март 2015 г

Анализ режимов катодной защиты на участках аварийных разрушений

20

Апрель 2015 г

Постановка задач исследования при подготовке магистерской диссертации

5

Июнь 2015 г

Социальная ответственность, финансовый менеджмент

10

Апрель 2016 г

Согласование с научным руководителем структуры и содержания разделов диссертации

10

Апрель - май 2016 г

Написание окончательного варианта диссертации

10

Май 2016 г

Подготовка доклада и презентации для защиты

5

Должность

ФИО

Ученая степень, звание

Подпись

Дата

Зав. кафедрой

ФИО

Ученая степень, звание

Подпись

Дата

Группа

ФИО

Институт

ИПР

Кафедра

ТХНГ

Уровень образования

Магистр

Направление/ специальность

«Надежность газонефтепроводов и хранилищ»

Исходные данные к разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» :

1. Стоимость ресурсов научного исследования (НИ): материально-технических, энергетических, финансовых, информационных и человеческих

«Оценка затрат на проведение научно-исследовательской работы «Исследование метода обнаружения возникновения и развития стресс-коррозионных дефектов в процессе длительной эксплуатации трубопроводов»

2. Нормы и нормативы расходования ресурсов

СО 153-34.09.101-94 - «Типовая инструкция по учету электроэнергии» <#"882268.files/image001.gif">, (16)

где d_iг - диаметр (мм);_iг - длина (м) участка газопровода, имеющего диаметр d_iг;- общее число соответствующих участков газопровода.

Площадь поверхности всех водопроводов S_в (м²), которые электрически контактируют между собой за счет технологических соединений или специальных перемычек, определяют по формуле:

, (17)

где d_iB - диаметр (мм);_iB - длина (м) участка водопровода, имеющего диаметр d_iв;- общее число соответствующих участков водопровода.

Суммарная площадь поверхности S (м²) всех электрически связанных газопроводов и водопроводов равна:

= S_г + S_в, (18)

Среднее удельное сопротивление грунта r (Ом·м) вдоль трасс проектируемых трубопроводов определяется по формуле:

, (19)

где: r_iг и r_iв - средние удельные сопротивления грунта (Ом·м) вдоль длины соответственно I_iг - каждого i-го участка газопровода и I_iв - каждого i-го участка водопровода;_г и L_в - суммарные длины газопроводов и водопроводов на данной территории.

Вычисляется доля (%) площади поверхности газопроводов а_г и водопроводов а_в в суммарной площади их поверхностей:

а_г = (S_г/S) · 100 (20)

а_в = (S_в/S) · 100 (21)

Вычисляется площадь поверхности (м²/га) газопроводов b_г и водопроводов b_в, приходящаяся на единицу площади территории S_тер (га), где размещены проектируемые трубопроводы:

_г = (S_г/S_тер) (22)_в = (S_в/S_тер) (23)

Средняя плотность защитного тока для всех трубопроводов j (мА/м²) вычисляется по уравнению:

= 30 - 10^-3 (100 + 3,0 b_в + 34b_г + 5r) (24)

При отсутствии водопроводов средняя защитная плотность тока газопроводов вычисляется по уравнению:

_г = 20 + 10^-3 (100 - 34b_г + 5r) (25)

Если расчетное значение j или j_г меньше 6 мА/м², принимается j = 6 мА/м².

Суммарная сила тока (А), необходимого для катодной защиты проектируемых газо- и водопроводов, определяется по формуле:

= 1,3 · 10^-3 jS, (26)

Для защиты только сети газопроводов - по формуле:

_г = 1,3 · 10^-3 j_гS_г, (27)

Число катодных станций определяют из условий оптимального размещения анодных заземлителей, наличия источников питания и т.д. При этом значение тока одной катодной станции можно ориентировочно принять равным 25 А. Поэтому число катодных станций приближенно равно n = J/25, где J = J или J_г.

После размещения катодных станций на совмещенном плане необходимо рассчитать зону действия каждой из них. Для этой цели определяют радиус действия R_i (м) каждой катодной станции

 , (28)

где: j - катодная плотность тока (А/м²), определенная по формуле (24) или (25),(м²/гa) - площадь поверхности всех трубопроводов на единицу площади поверхности территории:

= S (м²) / S_тер (га) (29)

Если площади кругов, радиусы действия каждого из которых равны R_i, а центры находятся в точках размещения анодных заземлителей, не охватывают всей территории S_тер, необходимо изменить или места расположения катодных станций, или их токи и вновь выполнить проверку.

Тип преобразователя катодной станции выбирается так, чтобы допустимое напряжение было на 30% выше расчетного с учетом старения изоляционных покрытий и анодных заземлителей, а также возможного развития сети трубопроводов.

Расчет катодной защиты.

. Пусть на территории площадью 5 га после завершения строительства будут размещен трубопровод диаметром и длиной соответственно d =108 мм I =1200м

. Определяем площадь поверхности трубопровода:_г = 3,14 · 10^-3 (108 ·1200) = 407 м²,

. Принимаем среднее удельное сопротивление грунта 42 Ом·м

. Вычисляем доли площади поверхности трубопроводов:

а = (407/407)·100 = 100 %

. Вычисляем коэффициенты b:= 407 / 5 = 81,4 м²/га

. Вычисляем среднюю плотность защитного тока:_г = 20 + 10^-3 (100 - 34·81,4+ 5·42) = 17,54 мА/м²

. Вычисляем суммарную силу защитного тока:= 1,3·10^-3·17,54·407 = 9,28 А

. Принимаем катодную станцию марки МКЗ-М12 со следующими характеристиками:

·        Номинальный ток: 15 А.

·        Номинальное выходное напряжение: 24 В.

·        Технический ресурс: 100 тыс.ч.

·        Срок службы: не менее 20 лет.

·        КПД: не менее 0,85.

·        Масса: 38 кг.

. Вычисляем коэффициент К по формуле:

К = (407/5) = 81,4 м²/га

. Радиус действия катодной станции:= 60·√(9,28/(17,54·81,5·0,001)) = 152 м

Катодная станция охватывает всю территорию размещения проектируемых трубопроводов (7,25 га). Следовательно, изменять число катодных станций и их расположение не нужно.

7. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

7.1 Потребители результатов исследования

Продукт (результат НИР) - Разработка более эффективного метода обнаружения возникновения и развития стресс-коррозионных дефектов в процессе длительной эксплуатации трубопроводов на примере ОАО «Томскнефть» ВНК с экономическим обоснованием.

Целевой рынок - сегменты рынка, на котором будет продаваться в будущем разработка. Для данного проекта целевым рынком являются нефтегазодобывающие предприятия.

7.2 SWOT-анализ

- Strengths (сильные стороны), Weaknesses (слабые стороны), Opportunities (возможности) и Threats (угрозы) - представляет собой комплексный анализ научно-исследовательского проекта. SWOT-анализ применяют для исследования внешней и внутренней среды проекта.

Таблица 9 - Матрица SWOT

7.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации

На какой бы стадии жизненного цикла не находилась научная разработка полезно оценить степень ее готовности к коммерциализации и выяснить уровень собственных знаний для ее проведения (или завершения). Для этого необходимо заполнить специальную форму, содержащую показатели о степени проработанности проекта с позиции коммерциализации и компетенциям разработчика научного проекта. Результаты анализа степени готовности приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Оценка степени готовности научного проекта к коммерциализации

Оценка готовности научного проекта к коммерциализации (или уровень имеющихся знаний у разработчика) определяется по формуле:

где Б_сум - суммарное количество баллов по каждому направлению; Б_i - балл по i-му показателю.

Значение Б_сум позволяет говорить о мере готовности научной разработки и ее разработчика к коммерциализации. Значение степени проработанности научного проекта составило 42, что говорит о средней перспективности, а знания разработчика достаточны для успешной ее коммерциализации. Значение уровня имеющихся знаний у разработчика составило 46 - перспективность выше среднего.

По результатам оценки можно сказать, что в первую очередь необходимо проработать вопросы использования услуг инфраструктуры поддержки, получения льгот. Следующими задачами будет проработка вопросов финансирования коммерциализации научной разработки и поиск команды для коммерциализации научной разработки. Что касается вопросов международного сотрудничества и выхода на зарубежный рынок: такие задачи на данный момент не ставятся.

