Газовая Промышленность 6.2023

Научная статья

УДК 539.4::622.691.4
(UDK 539.4::622.691.4)

Для получения доступа к статьям

Авторизуйтесь

СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ (CONSTRUCTION AND OIL-AND-GAS PIPELINES’ OPERATION)

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К РАСЧЕТУ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ, СООРУЖАЕМЫХ ИЗ ТРУБ ВЫСОКИХ КЛАССОВ ПРОЧНОСТИ

(COMPARATIVE STUDY OF WALL THICKNESS CALCULATION PRACTICES FOR MAIN GAS PIPELINES BUILT FROM HIGH GRADE PIPES)

Научно-техническое развитие газовой отрасли в России предполагает постоянный поиск и внедрение в процессы проектирования, строительства и эксплуатации газопроводов современных материалов, оборудования и технологий. Одно из важнейших направлений в этой области – производство и использование материалов с улучшенными прочностными характеристиками.
В работе рассматривается влияние повышения класса прочности стальных труб, используемых для магистральных газопроводов в России, на расчетные значения толщины стенки. Несмотря на то что одна из задач внедрения такой продукции заключается в снижении металлоемкости сооружений, в отечественной практике трубопроводного строительства наблюдается обратная ситуация. Самым значимым фактором возникновения подобного явления служит используемая в методологии расчета прочности трубопроводов система коэффициентов надежности, установленная более 60 лет назад.
В статье выполнен вариантный анализ возможных значений толщины стенки перспективных магистральных газопроводов в России и показано, что существует несколько альтернативных подходов к определению расчетной толщины, которые позволяют существенно уменьшить данный параметр за счет обновления нормативной базы. При этом напряженное состояние трубопровода будет обеспечено с коэффициентом запаса, полностью соответствующим мировой практике строительства. Предложены подходы к модернизации методологии расчета толщины стенки для магистральных газопроводов в России, которые могут дать значительный экономический эффект без понижения уровня надежности и безопасности таких объектов.

Scientific and technological development of the gas industry in Russia calls for a continuous search for and introduction of advanced materials, equipment, and processes into the gas pipeline engineering, construction, and operation. One of the most important areas in this activity is the production and use of materials with improved strength specifications.
This article examines how increasing the strength class of steel pipes for main gas pipelines in Russia can change the design wall thickness. The article shows that although one of the objectives of introducing such pipes is to reduce the amount of steel consumed, it is quite the opposite in the pipeline construction in Russia. The most important cause of this is the safety margin system used in the pipe strength analysis method, which was introduced more than 60 years ago.
The article considers options for the potential wall thicknesses for future main gas pipelines in Russia and shows that there exist a number of alternative scenarios to calculate the design thickness that can significantly reduce the same by updating applicable codes and standards. And pipeline stress will be provided with a safety margin fully consistent with global construction practices. This article provides suggestions on how update the wall thickness sizing method for main gas pipelines in Russia, which can provide significant economic benefits without compromising the reliability and safety of such facilities.

МАГИСТРАЛЬНЫЙ ГАЗОПРОВОД, ТОЛЩИНА СТЕНКИ, КЛАСС ПРОЧНОСТИ, ТРУБНАЯ ПРОДУКЦИЯ, РАСЧЕТНАЯ МЕТОДИКА

MAIN GAS PIPELINE, WALL THICKNESS, PIPE GRADE, PIPE, ANALYSIS METHOD

И.А. Леонович, к.т.н., доц., ФГАОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия), leonovich.i@gubkin.ru

Г.Г. Васильев, д.т.н., проф., ФГАОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина», srgnp@gubkin.ru

I.A. Leonovich, PhD in Engineering, Associate Professor, National University of Oil and Gas “Gubkin University” (Moscow, Russia), leonovich.i@gubkin.ru

G.G. Vasiliev, DSc in Engineering, Professor, National University of Oil and Gas “Gubkin University”, srgnp@gubkin.ru

На Загорском трубном заводе освоены технологии производства труб класса прочности К80 (Х100) // МЕТАЛЛ LIFE: сайт. URL: https://metall.life/news/4765 (дата обращения: 27.05.2023).

