В. В. Новоселов, В. Н. Кусков


Скачать 3.09 Mb.
Название В. В. Новоселов, В. Н. Кусков
страница 1/29
Тип Учебно-методическое пособие
rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Учебно-методическое пособие
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   29


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»


В.В. НОВОСЕЛОВ, В.Н. КУСКОВ,
В.А. ИВАНОВ, Е.В. САПОЖНИКОВ


ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ
НЕФТЕГАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ



Учебно - методическое пособие


Допущено Учебно-методическим объединением

вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию

в качестве учебного пособия для подготовки дипломированных

специалистов по специальности 130501

«Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» направления 130500 «Нефтегазовое дело»

Тюмень 2005

УДК 669.017 (075.8)

Новоселов В.В., Кусков В.Н., Иванов В.А., Сапожников Е.В. Перспективные материалы для нефтегазовых объектов: Учебное пособие. –Тюмень: ТюмГНГУ, 2005. – 180 с.

Рассмотрены современные материалы, применяемые для изготовления нефтегазовых объектов, а также материалы, обладающие уникальными свойствами, которые могут обеспечить повышение надежности и работоспособности оборудования нефтегазовой отрасли в перспективе. Особое внимание уделено проблеме пластмассовых труб.

Для студентов специальности 130501 – "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ", может быть полезно для повышения квалификации инженеров-практиков.

Табл. 31, илл. 41, библ. 13 назв.

Рецензенты: доцент каф. «Сооружение и ремонт нефтегазовых объектов» Тюменского государственного нефтегазового университета, к.т.н. Пономарева Т.Г; директор Механико-технологического института Тюменской государственной сельскохозяйственной академии, к.т.н., профессор Смолин Н.И.





© Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Тюменский государственный

нефтегазовый университет», 2005



СОДЕРЖАНИЕ


Глава 1. СТАЛИ И СПЛАВЫ 10

1.1. Стали для изготовления труб 10

1.2. Хладостойкие материалы 19

1.2.1. Критерии и классификация хладостойких материалов 19

1.2.2. Хладостойкие стали 22

1.2.3. Хладостойкие цветные сплавы 24

1.3. Коррозионно-стойкие стали и сплавы 25

1.3.1. Коррозионно-стойкие сплавы на железоникелевой и
никелевой основе 31

1.4.Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы 32

1.4.1. Жаростойкие стали и сплавы 32

1.4.2. Характеристики жаропрочности 33

1.4.3. Жаропрочные стали 36

1.4.4. Жаропрочные сплавы на железоникелевой и никелевой основе 41

1.4.5. Тугоплавкие металлы и сплавы 46

1.5. Титановые сплавы 49

1.6. Аморфные металлы и сплавы 51

Глава 2. ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ 53

2.1. Перспективы мирового развития порошковой металлургии 53

2.2. Технологии порошковой металлургии 57

2.2.1. Способы получения и технологические свойства порошков 57

2.2.2. Формование и прессование металлических порошков 66

2.2.3. Спекание 74

Глава 3. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ 81

3.1. Общая характеристика и классификация
композиционных материалов 81

3.2. Классификация композиционных материалов
по геометрии наполнителя 84

3.3. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы 86

3.3.1. Структура и свойства 86

3.3.2. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы
на алюминиевой основе 87

3.3.3. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы
на никелевой основе 89

3.4. Волокнистые композиционные материалы 89

3.4.1. Структура и свойства 89

3.4.2. Виды и свойства упрочнителей 96

3.5. Композиционные материалы на неметаллической основе 101

3.6. Композиционные материалы на металлической основе 107

3.6.1. Композиционные материалы с алюминиевой матрицей 107

3.6.2. Материалы с магниевой матрицей 110

3.6.3. Материалы с титановой матрицей 111

3.6.4. Материалы с никелевой матрицей 112

Глава 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ КЕРАМИКА 112

4. 1. Керамика на основе чистых оксидов 113

4.2. Бескислородная керамика 118

4.3. Проблемы применения технической керамики 122

Глава 5. ПЛАСТМАССЫ 124

5.1. Состав, классификация и свойства пластмасс 124

5.2. Термопластичные пластмассы 126

5.2.1. Неполярные термопластичные пластмассы 127

5.2.2. Полярные термопластичные пластмассы 131

5.3. Термореактивные пластмассы 135

5.4. Газонаполненные пластмассы 145

5.5. Пластификаторы 146

5.6. Применение пластмасс для строительства трубопроводов 154

5.6.1. История строительства распределительных газопроводов
в России 154

5.6.2. Основные характеристики отечественных и зарубежных марок
полиэтилена для изготовления газораспределительных труб 161