7.4 Организационная структура проекта

На данном этапе работы необходимо решить следующие вопросы: кто будет входить в рабочую группу данного проекта, определить роль каждого участника в данном проекте, а также прописать функции, выполняемые каждым из участников и их трудозатраты в проекте. Информация об организационной структуре представлена в таблице 11.

Таблица 11 - Рабочая группа проекта

· Руководитель проекта - отвечает за реализацию проекта в пределах заданных ограничений по ресурсам, координирует деятельность участников проекта. В большинстве случаев эту роль выполняет руководитель магистерской диссертации.

·          Исполнитель по проекту - исполнителем проекта является магистрант. В случае, если магистерская работа является частью научного проекта, исполнителей может быть несколько.

7.4.1 План проекта

В рамках планирования научного проекта необходимо построить календарный и сетевые графики проекта. Линейный график представлен в виде таблицы 12.

Таблица 12 - Календарный план проекта

Для иллюстрации календарного плана проекта приведена диаграмма Ганта, на которой работы по теме представляются протяженными во времени отрезками, характеризующимися датами начала и окончания выполнения данных работ. Для удобства отображения каждый месяц разделен на декады.

Таблица 13 - Календарный план-график проведения НИОКР по теме

7.4.2 Бюджет научного исследования

При планировании бюджета научного исследования должно быть обеспечено полное и достоверное отражение всех видов планируемых расходов, необходимых для его выполнения. Многие из материалов уже находились в лаборатории, поэтому в статьях отражены малые расходы. Расчет стоимости материальных затрат производится по действующим прейскурантам или договорным ценам.

Таблица 14 - Сырье, материалы, комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты

Итого затраты на сырье, материалы, комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты составили 21 112 руб.

Далее представлена таблица, в которой представлены затраты на спецоборудование для научных работ.

Таблица 15 - Расчет затрат по статье «Спецоборудование для научных работ»

Следующей статьей расходов является плата за электроэнергию. Для этого сначала определяется количество потребляемой энергии для всего оборудования.

Таблица 16 - Количество потребляемой электроэнергии оборудованием

Затем необходимо определить стоимость электроэнергии за рабочий период (при стоимости 2,05 руб. за кВт/час).

Таблица 17 - Расчет стоимости электроэнергии с февраля по май

Затраты на электроэнергию за четыре месяца, а именно, с февраля по май составили 106,26 рублей.

Далее представлен расчет основной заработной платы. В настоящую статью включается основная заработная плата научных и инженерно-технических работников, рабочих макетных мастерских и опытных производств, непосредственно участвующих в выполнении работ по данной теме. Величина расходов по заработной плате определяется исходя из трудоемкости выполняемых работ и действующей системы оплаты труда. В состав основной заработной платы включается премия, выплачиваемая ежемесячно из фонда заработной платы (размер определяется Положением об оплате труда). Расчет основной заработной платы сводится в таблице 20.

Основная заработная плата (З_осн) находится по формуле:

где З_осн - основная заработная плата одного работника;

Т_р - продолжительность работ, выполняемых научно-техническим работником, месяцев;

З_м - месячный оклад работника, руб.

Таблица 18 - Баланс рабочего времени за 2015 год

Таблица 19 - Расчет командировочных расходов

где З_б - базовый оклад, руб.; k_р - районный коэффициент, равный 1,7 (для п. Лугинецкое).

Основная заработная плата руководителя (от НИ ТПУ) рассчитывается на основании отраслевой оплаты труда. Отраслевая система оплаты труда в НИ ТПУ предполагает следующий состав заработной платы:

) Оклад - определяется предприятием. В НИ ТПУ оклады распределены в соответствии с занимаемыми должностями. Базовый оклад З_б определяется исходя из размеров окладов, определенных штатным расписанием предприятия.

) Стимулирующие выплаты - устанавливаются руководителем подразделений за эффективный труд, выполнение дополнительных обязанностей и т.д.

) Иные выплаты; районный коэффициент.

Найдем основную заработную плату за период с февраля по май 2015 года для руководителя:

 руб.

156 815,30 руб.

Расчет основной заработной платы приведен в таблице 20.

Таблица 20 - Расчёт основной заработной платы с февраля по май

Отчисления на социальные нужды включают в себя страховые взносы во внебюджетные фонды.

где k_внеб - коэффициент отчислений на уплату во внебюджетные фонды (пенсионный фонд, фонд обязательного медицинского страхования и пр.), равный 30,5%.

Таблица 21 - Страховые взносы

В процессе расчета бюджета научного исследования, планируемые затраты следует сгруппировать по статьям, представленным в таблице 22.

Таблица 22 - Группировка затрат по статьям

Итого планируемые затраты для расчета бюджетного научного исследования составили 701 621,49 рублей.

7.4.3 Риски проекта

Из нескольких базовых вариантов организационных структур, использующихся в практике, была выбрана проектная, которую можно изобразить следующим образом:

Рисунок 27 - Организационная структура проекта

На пути реализации проекта могут возникнуть разного рода риски, представляющие опасность того, что поставленные цели проекта могут быть не достигнуты полностью или частично. Полностью избежать риска практически невозможно, но снизить их угрозу можно, уменьшая действие неблагоприятных факторов. Возможные риски представлены в таблице 23.

Таблица 23 - Реестр рисков

. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ПРИ ВНУТРЕННЕЙ И ВНЕШНЕЙ ДИАГНОСТИКЕ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, ПРОЛОЖЕННЫХ НА УЧАСТКАХ С МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫМ ГРУНТОМ

Социальная ответственность <http://www.psychologos.ru/articles/view/socialnaya_otvetstvennost> - ответственность за данные людям обещания, и непосредственно перед самими людьми. Ответственность организации, учитывающая все интересы и занятия коллектива и работников[37]. Предприятие самостоятельно принимает решение по дополнительным мерам по улучшению условий жизни и работы своих подчиненных и их родственников.

Магистральный трубопровод, проложенный на участках с многолетнемерзлыми грунтами подвержен дополнительным физическим и механическим нагрузкам, вследствие оттаивания грунта. Этот фактор повышает степень возникновения аварий и дополнительных разрушений (например, коррозия) на трубопроводе.

Трубопроводы, контактирующие с многолетнемерзлыми грунтами, расположены в основном в северных районах Российской Федерации, в которых температура окружающей среды в зимнее время может опускаться до - 40 градусов, а летом не превышать + 20 градусов. При большой влажности и порывистых ветрах, работа на открытом воздухе в зимнее время становится очень трудна.

8.1    Профессиональная социальная безопасность

Для анализа опасных и вредных факторов при выполнении работ при диагностировании трубопровода на участках контакта с многолетнемерзлыми грунтами составим таблицу. С ее помощью появится целостное представление обо всех выявленных факторах (опасных и вредных) на рабочем месте.

Опасные и вредные факторы при сооружении нефтепровода на участках контакта с многолетнемерзлыми грунтами, а так же их систематизации в нормативной документации представлена в таблице 24.

Таблица 24 ̶ Основные элементы производственного процесса, формирующие опасные и вредные факторы при выполнении работ при диагностировании трубопровода на открытом воздухе

8.1.1 Анализ вредных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению

1.      Отклонение показателей климата на открытом воздухе

Работы при диагностике трубопровода и его ремонту на участках контакта с многолетнемерзлыми грунтами производят в зимнее время года, когда грунт находится в мерзлом состоянии. Производство работ в летнее время, из-за оттаивания грунта, делает проезд и движение техники невозможным.

Так как география распространения многолетнемерзлых грунтов достаточно широкая (Западная Сибирь, Дальний Восток), то и температурный режим будет везде разнообразным. Можно отметить лишь то, что температура окружающего воздуха зимой может опускаться местами и до - 40⁰.

Резкие изменения температуры окружающей среды, да и просто работа в условиях пониженных температур несет отрицательное влияние на здоровье человека. Двигательная активность работника обеспечивается всеми жизненными процессами в теле человека. Энергии на преобразование теплообмена используется больше, чем на выполнение самой работы. Нарушение баланса тепла может привести к перегреву либо, наоборот, к переохлаждению человека. Это приводит к нарушению в работе, снижению активности и т.д.