Завершена разработка проекта первой очереди гигантского трубопроводного комплекса «Газовый Ямал» // Neftegaz.RU: портал. URL: https://neftegaz.ru/news/transport-and-storage/280503-zavershena-razrabotka-proekta-pervoy-ocheredi-gigantskogo-truboprovodnogokompleksa-gazovyy-yamal/ (дата обращения: 27.05.2023).

Васильев Г.Г., Леонович И.А. Ретроспективный анализ методологии прочностных расчетов магистральных трубопроводов // Газовая промышленность. 2019. № 7 (787). С. 78–86.

Недзвецкий М.Ю., Арабей А.Б., Ментюков К.Ю. и др. Освоение производства труб большого диаметра класса прочности К80 (Х100) в России // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2020. № 2 (44). С. 22–28.

Недзвецкий М.Ю., Арабей А.Б., Егоров В.А. Новые перспективные виды трубной продукции из высокопрочных (К80, Х100), плакированных и криогенных сталей // Газовая промышленность. 2021. № S3 (823). С. 40–45.

Marchesani F., Donati E., Spinelli C.M., et al. The TAP project // Super high strength steels: Proceedings of the 1st International Conference. Milan, Italy: Associazione Italiana di Metallurgia, 2005. URL: https://www.phase-trans.msm.cam.ac.uk/2005/LINK/186.pdf (дата обращения: 27.05.2023).

Hillenbrand H.G., Kalwa C., Liessem A. Technological solutions for high strength gas pipeline // Super high strength steels: Proceedings of the 1st International Conference. Milan, Italy: Associazione Italiana di Metallurgia, 2005. URL: https://www.phase-trans.msm.cam.ac.uk/2005/LINK/174.pdf (дата обращения: 27.05.2023).

Barsanti L., Mannucci G., Hillenbrand H.G., et al. Possible use of new materials for high pressure linepipe construction: An opening on X100 grade steel // Proceedings of the 4th International Pipeline Conference. New York, NY, USA: ASME, 2002. P. 287–298. DOI: 10.1115/IPC2002-27089.

Belato Rosado D., De Waele W., Vanderschueren D., Hertelé S. Latest developments in mechanical properties and metallurgical features of high strength line pipe steels // Proceedings of the 5th International Conference on Sustainable Construction and Design / ed. by J. Van Wittenberghe. Ghent, Belgium: Ghent University, Laboratory Soete, 2013. Article ID 3219348. DOI: 10.13140/2.1.4498.5287.

Glover A., Zhou J., Suzuki N., Ishikawa N. The application of X100 to gas pipeline projects // Proceedings of the International Symposium on Microalloyed Steels for the Oil and Gas Industry / ed. by W.J. Fazackerley, et al. Pittsburgh, PA, USA: TMS, 2007. P. 367–384.

Wang K., Luo J., Hui W., et al. Application of 0.8 design factor in China gas pipeline // Mater. Sci. Forum. 2019. Vol. 944. P. 965–974. DOI: 10.4028/ www.scientific.net/MSF.944.965.

Hopkins P. High design factor pipelines: Integrity issues // The Journal of Pipeline Integrity. 2005. Vol. 2. P. 69–97.

Millwood N., Johnson J., Hudson M., Armstrong K. Construction of the X100 operational trial pipeline at Spadeadam, Cumbria, UK // Proceedings of the 8th International Pipeline Conference. New York, NY, USA: ASME, 2010. P. 671–683. Article ID IPC2010-31469. DOI: 10.1115/IPC2010-31469.