5.7. Опыт и перспективы создания трубопроводов из композиционных материалов 168

Список использованной литературы 176


ВВЕДЕНИЕ

Нефтегазовый комплекс страны включает в себя чрезвычайно разнообразные и разноплановые объекты, охватить которые в одном учебном пособии невозможно. Поэтому мы примем во внимание лишь часть этих объектов, связанную с трубопроводным транспортом.

Магистральными называют трубопроводы, по которым нефть, нефтепродукты, природные или искусственные газы (в газообразном или сжиженном состоянии), вода перекачиваются от мест добычи, переработки, забора (начальная точка трубопровода) к местам потребления (конечная точка).

Магистральный газопровод в общем случае включает следующие группы сооружений: головные, линейные (собственно газопровод), компрессорные станции (КС), газораспределительные станции (ГРС) в конце трубопровода, подземные хранилища газа (ПХГ), объекты связи (высокочастотной и селекторной), системы электрозащиты сооружений трубопровода от коррозии, вспомогательные сооружения, обеспечивающие бесперебойную работу газопровода (линии электропередач, водозаборные устройства и водопроводы, канализация и т. п.), объекты ремонтно-эксплуатационной службы (РЭП), административные и жилищно-бытовые сооружения.

Головными называют сооружения, на которых подготавливают газ к дальнейшей транспортировке. Комплекс головных сооружений (ГС) зависит от состава и давления газа, добываемого на промысле и поступающего на газосборный пункт. Как правило, в комплекс ГС входят установки по очистке газа от механических примесей, влаги; установки отделения от газа серы и высокоценных компонентов (гелия и др.). К головным сооружениям относятся и КС в начальной точке газопровода, на территории которой обычно размещается комплекс перечисленных сооружений. Газ, попадающий на головные сооружения магистрального газопровода со сборных пунктов промысла, содержит механические примеси (песок, пыль, металлическую окалину и др.) и жидкости (пластовую воду, конденсат, масло). Перед подачей в газопровод его очищают и осушают, так как без предварительной подготовки он будет засорять трубопровод, вызывать преждевременный износ запорной и регулирующей арматуры, нарушать работу контрольно-измерительных приборов. Твердые частицы, попадая в компрессорные установки, ускоряют износ поршневых колец, клапанов и цилиндров. В центробежных нагнетателях они ускоряют износ рабочих колес и самого корпуса нагнетателя. Жидкие примеси, скапливаясь в пониженных местах газопровода, будут сужать его сечение, способствовать образованию гидратных и гидравлических пробок.

Для очистки газа от механических примесей используют горизонтальные и вертикальные сепараторы, цилиндрические масляные и циклонные пылеуловители. Размеры пылеуловителей: по диаметру от 1000 до 2400 мм, по высоте от 5,8 до 8,8 м. В пылеуловителе имеются устройства, обеспечивающие контактирование газа с маслом и отделение твердых и жидких частиц от газа. Оседающий в пылеуловителе шлам периодически удаляют, загрязненное масло заменяют.

Осушение газа на головных сооружениях осуществляют двумя способами: абсорбционным (с жидким поглотителем) и адсорбционным (с твердыми поглотителями). Газ после пылеуловителей попадает в абсорберы, где очищается от взвешенных капель жидкости и водяных паров путем активного контакта с абсорбентом, чаще всего диэтиленгликолем. В последнее время определенное значение приобретает осушение газа твердыми поглотителями. В качестве адсорбентов применяют активированный оксид алюминия, флюорит, боксит, силикагель или другие реагенты. Установка такого осушения состоит из группы адсорберов (не менее двух), подогревателя газа и теплообменников. Влажный газ после очистки от пыли поступает в адсорбер, где проходит через один или несколько слоев адсорбента. Для отделения от газа конденсата и воды используют низкотемпературную сепарацию, особенно при отборе газа из месторождений с высоким пластовым давлением.