Организации, работники которых трудятся на открытом воздухе, обязаны придерживаться ряда ограничений по температурным режимам. Температурные режимы, при которых приостанавливаются работы на открытом воздухе показаны в таблице 25.

Таблица 25  ̶ температурный режим, при котором приостанавливаются работы на открытом воздухе [38]

Работники, которые трудятся на открытом воздухе при низких температурах рискуют получить следующие травмы:

·        переохлаждение организма (гипотермии);

·        обморожение (руки, пальцы, нос).

Для профилактики обморожений работники должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты, в которые входит комплект утепленной одежды. Комплект одежды включает: куртку (телогрейку); ватные штаны; свитер; головной убор (шапка); перчатки; обувь.

Одежда должна соответствовать всем требованиям, подходить по размеру и не сковывать движения. Современная спецодежда изготавливается из качественных утеплителей: тинуслейт, синтепон, холофайбер. Для удобства работника, одежда оснащается дополнительными эргономичными деталями: капюшон, функциональные карманы. В ветряную погоду работники должны быть обеспечены средствами защиты лица (специальными масками) [39].

Помимо одежды к работам должны допускаться работники с хорошей физической формой, и годные по здоровью. Доставка людей к рабочему месту осуществляется в специальных автомобилях, с системой отопления салона.

.        Превышение уровней шума и вибрации

При диагностике трубопровдов используются машины и оборудование: экскаваторы, бульдозеры, и т.д. Они сопровождаются огромным количеством звуков, которые, при долгосрочном воздействии на человека, могут принести вред слуху и дискомфорт. Следствием продолжительного воздействия шума на человека являются развитие такие заболевания как шумовая болезнь, снижение слуховой чувствительности, изменение функций пищеварения, сердечно-сосудистая недостаточность.

Допустимый уровень звука при работе на производстве зависят от тяжести труда. Максимальный уровень шума при работе с инструментом согласно Федеральному закону от 30.03.1999 N 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» не должен превышать 80 дБА[41].

Для снижения воздействия шума на человека работники оснащаются специальными средствами защиты  ̶ наушниками или вкладышами. Все инструменты, которыми производятся работы, проходят тестирование на уровень шума, и допускаются к работе с виброзащитой или глушителем. Работа должна проходить с небольшими перерывами для снижения воздействия вибрации и шума на человека.

При повышенном уровне вибрации у человека наблюдается повышение утомляемости, увеличение времени зрительной реакции, нарушение опорно-двигательного аппарата.

При изучении действия вибрации на организм человека нужно учитывать, что колебательные процессы присущи живому организму, прежде всего потому, что они в нем постоянно протекают. Внутренние органы можно рассматривать как колебательные системы с упругими связями. Их собственные частоты лежат в диапазоне 3-6 Гц. При воздействии на человека внешних колебаний таких частот происходит возникновение резонансных явлений во внутренних органах, способных вызвать травмы, разрыв артерий, летальный исход. Собственные частоты колебаний тела в положении лежа составляют 3 - 6 Гц, стоя - 5-12 Гц, грудной клетки - 5 - 8 Гц. Воздействие на человека вибраций таких частот угнетает центральную нервную систему, вызывая чувство тревоги и страха.

Воздействие производственной вибрации на человека вызывает изменения как физиологического, так и функционального состояния организма человека. Изменения в функциональном состоянии организма проявляются в повышении утомляемости, увеличении времени двигательной и зрительной реакции, нарушении вестибулярных реакций и координации движений. Все это ведет к снижению производительности труда. Изменения в физиологическом состоянии организма - в развитии нервных заболеваний, нарушении функций сердечно-сосудистой системы, нарушении функций опорно-двигательного аппарата, поражении мышечных тканей и суставов, нарушении функций органов внутренней секреции. Все это приводит к возникновению вибрационной болезни.

Вредность вибрации усугубляется одновременным воздействием на работающих пониженной температуры воздуха рабочей зоны (в условиях крайнего севера температура воздуха может понижаться до -40 градусов по цельсию), повышенного уровня шума, охлаждения рук рабочего при работе с ручными машинами, запыленности воздуха, неудобной позы.

Основу гигиенического нормирования вибрации составляют критерии здоровья человека при воздействии на него вибрации с учетом напряженности и тяжести труда. Основная цель нормирования вибрации на рабочих местах - это установление допустимых значений характеристик вибрации, которые при ежедневном систематическом воздействии в течение всего рабочего дня и многих лет не могут вызвать существенных заболеваний организма человека и не мешают его нормальной трудовой деятельности[40].

Основным документом, регламентирующим уровень вибрации на рабочих местах, является СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

К способам борьбы с вибрацией относятся:

·        снижение вибрации в источнике (улучшение конструкции машин, статическая и динамическая балансировка вращающихся частей машин);

·        виброгашение (увеличение эффективной массы путем присоединения машины к фундаменту);

·        виброизоляция (применение виброизоляторов пружинных, гидравлических, пневматических, резиновых);

·        вибродемпфирование (применение материалов с большим внутренним трением);

·        применение индивидуальных средств защиты (виброзащитные обувь, перчатки со специальными упруго-демпфирующими элементами, поглощающими вибрацию)[41].

3.      Тяжесть и напряженность физического труда

Сооружение нефтепроводов требует от работника огромных трудовых затрат. Трубопроводы очень часто расположены далеко от населенных пунктов и работникам приходится ездить в командировки. Нахождение вне дома, плюс тяжелый труд сказываются на эмоциональном состоянии работника и может привести к заболеваниям.

Для недопущения заболеваний людей при напряженном труде, организации должны придерживаться ряда требований:

·        обеспечить людям 8-ми часовой рабочий день;

·        обеденный перерыв;

·        комфортные условия проживания;

·        небольшие перерывы между рабочим процессом;

·        своевременная заработная плата.

При соблюдении этих правил, риск возникновения недомоганий из-за тяжести труда минимален.

4.      Загазованность

Загазованность воздуха, вызванная утечкой газа в рабочих помещениях, может вызвать отравление людей. Образование газовоздушной смеси в газопроводах может быть причиной сильных взрывов.

Загазованность воздуха проверяют с помощью переносных приборов - газоиндикаторов, называемых также газоопределителями. Обычно они предназначены для определения содержания в воздухе одного-двух газов. В основу действия переносных газоиндикаторов положены различные физические явления или химические реакции, возникающие при появлении газа в контролируемом воздухе.

Для контроля загазованности воздушной среды в производственных помещениях, рабочей зоне открытых площадочных сооружений должны быть предусмотрены средства автоматического непрерывного газового контроля с сигнализацией, срабатывающей при достижении предельно допустимых величин и с выдачей сигналов в систему управления технологическим процессом и противоаварийной защиты. При этом все случаи загазованности должны регистрировать приборы с автоматической записью и должны быть задокументированы.

Места установки и количество датчиков или пробоотборных устройств анализаторов необходимо определять в проектной документации/документации с учетом требований нормативных технических документов по размещению датчиков контроля загазованности.

8.1.2 Анализ опасных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению

Опасные производственные факторы  ̶ это факторы, которые могут привести к различным травмам работника[42].

.        Движущиеся машины и механизмы производственного оборудования (в т.ч. грузоподъемные)

Диагностирование трубопровода связано с работой тяжелой техники: экскаваторов, бульдозеров. Движущиеся части этой техники (ковш экскаватора, отвал бульдозера) при невнимательном отношении могут привести к травмам. Отсутствие защитных средств приводит к ушибам, переломам и вывихам различных частей тела человека.

Работник, при движении техники в зоне проведения работ, обязан носить головной убор (каску). Находиться в зоне работы техники недопустимо. По полосе движения техники и подвижного оборудования должны находится предупреждающие таблички, которые информируют об опасности.

.        Электрический ток

Один из опасных факторов производства, который не предупреждает о своем наличии (нет явных признаков таких как: запах, свечение и т.д.)  ̶ это электрический ток. Источником электрического тока при ремонте или монтаже нефтепровода является передвижная электростанция, или подключение к трансформаторным станциям.