METALL LIFE. Zagorsky Pipe Plant has mastered the technology of producing K80 (X100) grade pipes. Available from: https://metall.life/news/4765 [Accessed: 27 May 2023]. (In Russian)

Neftegaz.RU. Design of the first stage of the Gas Yamal giant pipeline complex is completed. Available from: https://neftegaz.ru/news/transport-and-storage/280503-zavershena-razrabotka-proekta-pervoy-ocheredi-gigantskogo-truboprovodnogo-kompleksa-gazovyy-yamal/ [Accessed: 27 May 2023]. (In Russian)

Vasiliev GG, Leonovich IA. Retrospective analysis of strength calculation methodology for trunk pipelines. Gas Industry [Gazovaya promyshlennost’]. 2019; 787(7): 78–86. (In Russian)

Nedzvetskiy MYu, Arabey AB, Mentyukov KYu, Sakharov MS, Smelov AI, Stepanov PP, et al. Commercial production of the large-diameter K80 (Х100) grade pipes in Russia. Scientific-Technical Collection Book “Gas Science Bulletin” [Nauchno-tehnicheskij sbornik “Vesti gazovoj nauki”]. 2020; 44(2): 22–28. (In Russian)

Nedzvetskiy MYu, Arabey AB, Yegorov VA. New prospective types of tubulars made of high-strength (K8, KH100) clad and cryogenic steels. Gas Industry. 2021; 823(S3): 40–45. (In Russian)

Marchesani F, Donati E, Spinelli CM, Mannucci G, Demofonti G, et al. The TAP project. In: Associazione Italiana di Metallurgia Super high strength steels: Proceedings of the 1st International Conference, 2–4 November 2005, Rome, Italy. Milan, Italy: Associazione Italiana di Metallurgia; 2005. https://www.phase-trans.msm.cam.ac.uk/2005/LINK/186.pdf.

Hillenbrand HG, Kalwa C, Liessem A. Technological solutions for high strength gas pipeline. In: Associazione Italiana di Metallurgia Super high strength steels: Proceedings of the 1st International Conference, 2–4 November 2005, Rome, Italy. Milan, Italy: Associazione Italiana di Metallurgia; 2005. https://www.phase-trans.msm.cam.ac.uk/2005/LINK/174.pdf.

Barsanti L, Mannucci G, Hillenbrand HG, Demofonti G, Harris D. Possible use of new materials for high pressure linepipe construction: An opening on X100 grade steel. In: ASME Proceedings of the 4th International Pipeline Conference, 29 September – 3 October 2002, Calgary, Canada. New York, NY, USA: ASME; 2002. p. 287–298. https://doi.org/10.1115/IPC2002-27089.

Belato Rosado D, De Waele W, Vanderschueren D, Hertelé S. Latest developments in mechanical properties and metallurgical features of high strength line pipe steels. In: Van Wittenberghe J (ed.) Proceedings of the 5th International Conference on Sustainable Construction and Design, 20–21 February 2013, Ghent, Belgium. Ghent, Belgium: Ghent University, Laboratory Soete; 2013. article ID 3219348. https://doi.org 10.13140/2.1.4498.5287.

Glover A, Zhou J, Suzuki N, Ishikawa N. The application of X100 to gas pipeline projects. In: Fazackerley WJ, Bordignon P, Hulka K, Siciliano F (eds.) Proceedings of the International Symposium on Microalloyed Steels for the Oil and Gas Industry, 23–26 January 2006, Araxa, Brasil. Pittsburgh, PA, USA: TMS; 2007. p. 367–384.

Wang K, Luo JH, Hui WY, Zhao XW, Ma WF, Huo CY. Application of 0.8 design factor in China gas pipeline. Mater. Sci. Forum. 2019; 944: 965–974. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.944.965.

Hopkins P. High design factor pipelines: Integrity issues. The Journal of Pipeline Integrity. 2005; 2: 69–97.

Millwood N, Johnson J, Hudson M, Armstrong K. Construction of the X100 operational trial pipeline at Spadeadam, Cumbria, UK. In: ASME Proceedings of the 8th International Pipeline Conference, 27 September – 1 October 2010, Calgary, Canada. New York, NY, USA: ASME; 2010. p. 671–683. https://doi.org/10.1115/IPC2010-31469.

NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57