Для улавливания жидкости и твердых примесей, оставшихся в газе после очистных устройств, на головном участке магистрального газопровода врезают конденсатосборники и предусматривают дренажные устройства. Чтобы обнаруживать и предотвращать возможные утечки газа, перед подачей в магистральный газопровод ему придают специфический запах с помощью одорантов - веществ, обладающих резким запахом (этилмеркаптан, сульфан, метилмеркаптан, пропилмеркаптан и др.).

Линейная часть газопровода представляет собой непрерывную трубу между отдельными КС, пересекающую на всем протяжении от начальной до конечной точек множество естественных и искусственных препятствий.

Компрессорные станции представляют собой площадочный комплекс сооружений, включающий объекты: компрессорный цех, содержащий установки для компримирования (сжатия) газа, установки пылеуловителей, попутной очистки газа от вредных примесей, установки охлаждения газа.

Газораспределительные станции предназначены для снижения давления газа до уровня, необходимого потребителям газа (от 0,3 до 1,2 МПа). Кроме того, на ГРС осуществляется дополнительная очистка, осушение и одоризация газа. На ГРС имеются следующие комплексы оборудования:

  • узлы очистки поступающего газа от пыли и жидкости;

  • узлы редуцирования, где давление газа снижается и автоматически поддерживается на заданном уровне с помощью регуляторов давления (РД) различной мощности;

  • узлы учета количества газа с камерными диафрагмами на выходных газопроводах и расходомерами-дифманометрами;

  • узлы-переключения с запорными устройствами для направления потоков газа непосредственно в выходные газопроводы по базисным линиям, минуя ГРС в аварийных ситуациях либо при ремонте установок; на выходных линиях устанавливают пружинные предохранительные клапаны, через которые в случае непредвиденного повышения давления в системе газ автоматически сбрасывается в атмосферу;

  • установки одорирования и подогрева газа для предотвращения образования гидратных пробок (обычно для этого используют водогрейные котлы);

  • внешние входные и выходные трубопроводы - гребенка с большим числом запорной арматуры;

  • контрольно-измерительные приборы и автоматика;

  • электрооборудование и регулирующие устройства электрохимической защиты примыкающей линейной части газопровода.

Все ГРС оборудуют автоматически действующими регулирующими клапанами в комплексе с регуляторами давления или пневмореле, расходомерами и другими установками.

Подземные хранилища газа обеспечивают регулирование сезонной неравномерности потребления газа. Сооружают их в выработанных нефтяных и газовых месторождениях, а также в благоприятных геологических структурах (водоносные пористые пласты). Для хранения газов хранилища сооружают в отложениях каменной соли.

Магистральные нефтепровод и нефтепродуктопровод включают следующие группы сооружений:

  • головные, состоящие из головной насосной станции (ГНС), на которой происходит сбор и накапливание нефти и нефтепродуктов, предназначенных для дальнейшей транспортировки по магистральному трубопроводу, и подводящих трубопроводов, по которым перекачивается нефть с промысла или нефтепродукты с завода в резервуары головной станции;

  • линейную часть, состоящую из собственно трубопровода с ответвлениями и лупингами (лупинг - трубопровод, идущий параллельно с основным на некотором участке), запорной арматурой, переходами через естественные и искусственные преграды, компенсаторами; установок электрохимической защиты; линии технологической связи (кабельные воздушные и радиорелейные); сооружения линейной службы эксплуатации; постоянных вдольтрассовых дорог и подъездов к ним; линий электропередач и других объектов;

  • промежуточные перекачивающие станции;

  • конечные пункты, которыми при перекачке сырой нефти обычно являются нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ); если в конце трубопровода находится группа заводов, то сооружают распределительную нефтебазу, на которой нефть учитывается, хранится и распределяется между заводами; конечным пунктом нефтепродуктопровода является крупная нефтебаза, снабжающая нефтепродуктами район или область.

На ГНС размещаются резервуарный парк, основная и подпорная насосные станции, внутриплощадочные трубопроводы, установка счетчиков, площадка запуска скребкового очистителя (на нефтепродуктопроводах - шаровых разделителей), помещение с фильтрами тонкой очистки, системы общего и оборотного водоснабжения, канализации, электроснабжения, здания административно-бытового и эксплуатационно-хозяйственного назначения, включая лабораторию, ремонтно-механическую мастерскую, склад горюче-смазочных материалов. Резервуарный парк предназначается для приемки и сдачи нефти и нефтепродуктов, разделения нефтепродуктов по сортам, а также для их приемки в случае аварийной остановки нефтепровода или нефтепродуктопровода. Промежуточные насосные станции отличаются от ГНС меньшим объемом резервуарного парка или его отсутствием.