Опасность электрического тока возникает при ряде нарушений [43]:

-       нарушение изоляции проводов;

-       неправильное или отсутствие заземления;

-       обрыв проводки.

Для человека травмоопасным значением силы электрического тока является 0,15 Ампер, или переменное и постоянное напряжение больше 36 Вольт. Поражения от действия электрического тока могут быть разными: от мелких и крупных ожогов кожного покрова, до сокращения мышц сердца, что приводит к его остановке. Различают несколько видов электрических ожогов:

-       покраснение кожи;

-       образование на поверхности кожи пузырей и волдырей;

-       обугливание кожи.

Ожоговые раны очень долго затягиваются, а поражение 2/3 поверхности кожи всего тела, практически в 85% случаев приводит к летальному исходу.

Для предотвращения поражения человека от электрического тока при ремонте и монтаже нефтепроводов используют следующие средства защиты:

−       коллективные средства электрозащиты, в которые входят: оснащение всех опасных электроприборов специальными предупредительными табличками; оборудование электронными системами защиты; изоляция основных электроопасных узлов; контроль за состоянием электрических цепей, заземление и зануление приборов, работающих от электричества;

−       индивидуальные средства защиты, в которые входят: резиновые перчатки (электропоглащающие); диэлектрическая обувь; изолированные подставки под оборудование и т.д.

Для работы с элекроприборами допускаются люди специально обученные и имеющие удостоверение по электробезопасности.

.        Пожаро- и взрывоопасность

Источником пожара на трассе трубопровода может быть: электрическое оборудование, которое работает неправильно и в следствии нагрева происходит воспламенение; неправильное отношение к продуктам отходов (бутылкам и окуркам); искры от сварки и т.д. Взорваться в свою очередь может баллон с газом или кислородом, канистра с горючим материалом и т.д.

Последствия взаимодействия открытого огня и человека приводит к ожогам различных степеней у последнего, не исключение и летальный исход. Взрыв же для человека опасен, если он находится в эпицентре, но взрыв, как правило, сопровождается пожаром, поэтому опасность нельзя недооценивать.

Тушение пожара на трубопроводе производится специальными средствами пожаротушения: огнетушителями пеногонными типа ОП-10 или ОУ-10, стволы с водой, сухой песок. При возгорании газа применение пенных огнетушителей малоэффективно, поэтому рекомендуется применять углекислотные огнетушители типа ОУ-1, ОУ-3. Для постоянного контроля, на пожароопасных работах дежурит пожарный экипаж. Для предотвращения небольшого очага возгорания подойдут подручные средства: асбестовые одеяла, вода[44].

Постоянный мониторинг и внимательное отношение к работе в пожароопасной зоне позволяет избегать возгораний и взрывов.

8.2    Экологическая безопасность

Трубопроводы, проложенные на участках многолетнемерзлых грунтов, как и другие сооружения, создаваемые человеком, оказывают определенное влияние на окружающую среду в течение всего их жизненного цикла. Все вредные воздействия и методы по борьбе с ними можно свести в одну обобщающую таблицу.

Таблица 26 - Вредные воздействия на окружающую среду и природоохранные мероприятия

Деградационные воздействия на окружающую среду могут проявляться на стадиях разведки, строительства и эксплуатации нефтепроводов, что ухудшает условия жизни и работы человека и состояние окружающей среды.

Диагностирование трубопроводов является как поверхностным, так и глубинным источником воздействия на геологическую среду. В горных породах нарушается природное равновесие, что приводит к изменению напряженного состояния массива пород и может вызвать деформацию свай, опор, коррозию трубопровода. Существенным аспектом является влияние физико-механических свойств пород, при изменении его температуры вплоть до частичного оттаивания на устойчивость надземного нефтепровода.

В период диагностирования развития стресс-коррозионных дефектов основными факторами, негативно влияющими на состояние окружающей среды являются:

·        изъятие земель из хозяйственного использования в краткосрочное и долгосрочное использование;

·        механическое нарушение целостности почвенного и растительного покровов;

·        изъятие из природных источников водных ресурсов;

·        нарушение температурного режима грунтов;

·        загрязнение атмосферного воздуха оборудованием, являющимся источником выбросов загрязняющих веществ;

·        образование различных отходов, требующих захоронения или утилизации.

Основными источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и образования отходов при диагностировании трубопроводов являются машины и механизмы, имеющие в качестве привода двигатели внутреннего сгорания, дизельные электростанции, котельные установки. Механическое нарушение почв происходит при планировке площадки и при осуществлении непосредственно строительных или ремонтных работ. Последствия этих нарушений ликвидируются в обязательном порядке при рекультивации строительной площадки.

Для снижения техногенного воздействия на многолетнемерзлые грунты необходимо обеспечить максимальное сохранение их естественных мерзлотно-геологических условий. Выполнение данного требования предотвращает необратимые изменения геологической среды и связанного с этим прогрессирующего развития негативных криогенных процессов. Для снижения техногенной нагрузки при диагностировании следует выполнять определенные правила.

Основными принципами этих правил являются:

·        снижение тепловых нагрузок на приповерхностный слой грунтов естественного залегания;

·        минимизация площадей осваиваемой территории;

·        недопущение нарушений естественных природных условий вне границ застроенной территории;

·        соблюдение природоохранных норм и правил, технологии рекультивации нарушенных земель.

Реализация вышеперечисленных принципов достигается за счет проведения следующих мероприятий:

·        возведение всех проектируемых сооружений и газо- и нефтепроводов по первому принципу строительства, т.е. с сохранением грунтов в их естественном мерзлом состоянии;

·        диагностирование трубопроводов производить только на предварительно подготовленной территории;

·        движение автотранспорта и другой техники осуществлять только по дорогам и зимникам.

Для обеспечения экологической безопасности в зоне возможного оттаивания многолетнемерзлых грунтов на всех этапах его существования должен осуществляться производственный экологический мониторинг, что позволит контролировать поведение мерзлого грунта и на этой основе осуществлять природно-охранные мероприятия.

Общими требованиями к организации экологического мониторинга являются:

·        выполнение наблюдений в зоне расположения трубопровода на участках с многолетнемерзлым грунтом;

·        ведение мониторинга в зависимости от условий природной среды и особенностей объекта;

·        выполнение инженерно-экологических исследований и наблюдений;

·        обработка полученной при мониторинге информации путем проведения исследований, анализов;

·        исследование химического состава, механических свойств металлов и сварных соединений и их структуры (при необходимости)

·        ведение единой базы данных по наблюдаемым объектам.

Результаты мониторинга используются в целях контроля соответствия состояния окружающей среды по экологическим нормативам.

8.3    Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Причины возникновения чрезвычайных ситуаций на трассе трубопровода могут быть разнообразны: лесные пожары, аварии, ошибки персонала, старение оборудования, удар молнии, а так же природные процессы, связанные с изменением свойств и структуры грунта.

Наиболее опасной чрезвычайной ситуацией на трубопроводе, проложенном на Крайнем Севере, является нарушение целостности мерзлого грунта и изменение его свойств. В грунте могут образоваться такие опасные природные процессы, как солифлюкция, протаивание, термокарст. Эти явления приводят к сильному изменению состояния грунта, его оттаиванию и, как следствие, породы становятся не устойчивыми и не способными выдерживать какие либо нагрузки, а так же приводит к сильной коррозии металла.

При разрушении трубопровода коррозией или водородом работники обязаны обеспечить все необходимые мероприятия для снижения последствий разрушения. В перечень мероприятий входит [52]:

·        диагностика и анализ разрушения и его опасности;

·        применение электрозащиты подземных металлических сооружений;

·        воздействие на окружающую среду с целью снижения ее агрессивности;

·        использование коррозионно-стойких материалов;

·        изоляция поверхности сооружения от контакта с внешней агрессивной средой.

8.4    Законодательное регулирование проектных решений

Компании, которые занимаются транспортировкой нефти и газа по магистральным трубопроводам обязаны обеспечивать своих работников всеми материальными и социальными благами в соответствии с «Трудовым кодексом Российской Федерации от 30.12.2001 №197-ФЗ»[45].

