Результаты изучения данной аварии наводят на некоторые мысли в плане совершенствования вантузных узлов. Как оказалось, в разрушении трубы важную роль сыграл концентратор напряжений на угловом сварном шве. Следовательно, имеет прямой смысл снизить концентрацию напряжений. Этого можно добиться либо увеличив размер горизонтального катета шва, либо исключив угловой шов (заменив на другой вид соединения).
Кроме того, сыграла роль высокая нагруженность продольных участков сварного шва. Следовательно, необходимо либо сократить длину продольных участков угловых швов, либо вовсе исключить их, либо каким-то образом разгрузить данный участок трубы.
Для этого известны следующие конструктивные решения: увеличение горизонтального катета углового сварного шва (рис. 2.12,а); установка усиливающего воротника овальной формы, вытянутой по окружности трубы (рис. 2.12,б); установка обжимающей муфты.
а)
| б) 
|
Рисунок 2.12 – Методы снижения концентрации напряжений
Исходя из данных предложений, можно рекомендовать следующие способы обеспечения прочности и безопасности вантузных узлов:
1. Если проходное давление на участке трубопровода не выше 50 % от максимального проектного давления, определённого по СНиП 2.05.06-85* [89], то вантуз, установленный по РД 153-39.4Р-130-2002* [81], вполне обеспечивает прочность и безопасность.
2. Если проходное давление выше 50 % от максимального проектного давления, то такой вантуз не гарантирует необходимую прочность и безопасность. В таком случае необходимо принять дополнительные меры, например:
- увеличить катет шва по поверхности трубы; для этого надо наплавлять дополнительные валики сварного шва на продольных участках;
|
|
- использовать усиливающий воротник овальной формы длинной стороной в окружном направлении трубы;
- комбинировать оба метода (овальная форма воротника и удлинённый катет шва).
3. Эффект снижения напряжений можно получить, устанавливая вместо усилительного воротника круглой формы разгружающую муфту, которая примет на себя часть нагрузки и напряжений.
4. Можно также ранее установленный воротник круглой формы “нарастить” до состояния муфты (рисунок 2.13). Для этого необходимо установить технологические сегменты (3), наплавить дополнительные валики на угловой шов (2) и довести его до формы стыкового шва. Продольные швы сегментов следует выполнять на подкладных пластинах, края муфты тщательно герметизировать кольцевым сварным швом или мастикой. Такой метод приведёт одновремённо к снижению нагруженности трубы и к снижению концентрации напряжений на сварном шве.
Данные рекомендации использованы при проектировании и строительстве магистрального нефтепровода Восточная Сибирь – Тихий океан (ВСТО), который эксплуатируется под очень высокими рабочими давлениями.
|  .
|
Рисунок 2.13 – Способ усиление вантуза.
В данной аварии присутствуют и проявления человеческого фактора.
1). Вантуз на нефтепровод НКК устанавливался в процессе ремонта нефтепровода УБКУА, проложенного в том же техническом коридоре. Поэтому основное внимание уделялось на качество работ, выполняемых на нефтепроводе УБКУА, а к вантузу на НКК было отношение как к временному элементу. Частично этим объясняется тот факт, что сварной шов был выполнен с укороченным катетом, и его качество, вероятно, не проверялось специалистами неразрушающего контроля (заключения о контроле нет). Этим же можно объяснить, что изоляция не была восстановлена после установки вантуза. Термин “временный вантуз” фигурировал в исполнительной документации. Но в нормативном документе нет пояснений, чем же всё-таки отличаются “временные” вантуза от “постоянных”. Определение “временный” давал повод персоналу относиться к “временному” вантузу как к чему-то не очень ответственному узлу, который не сегодня так завтра будет ликвидирован. Срок нахождения данного “временного” вантуза на трубопроводе определялся не конструктивно-технологическими характеристиками вантуза и трубопровода, а соображениями организационного характера (планировалось снять, когда будет удобно).
|
|
2). Трубопровод находился под электрохимзащитой (ЭХЗ). Поэтому отсутствие изоляции на небольших участках не беспокоило обслуживающий персонал. Действительно, на любом трубопроводе найдётся много зон, где изоляционное покрытие повреждено или изношено, но это в большинстве случаев не приводит к интенсивной коррозии, благодаря действию ЭХЗ. Коррозия на этих местах ускоряется только в периоды, когда установки катодной защиты отключаются на длительное время. Но таких сведений, когда катодный потенциал может ускорить стресс-коррозию, персоналу нефтепроводного управления было неизвестно. Ни в одном документе по магистральным нефтепроводам не встречается термин “стресс-коррозия”.
3). Аналогичные разрушения вантузных узлов были нередки на практике. Однако при расследовании аварий часто видели причину поверхностную: низкое качество сварки и низкое качество металла труб. Истинные причины не были вскрыты из-за недостаточно полных и глубоких исследований. Всегда мешало устойчивое мнение, что водородная коррозия несвойственна магистральным нефтепроводам. Поэтому этим явлением не занимались, не интересовались, а видели только результат в виде разрушения по линии сварки. Механизмы зарождения и развития разрушения глубоко не исследовались.
|
|
4). В существующих отраслевых нормативных документах практически нет сведений о напряженном состоянии вокруг угловых сварных соединений, о концентрации напряжений на угловых швах, о методах оценки ресурса сварных элементов с угловыми швами. Поэтому расчёты ресурса вантузных узлов не проводились, и никто не знает, как оценивать их допустимый срок эксплуатации.
Приведённые выше сведения должны убеждать, что на стресс-коррозию следует обращать пристальное внимание на высоконагруженных нефтепроводах; в первую очередь, обследовать существующие вантузные узлы.
Остаётся последний вопрос, как ликвидируются временные вантузные узлы? Изучение данного вопроса показало, что они не ликвидируются, а только консервируются. При этом демонтируется задвижка с применением приспособления “Пакер”, вместо задвижки устанавливается эллиптическая заглушка, затем заливается в патрубок твердеющий композитный состав. После этого колодец устраняется и участок засыпается грунтом. Таким образом, после “ликвидации” остаются на трубопроводе патрубок и усиливающий воротник со всеми ранее выполненными сварными швами и концентрациями напряжений. Отсюда следует вывод, что при установке временных вантузных узлов необходимо относиться к ним как к постоянным, стараться не допускать больших концентраций напряжений при сварке. А при переводе временных вантузов в постоянные рекомендуется пользоваться рекомендацией 4 (установить разгружающую муфту по рис. 2.13).