Конечные пункты включают в основном емкости (резервуары) для приема поступающего продукта и подачи его на НПЗ или нефтебазы районного или областного значения. На конечном пункте имеется оборудование для выполнения операций приема и учета нефтепродуктов, их хранения, перекачки на водный и железнодорожный транспорт, распределения нефтепродуктов районным потребителям.

Описанная структурная схема трубопроводной трассы предполагает многообразие используемых материалов: сталей с широким спектром свойств (коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных, хладостойких), различных цветных сплавов, неметаллических материалов с самыми разнообразными эксплуатационными характеристиками. В то же время решение важнейших технических проблем по экономии материалов, уменьшению массы изделий, повышению надежности и работоспособности объектов требует применения новых перспективных материалов.

Новизна и перспективность не означают использование вновь разработанных композиций, создание нового класса материалов. Львиную долю нагрузки продолжают нести металлы и их сплавы. Однако в последнее время все большее применение для изготовления труб находят высокопрочные стали – дисперсионно-твердеющие и экономно-легированные, совершенствуются жаропрочные сплавы. Аморфные сплавы с высочайшей механической прочностью, коррозионной стойкостью и малыми магнитными потерями способны принести огромнейшую экономию в мировом масштабе. Лидерами на приоритетных направлениях научно-технического прогресса остаются титан, гафний, цирконий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам.

Некоторые традиционные функции металлических сплавов перехватывают порошковые, композиционные материалы, пластмассы. В частности, и за рубежом, и в нашей стране расширяется использование пластмассовых и композиционных труб вместо стальных. Подробнее об этом будет сказано в 5-ой главе.

Карбидокремниевая и нитридокремниевая керамика в недалеком будущем сможет заменить жаропрочные никелевые сплавы, эксплуатирующиеся при очень высоких температурах, например в газовых турбинах и теплообменниках.

Таким образом, не синтез неизвестных в настоящее время материалов (хотя и это направление также не исключается), а совершенствование существующих, раскрытие новых граней их характеристик и областей применения делает материалы перспективными и высокоэффективными, обеспечивающими экономию материальных, трудовых и финансовых ресурсов.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   29

Похожие:

В. В. Новоселов, В. Н. Кусков icon Омский государственный университет путей сообщения
Анализ финансовой и учетно-аналитической деятельности в ип новоселов С. И
В. В. Новоселов, В. Н. Кусков icon Техническое задание
Мясорубка предназначена для измельчения кусков мяса и рыбы на фарш, повторного измельчения котлетной массы и набивки колбас
В. В. Новоселов, В. Н. Кусков icon Паспорт и инструкция по эксплуатации ар 70. 00. 00. Пс
Грейфер механический челюстной гмч-0,4 (в дальнейшем грейфер) предназначен для перегрузки сыпучих неслежавшихся материалов (уголь,...
В. В. Новоселов, В. Н. Кусков icon Паспорт и инструкция по эксплуатации ар 70. 00. 00. Пс
Грейфер механический челюстной гмч-0,2 (в дальнейшем грейфер) предназначен для перегрузки сыпучих неслежавшихся материалов (уголь,...
В. В. Новоселов, В. Н. Кусков icon Паспорт и инструкция по эксплуатации Россия, г. Бийск 2017 г
Грейфер механизированный челюстной гмч-07 (в дальнейшем грейфер) предназначен для перегрузки сыпучих неслежавшихся материалов (уголь,...
В. В. Новоселов, В. Н. Кусков icon Н. И. Новосёлов документация для проведения торгов в форме открытого аукциона №4/А
Аукционная документация разработана в соответствии с Федеральным законом от 21 июля 2005 года №94-фз «О размещении заказов на поставки...
В. В. Новоселов, В. Н. Кусков icon Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы...
Нная работа. Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы для студентов дневного отделения по подготовки...

Руководство, инструкция по применению




При копировании материала укажите ссылку © 2024
контакты
rykovodstvo.ru
Поиск