В соответствии со статьей «Право работника на труд в условиях, отвечающих требованиям охраны труда» работник имеет право на:

·        рабочее место;

·        своевременную оплату;

·        социальное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний;

·        получение достоверной информации от работодателя об условиях и охране труда;

·        отказ от выполнения работ в случае опасности для жизни;

·        обеспечение средствами индивидуальной защиты;

·        обучение за счет работодателя;

·        медицинский осмотр и т.д;

Трубопроводы, контактирующие с многолетнемерзлыми грунтами в основном расположены в северной части страны. Работники, которые трудятся в условиях крайнего севера, имеют дополнительные льготы в соответствии с законом РФ от 19.02.1993 N 4520-1 «О государственных гарантиях и компенсациях для лиц, работающих и проживающих в районах Крайнего Севера и приравненных к ним местностях»[46].

Одной из основных льгот, предоставляемых данной категории работников, является районный коэффициент. Согласно ст. 315 ТК РФ[47] оплата труда в районах Крайнего Севера и приравненных к ним местностях осуществляется с применением районных коэффициентов и процентных надбавок к заработной плате.

Кроме того, коэффициент начисляется на надбавки и доплаты к тарифным ставкам (должностным окладам) и компенсационные выплаты, связанные с режимом работы и условиями труда, к которым относятся надбавки[48]:

·        за классность, звание по профессии, непрерывный стаж работы по специальности и т.д.;

·        должностным лицам и гражданам, допущенным к государственной тайне;

·        за выслугу лет (непрерывную работу), а также вознаграждение за выслугу лет, выплачиваемое ежеквартально или единовременно;

·        по итогам работы за год;

·        за условия труда при работе в ночное время, сменную работу, за совмещение профессий (должностей).

При этом в состав заработка, на который начисляется районный коэффициент, не включаются: процентные надбавки к заработной плате за работу в районах Крайнего Севера и приравненных к ним местностях, а также в южных районах Восточной Сибири и Дальнего Востока; все виды выплат по среднему заработку (отпускные, оплата обучения работников, направленных на профессиональную подготовку, повышение квалификации или обучение вторым профессиям, и др.); материальная помощь; единовременные поощрительные выплаты, не предусмотренные системой оплаты труда организации

Северянам также должна выплачиваться процентная надбавка к заработной плате. В отличие от районного коэффициента при выплате надбавок необходимо учитывать стаж работы в данных районах или местностях. Размер процентной надбавки и порядок ее выплаты (как и районный коэффициент) устанавливаются Правительством РФ (ст. 317 ТК РФ, ст. 11 Закона N 4520-1)[49].

Статья 116 ТК РФ устанавливает северянам ежегодные дополнительные оплачиваемые отпуска. При этом работодатели с учетом своих производственных и финансовых возможностей могут самостоятельно устанавливать для работников дополнительные отпуска, порядок и условия предоставления которых, определяются коллективными договорами или локальными нормативными актами, которые принимаются с учетом мнения выборного органа первичной профсоюзной организации.

Кроме своих работников, нефтеперекачивающие организации точно так же, обязаны следить за негативным влиянием их деятельности на окружающую среду, и защищать население от чрезвычайных ситуаций. В основу управления положен закон РФ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера»[50].

Согласно [22] комплекс мероприятий по защите населения включает:

·        оповещение населения об опасности, его информирование о порядке действий в сложившихся чрезвычайных условиях;

·        эвакуационные мероприятия;

·        меры по инженерной защите населения;

·        меры радиационной и химической защиты;

·        медицинские мероприятия;

·        подготовку населения в области защиты от чрезвычайных ситуаций.

Трубопроводы относятся к опасным производственным объектам, поэтому организации, занимающиеся их эксплуатацией, подчиняются [51].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной выпускной квалификационной работе изучены основные теоретические и экспериментальные положения, являющиеся основой для технических решений при разработке новых методов технической диагностики систем электрохимической защиты подземных стальных трубопроводов, проложенных в нейтральных и слабощелочных грунтах. Внедрение новых методов в практику эксплуатации подземных катодно защищаемых трубопроводов внесет значительный вклад в повышение надежности трубопроводного парка страны. Предлагаемый критерий контроля режимов катодной защиты впервые позволяет с достаточной для практики точностью количественно определять остаточную скорость коррозии и время до появления стресс-коррозионных трещин при заданном режиме катодной защиты в диапазоне допустимых рабочих давлений транспортируемого продукта, что является решением крупной научной проблемы, имеющей важное практическое значение для повышения надежности эксплуатации трубопроводных систем транспорта нефти и газа.

Изучен процесс коррозионного разрушения трубной стали при различных внутренних напряжениях в зависимости от условий доставки кислорода к корродирующей поверхности, характеризуемой плотностью предельного тока по кислороду. Установлено, что плотность коррозионного тока в язвах с максимальной глубиной при внутренних напряжениях 0,95 предела текучести практически достигает плотности предельного тока кислорода (63-86%). В отсутствии внутренних напряжений плотность коррозионного тока в язвах с максимальной глубиной проникновения составляет 32 - 46% от плотности предельного тока по кислороду.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 5272-50, Коррозия металлов, Терминология.

.  Томашев Н. Д., Теория коррозии металлов, Металлугиздат, 1952.

3.      Акимов Г. В., Теория и методы исследования коррозии металлов, Изд. АН СССР, 1945.

.        Акимов Г. В., Основы учения о коррозии и защите металлов, 
Металлургиздат, 1946.

.        Клинов И. Я., Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы, Машгиз, 1954.

.        Бахвалов Г. Т. и Турковская А. В., Коррозия и защита металлов, Металлургиздат, 1947.

.        Притула В. А., Защита подземных трубопроводов от внешней 
коррозии, Гостоптехиздат, 1948.

.        Притула В. А., Катодная защита трубопроводов и резервуаров, Гостоптехиздат, 1950.

.        Спирин А. А., Кальман В. С., Салам-3аде М. М., Цекун Н. А., 
Методика электрических исследований коррозионного состония трубопроводов и кабелей, Азнефтеиздат, 1954.

.        Спирин А. А., Цекун Н. А., Салам-3аде М. М., Электрическая защита подземных металлических сооружений от коррозии, 
Азнефтеиздат, 1954.

.        Защита подземных металлических трубопроводов и кабелей 
от коррозии, Сборник под ред. В. Н. Милыитейна, Изд. Мин. 
ком. хоз. РСФСР, 1954.

.        Хижняков В.И. Коррозия трубной стали в дефектах изоляционного покрытия нефтепроводов центральной части Западной Сибири, Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности, М., ВНИИОЭНГ,1882, № 10.

.        Хижняков В.И. О саморегулировании катодной защиты подземных трубопроводов. . Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности, М., ВНИИОЭНГ, 1983, № 6.

.        Хижняков В.И., Гамза В.В., Обливанцев Ю.Н. Зонд и полевой полярограф для определения предельного тока кислорода при коррозии подземных трубопроводов. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности, М., ВНИИОЭНГ, 1984, № 4.

.        Хижняков В.И., Глазов Н.П., Налесник О.И. К оценке содержания кислорода в грунте по значению предельного тока по кислороду на платиновом электроде. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности, М.. ВНИИОЭНГ, 1978, № 2.

.        Хижняков В.И., Глазов Н.П., Налесник О.И. Математическая модель диффузии кислорода к поверхности подземного трубопровода. В сб. Теория и практика защиты от коррозии, Куйбышев, 1977.

.        Хижняков В.И., Глазов Н.П., Налесник О.И. Исследование процесса коррозии стальных образцов с поврежденной изоляцией в грунтах Томского Приобья. В сб. Прогрессивные материалы, технологии и оборудование для защиты изделий, металлоконструкций и сооружений от коррозии, Горький, 1983.

.        Хижняков В.И., Глазов Н.П., Налесник О.И. Исследование коррозии трубной стали во влажных грунтах Среднего Приобья. Коррозия и защита скважин, трубопроводов и морских сооружений в газовой промышленности, М., ВНИИОЭГазпром, 1982, № 4.

.        Хижняков В.И., Глазов Н.П., Налесник О.И. Об определении коэффициента диффузии кислорода в грунтах при коррозии подземных стальных сооружений. Коррозия и защита скважин, трубопроводов и морских сооружений в газовой промышленности, М., ВНИИОЭГазпром, 1983, № 3.

.        Хижняков В.И., Дмитриева Е.Н., Тропина Т.М. Распределение плотности тока катодной защиты в зависимости от доставки кислорода. - Методы исследования в химии и химической технологии: Материалы научно-практической конференции, Томск, 1986, с. 7 - 23. - Деп. в ОНИИТЭХИМ, г. Черкассы, 27.11.86, № 1397-ХП-86.

.        Хижняков В.И. Опыт коррозионного обследования магистральных нефтепроводов в условиях центральной части Западной Сибири. Трубопроводный транспорт нефти, М., 1992, № 6.

.        Хижняков В.И., Штин И.В. Анализ коррозионного состояния полости магистрального нефтепровода Александровское - Анжеро - Судженск. Трубопроводный транспорт нефти, М., 2000, № 4.

.        Хижняков В.И., Махрин В.И. Противокоррозионная защита резервуаров для хранения нефти. М., Трубопроводный транспорт нефти, М., 2003, № 3.

.        Хижняков В.И. Защита магистральных нефтепроводов от почвенной коррозии. . Трубопроводный транспорт нефти, М., 2004, № 12.

.        Хижняков В.И., Жилин А.В. Выбор режимов катодной защиты, исключающих стресс-коррозионное растрескивание подземных нефтегазопроводов. В сб. Экологические проблемы и тегногенная безопасность строительства, эксплуатации и реконструкции нефтегазопроводов. Новые технологии и материалы. Томск, 2005.

.        Хижняков В.И., Иванов Ю.А., Назаров Б.Ф. Переносной полевой прибор для определения остаточной скорости коррозии и степени наводороживания стенки нефтегазопроводов при различных режимах катодной защиты. В сб. Экологические проблемы и техногенная безопасность строительства, эксплуатации и реконструкции нефтегазопроводов. Новые технологии и материалы. Томск, 2005.

.        Хижняков В.И., Трофимова Е.В. Превышение тока катодной защиты над предельным по кислороду - фактор электролитического наводороживания трубных сталей. - В сб. Современные методы и технологии защиты от коррозии и износа, М. 2009, с. 8 - 9.

.        Хижняков В.И.Влияние режимов катодной защиты на степень подавления почвенной коррозии трубных сталей и на объем поглощенного при этом водорода. - Вестник Российской Академии Естественных Наук (Западно- сибирское отделение), 2009, вып. 11, с. 160 - 166.

.        Гост 12.0.003-74 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация

.        Гост 12.1.010-76 ССБТ. Взрывобезопасность.

.        Гост 12.1.011-78 Смеси взрывоопасные. Классификация и методы испытании

.        Гост 12.1.019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

.        Гост 12.1.003-83 Шум общие требования безопасности

.        ГОСТ 12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

.        ГОСТ 12.4.011-89 Система стандартов безопасности труда средства защиты работающих

.        Гост 12.1.004-91 Пожарная безопасность

37.    Электронный ресурс, <http://www.psychologos.ru/articles/view/socialnaya_otvetstvennost>;

.        Электронный ресурс, Соблюдение работодателями режима труда и отдыха работников, работающих в холодное время, <http://git11.rostrud.ru/razyasneniya-i-konsultatsii/soblyudenie-rabotodatelyami-rezhima-truda-i-otdykha-rabotnikov-rabotayushchikh-v-kholodnoe-vremya/14694.html>;

.        Методические рекомендации МР 2.2.7.2129-06 Режимы труда и отдыха работающих в холодное время на открытой территорииили в неотапливаемых помещениях;

40.    Электронный ресурс, <http://www.grandars.ru/shkola/bezopasnost-zhiznedeyatelnosti/proizvodstvennaya-vibraciya.html>;

.        Федеральный закон от 30.03.1999 N 52-ФЗ (ред. от 28.11.2015) «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»

.        Электронный ресурс, <http://www.grandars.ru/shkola/bezopasnost-zhiznedeyatelnosti/opasnye-proizvodstvennye-faktory.html>;

.        Электронный ресурс, Охрана труда и БЖД, Действие электрического тока на человека, <http://ohrana-bgd.narod.ru/prokat_32.html>;

.        Электронный ресурс, Первичные средства и стационарные установки для тушения пожаров, <http://www.0-1.ru/law/showdoc.asp?dp=ppbo-103-79&chp=17>;

.        «Трудовой кодекс Российской Федерации» от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред. от 30.12.2015);

46.    Закон РФ от 19.02.1993 N 4520-1 (ред. от 31.12.2014) «О государственных гарантиях и компенсациях для лиц, работающих и проживающих в районах Крайнего Севера и приравненных к ним местностях»;

47.    «Трудовой кодекс Российской Федерации» от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред. от 30.12.2015) Статья 315. Оплата труда;

48.    Электронный ресурс, Районный коэффициент и надбавка к заработной плате работников крайнего севера, http://www.profiz.ru/kr/8_2012/zarplata_sever/;

49.    Закон РФ от 19.02.1993 N 4520-1 (ред. от 31.12.2014) «О государственных гарантиях и компенсациях для лиц, работающих и проживающих в районах Крайнего Севера и приравненных к ним местностях»;

50.    Федеральный закон от 21.12.1994 N 68-ФЗ (ред. от 15.02.2016) «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера»;

51.    Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»

52.    Статейные данные. Обзор методов защиты трубопроводов от коррозии изоляционными покрытиями;

Приложение А

of Stress-Corrosion Crackingcorrosion cracking (SCC) is a term used to describe service failures in engineering materials that occur by slow, environmentally induced crack propagation. The observed crack propagation is the result of the combined and synergistic interaction of mechanical stress and corrosion reactions. Before SCC can be discussed in detail, we must clearly define the type of loading involved, the types of materials involved, the types of environments that cause SCC, and the nature of the interactions that result in this phenomenon. The term "stress-corrosion cracking" is frequently used to describe any type of environmentally induced or assisted crack propagation. However, this discussion will focus on the normal usage of the term as defined below.common misconception is that SCC is the result of stress concentration at corrosiongenerated surface flaws (as quantified by the stress-intensity factor, K); when a critical value of stress concentration, Kcnu is reached, mechanical fracture results. Although stress concentration does occur at such flaws, it does not exceed the critical value required to cause mechanical fracture of the material in an inert environment. Precorrosion followed by loading in an inert environment will not result in any significant crack propagation, while simultaneous environmental exposure and application of stress will cause time-dependent subcritical crack propagation. The term "synergy" is used to describe this process because the combined simultaneous interaction of mechanical and chemical forces results in crack propagation, whereas neither factor acting independently or alternately would result in the same effect. The exact nature of this interaction is the subject of numerous scientific investigations and will be covered in the section "Crack-Propagation Mechanisms" in this chapter.stresses required to cause SCC are small, usually below the macroscopic yield stress, and are tensile in nature. The stresses can be externally applied, but residual stresses often cause SCC failures. However, compressive residual stresses can be used to prevent this phenomenon. Static loading is usually considered to be responsible for SCC, while environmentally induced crack propagation due to cyclic loading is defined as corrosion fatigue. The boundary between these two classes of phenomena is vague, and corrosion fatigue is often considered to be a subset of SCC. However, because the environments that cause corrosion fatigue and SCC are not always the same, these two should be considered separate phenomena. The term "stress-corrosion cracking" is usually used to describe failures in metallic alloys. However, other classes of materials also exhibit delayed failure by environmentally induced crack propagation. Ceramics exhibit environmentally induced crack propagation and polymeric materials frequently exhibit craze cracking as a result of the interaction of applied stress and environmental reactions.mechanical properties of composites will degrade if exposure to the environment attacks the matrix, the reinforcing phase, or the matrix-to-reinforcement interface; if crack propagation results during static loading, this degradation is SCC. Until recently, it was thought that pure metals were immune to SCC, but it is now known that this is not true. Because considerably more research has been conducted on the SCC behavior of metallic alloys, the discussion in this chapter will focus on SCC of metals and their alloys. Environments that cause SCC are usually aqueous and can be either condensed layers of moisture or bulk solutions. SCC is alloy/environment specific; that is, it is frequency the result of a specific chemical species in the environment. For example, the SCC of copper alloys, traditionally referred to as season cracking, is usually due to the presence of ammonia in the environment, and chloride ions cause or exacerbate cracking in stainless steels and aluminum alloys. Also, an environment that causes SCC in one alloy may not cause it in another. Changing the temperature, the degree of aeration, and/or the concentration of ionic species may change an innocuous environment into one that causes SCC failure. Also, different heat treatments may make the same alloy either immune or susceptible. As a result, the list of all possible alloy/environment combinations that cause SCC is continually expanding, and the possibilities are virtually infinite. Some of the more commonly observed alloy/environment combinations that result in SCC are listed in Table 1.general, SCC is observed in alloy/environment combinations that result in the formation of a film on the metal surface. These films may be passivating layers, tarnish films, or dealloyed layers. In many cases, these films reduce the rate of general or uniform corrosion, making the alloy desirable for resistance to uniform corrosion in the environment. As a result, SCC is of greatest concern in corrosion-resistant alloys exposed to aggressive aqueous environments. Table 2 lists several alloy/environment combinations and the films that may form at the crack tip.Phenomenon of SCCcorrosion cracking is a delayed failure process. That is, cracks initiate and propagate at a slow rate (for example, 10^-9 to 10^-6 m/s) until the stresses in the remaining ligament of metal exceed the fracture strength. The sequence of events involved in the SCC process is usually divided into three stages:

·        Crack initiation and stage 1 propagation

·        Stage 2 or steady-state crack propagation

·        Stage 3 crack propagation or final failurecharacteristics of each of these stages will be discussed in greater detail below. First, however, the techniques used to measure SCC will be reviewed briefly. Stress-corrosion cracking experiments can be categorized as:

·        Tests on statically loaded smooth samples

·        Tests on statically loaded precracked samples

·        Tests using slowly straining sampleson statically loaded smooth samples are usually conducted at various fixed stress levels, and the time to failure of the sample in the environment is measured. Figure 1 illustrates the typical results obtained from this type of test. In Fig. 1, the logarithm of the measured time to failure, t_f, is plotted against the applied stress, a applied, and the time to failure can be seen to increase rapidly with decreasing stress; a threshold stress, σ, is determined where the time to failure approaches infinity. The total time to failure at a given stress consists of the time required for the formation of a crack (the incubation or initiation time, t_in, and the time of crack propagation, t_cp). These experiments can be used to determine the maximum stress that can be applied in service without SCC failure, to determine an inspection interval to confirm the absence of SCC crack propagation, or to evaluate the influence of metallurgical and environmental changes on SCC., the time required for crack initiation is strongly dependent on a wide variety of parameters, such as surface finish. The presence of flaws that concentrate stress or crevices that alter the environment may dramatically change the threshold stress or the crack-initiation time. The entire crack-initiation process is presently not well understood. Tests on statically loaded precracked samples are usually conducted with either a constant applied load or with a fixed crack opening displacement, and the actual rate or velocity of crack propagation, da/dt, is measured. The magnitude of the stress distribution at the crack tip (the mechanical driving force for crack propagation) is quantified by the stress-intensity factor, K, for the specific crack and loading geometry.a result, the crack-propagation rate, da/dt, is plotted versus K, as illustrated in Fig. 2. These tests can be configured such that K increases with crack length (constant applied load), decreases with increasing crack length (constant crack mouth opening displacement), or is approximately constant as the crack length changes (special tapered samples). Each type of test has its advantages and disadvantages. However, in service, most SCC failures occur under constant-load conditions, so that the stress intensity increases as the crack propagates. As a result, it is usually assumed in SCC discussions that the stress intensity is increasing with increasing crack length., three regions of crack-propagation rate versus stress-intensity level are found during crack-propagation experiments. These are identified according to increasing stress-intensity factor as stage 1,2, or 3 crack propagation (Fig. 2). No crack propagation is observed below some threshold stress-intensity level, K_ISCC. This threshold stress level is determined not only by the alloy but also by the environment and metallurgical condition of the alloy, and, presumably, this level corresponds to the minimum required stress level for synergistic interaction with the environment. At low stress-intensity levels (stage 1), the crack-propagation rate increases rapidly with the stress-intensity factor. At intermediate stress-intensity levels (stage 2), the crack-propagation rate approaches some constant velocity that is virtually independent of the mechanical driving force. This plateau velocity is characteristic of the alloy/environment combination and is the result of rate-limiting environmental processes such as mass transport of environmental species up the crack to the crack tip. In stage 3, the rate of crack propagation exceeds the plateau velocity as the stress-intensity level approaches the critical stress-intensity level for mechanical fracture in an inert environment, K_IC.Strain-Rate Testing. Stress-corrosion tests can also be conducted by slowly increasing the load or strain on either precracked or smooth samples. These tests are called constant-extension-rate tests, slow-strain-rate tests, or straining electrode tests. Usually, a tensile machine pulls a smooth sample that is exposed to the corrosive environment at a low crosshead speed (10^-5 to 10^-9 m/s). The strain to failure in the corrosive environment and the strain to failure in an inert environment can then be plotted against the strain rate, as shown in Fig. 3(a), or the ratio of these measurements can be plotted as shown in Fig. 3(b). The ratio of other tensile-property measurements, such as reduction in area and ultimate tensile strength, may be plotted. Frequently, this type of test is used to evaluate the influence of metallurgical variables, such as heat treatment, on SCC resistance. This type of experiment yields rapid comparisons. However, since the mechanical properties of the samples also vary with the metallurgical condition, such evaluations can become difficult.a result, it was proposed (Ref 13) that the environment-dependent property be plotted versus the inert-environment or environment-independent value of this property, as shown in Fig. 4. In this manner, the strength of the material in the environment, or the "situation-dependent strength", and the extent of any environmental effect can be visualized simultaneously. However, the application of these data to the prediction of actual inservice lifetimes is difficult and unreliable.of SCC Mechanismsdifferent mechanisms have been proposed to explain the synergistic stress-corrosion interactions that occur at the crack tip, and there may be more than one process that causes SCC. The proposed mechanisms can be classed into two basic categories: anodic mechanisms and cathodic mechanisms. That is, during corrosion, both anodic and cathodic reactions must occur, and the phenomena that result in crack propagation may be associated with either type. The most obvious anodic mechanism is that of simple active dissolution and removal of material from the crack tip. The most obvious cathodic mechanism is hydrogen evolution, absorption, diffusion, and embrittlement. However, a specific mechanism must be able to explain the actual crack-propagation rates, the fractographic evidence, and the mechanism of formation or nucleation of cracks.fracture includes normal fracture processes that are assumed to be stimulated or induced by one of the following interactions between the material and the environment:

·        Adsorption of environmental species

·        Surface reactions

·        Reactions in the metal ahead of the crack tip

·        Surface filmsof the proposed mechanical fracture mechanisms contain one or more of these processes as an essential step in the SCC process. Specific mechanisms differ in the processes assumed to be responsible for crack propagation and the way that environmental reactions combine to result in the actual fracture process.Parametersmechanisms that have been proposed for SCC require that certain processes or events occur in sequence for sustained crack propagation to be possible. These requirements explain the plateau region in which the rate of crack propagation is independent of the applied mechanical stress. That is, a sequence of chemical reactions and processes is required, and the rate-limiting step in this sequence of events determines the limiting rate or plateau velocity of crack propagation (until mechanical overload fracture starts contributing to the fracture process in stage 3). Figure 5 illustrates a crack tip in which crack propagation results from reactions in metal ahead of the propagating crack. This example was chosen because it maximizes the number of possible rate-limiting steps. Close examination of Fig. 5 reveals that potential rate-determining steps include:

·        Mass transport along the crack to or away from the crack tip

·        Reactions in the solution near the crack

·        Surface adsorption at or near the crack tip

·        Surface diffusion

·        Surface reactions

·        Absorption into the bulk

·        Bulk diffusion to the plastic zone ahead of the advancing crack

·        Chemical reactions in the bulk

·        The rate of interatomic bond rupturein the environment that modify the rate-determining step will have a dramatic influence on the rate of crack propagation, while alterations to factors not involved in the rate-determining step or steps will have little influence, if any. However, significantly retarding the rate of any one of the required steps in the sequence could make that step the rate-determining one. In aqueous solutions, the rate of adsorption and surface reactions is usually very fast compared to the rate of mass transport along the crack to the crack tip. As a result, bulk transport into this region or reactions in this region are frequently believed to be responsible for determining the steady-state crack-propagation rate or plateau velocity. In gaseous environments, surface reactions, surface diffusion, and adsorption may be rate limiting, as well as the rate of bulk transport to the crack tip. Several different environmental parameters are known to influence the rate of crack growth in aqueous solutions. These include, but are not limited to:

·        Temperature

·        Pressure

·        Solute species

·        Solute concentration and activity . pH

·        Electrochemical potential

·        Solution viscosity

·        Stirring or mixingany of these parameters may affect the rate of the rate-controlling steps, either accelerating or reducing the rate of crack propagation. Also, it may be possible to arrest or stimulate crack propagation by altering the rate of an environmental reaction. It is well known and generally accepted that the environment at occluded sites, such as crack tips, can differ significantly from the bulk solution. If an alteration to the bulk environment allows the formation of a critical SCC environment at crack nuclei, then crack propagation will result. If the bulk environment cannot maintain this local crack-tip environment, then crack propagation will stop. As a result, slight changes to the environment may have a dramatic influence on crack propagation, while dramatic changes may have only a slight influence. In addition to the environmental parameters listed above, stress-corrosion crack-propagation rates are influenced by:

·        The magnitude of the applied stress or the stress-intensity factor

·        The stress state, which includes (1) plane stress and (2) plane strain •

·        The loading mode at the crack tip (tension or torsion, for example)

·        Alloy composition, which includes (1) nominal composition, (2) exact composition (all constituents), and (3) impurity or tramp element composition

·        Metallurgical condition, which includes (1) strength level, (2) second phases present in the matrix and at the grain boundaries, (3) composition of phases, (4) grain size, (5) grain-boundary segregation, and (6) residual stresses

·        Crack geometry, which includes (1) length, width, and aspect ratio, and (2) crack opening and crack-tip closureFracture Featurescorrosion cracks can initiate and propagate with little outside evidence of corrosion and with no warning as catastrophic failure approaches. The cracks frequently initiate at surface flaws that either preexist or are formed during service by corrosion, wear, or other processes. The cracks then grow with little macroscopic evidence of mechanical deformation in metals and alloys that are normally quite ductile. Crack propagation can be either intergranular or trans- granular; sometimes, both types are observed on the same fracture surface.openings and the deformation associated with crack propagation may be so small that the cracks are virtually invisible except in special nondestructive examinations. As the stress intensity increases, the plastic deformation associated with crack propagation increases and the crack opening increases. When the final fracture region is approached, plastic deformation can be appreciable, because corrosionresistant alloys are frequently quite ductile.of Crack-Initiation ProcessesInitiation at Surface Discontinuitiescorrosion cracking frequently initiates at preexisting or corrosion-induced surface features. These features may include grooves, laps, or burrs caused by fabrication processes. Examples of such features are shown in Fig. 6; these were produced during grinding in the preparation of a joint for welding. The feature shown in Fig. 6(a) is a lap, which is subsequently recrystallized during welding and could then act as a crevice at which deleterious anions or cations concentrate. The highly sensitized recrystallized material could also more readily become the site of crack initiation by intergranular corrosion. A coldworked layer and surface burrs, shown in Fig. 6(b), can also assist crack initiation.Initiation at Corrosion Pits. Stresscorrosion cracks can also initiate at pits that form during exposure to the service environment (Fig. 7) or during cleaning operations, such as pickling of type 304 stainless steel before fabrication. Pits can form at inclusions that intersect the free surface or by a breakdown in the protective film. In electrochemical terms, pits form when the potential exceeds the pitting potential. It has been shown that the SCC potential and pitting potential were identical for steel in nitrite solutions.transition between pitting and cracking depends on the same parameters that control SCC, that is, the electrochemistry at the base of the pit, pit geometry, chemistry of the material, and stress or strain rate at the base of the pit. Adetailed description of the relationship between these parameters and crack initiation has not been developed because of the difficulty in measuring crack initiation. Methods for measuring short surface cracks are under development, but are limited to detecting cracks that are beyond the initiation stage. The geometry of apit is important in determining the stress and strain rate at its base. Generally, the aspect ratio between the penetration and the lateral corrosion of a pit must be greater than about 10 before a pit acts as a crackinitiation site. A penetration to lateral corrosion ratio of 1 corresponds to uniform corrosion, and a ratio of about 1000 is generally observed for a growing stress-corrosion crack. As in the ease of a growing crack, the pit walls must exhibit some passive-film-forming capability in order for the corrosion ratio to exceed 1. A change in the corrosive environment and potential within a pit may also be necessary for the pit to act as a crack initiator. Pits can act as occluded cells similar to cracks and crevices, although in general their volume is not as restricted. There are a number of examples in which stresscorrosion cracks initiated at the base of a pit by intergranylar corrosion. In these circumstances, the grain-boundary chemistry and the pit chemistry were such that intergranular corrosion was favored. Crack propagation was also by intergranular SCC in these cases. Although the local stresses and strain rates at the base of the pit play a role in SCC initiation, there are examples of preexisting pits that did not initiate stress-corrosion cracks.observation has led to the conclusion mat the electrochemistry of the pit is more important than the local stress or strain rate. A preexisting pit may not develop the same local electrochemistry as one grown during service, because the development of a concentration cell depends on the presence of an actively corroding tip that establishes the anion and cation current flows. Similarly, an inability to reinitiate crack growth in samples in which active growth was occurring before the samples were removed from solution, rinsed, dried, and reinserted into solution also suggests that the local chemistry is very important. Crack Initiation by Intergranular Corrosion or Slip Dissolution.corrosion crack initiation can also occur in the absence of pitting by intergranular or slip-dissolution processes. Intergranular corrosion-initiated SCC requires that the local grain-boundary chemistry differ from the bulk chemistry. This condition occurs in sensitized austenitic stainless steels or with the segregation of impurities such as phosphorus, sulfur, or silicon in a variety of materials. Slip-dissolu tion-initiated SCC results from local corrosion at emerging slip planes and occurs primarily in lowstacking-fault materials.processes of crack initiation and propagation by the slip-dissolution process are in fact very similar. Crack initiation can be thought of as occurring in several stages, including the first few atomic layers that fail due to the transition from shortcrack to long-crack behavior. Evidence obtained by electrochemical and acoustic-emission monitoring of crack initiation in austenitic stainless steel suggests that the process occurs by the initiation of multiple short cracks prior to the propagation of a single dominant crack.of the initiated cracks occurs because of variations in grain-boundary sensitization, crack angle, electrochemistry, and so on, with cracks being arrested after they grow about one grain diameter. Details of the conditions required for a single dominant crack to propagate have not been fully evaluated, but most likely it is a statistical process where there is a finite probability for a crack to find a path that does not retard its growth. Another concept suggested by Parkins for gas pipeline SCC initiation involves crack coalescence. It has been suggested that crack initiation in gas pipeline steels occurs by the following steps:

·        Penetration of ground water to the pipeline surface and generation of a critical SCC environment

·        Initially rapid formation of multiple cracks, the velocity decreasing with time to a constant value

·        A period of constant crack-growth velocity

·        Conventional stages 1,2, and 3 as described by single-crack behavior, during which time crack coalescence leads to final fracture

© 2003 - 2022 «Библиофонд»

Обратная связь

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности

Полная версия

Помощь по учебным работам

Консультация по курсовой работе

Консультация по дипломной работе ВКР

Консультация по реферату

Консультация по отчетам о практике