Bezpieczeństwo eksploatacji sieci przesyłowej

Bezpieczeństwo eksploatacji sieci przesyłowej
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

GAZ-SYSTEM S.A. jest wyznaczony przez prezesa Urzędu Regulacji Energetyki na operatora systemu przesyłowego gazu ziemnego i jest prawnie zobowiązany do utrzymania sieci przesyłowej w należytym stanie technicznym i zapewnienia bezpiecznego przesyłu gazu ziemnego przy zachowaniu przepisów i ochrony środowiska.

Spółka GAZ-SYSTEM zobowiązana jest - na podstawie ustaw: Prawo Budowlane, Prawo Energetyczne oraz rozporządzeń w sprawie: warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać sieci gazowe i ich usytuowanie oraz szczegółowych warunków funkcjonowania systemu gazowego - do bezpiecznej eksploatacji użytkowanej sieci przesyłowej.

Praktyka zarządzania bezpieczeństwem eksploatacji systemu przesyłowego

Z uwagi na to, że wymienione wyżej przepisy nie określają w sposób bezpośredni jak ma być realizowane w praktyce bezpieczeństwo użytkowania sieci przesyłowej i co szczegółowo wchodzi w zakres czynności eksploatacyjnych, w celu prawidłowej eksploatacji sieci przesyłowej spółka GAZ-SYSTEM wypracowała i stworzyła między innymi:
  • SESP - System Eksploatacji Sieci Przesyłowej (procedury i instrukcje);

  • całodobowy monitoring sieci przesyłowej;

  • diagnostykę sieci przesyłowej, obejmującą inspekcję gazociągów tłokami i ochronę katodową.
SESP jest to zbiór wzajemnie powiązanych dokumentów szczegółowo opisujących metody postępowania przy wykonywaniu czynności eksploatacyjnych dla poszczególnych elementów sieci przesyłowej. Celem SESP jest wprowadzenie we wszystkich oddziałach GAZ-SYSTEM S.A. jednolitych zasad prowadzenia i dokumentowania czynności eksploatacyjnych realizowanych na sieci przesyłowej. Zasady te uwzględniają obowiązujące przepisy, wymagania oraz normy tak, aby proces eksploatacji sieci przesyłowej był prowadzony w sposób technicznie poprawny i uporządkowany. Istotnym ogniwem w skutecznym zabezpieczeniu dostaw i przesyłu gazu jest sprawne i bezpieczne funkcjonowanie służb dyspozytorskich.

Zasadnicze zadania Dyspozycji Gazu to operatywne, całodobowe kierowanie i sterowanie strumieniem gazu dostosowane do zmieniających się potrzeb odbiorców oraz

nadzór operatorski wraz z ciągłą obserwacją rzeczywistych parametrów ruchu sieciowego, w tym wymaganych stanów ilościowych i jakościowych. W przypadku wystąpienia awarii lub stanów ruchu zakłóconego, służby dyspozytorskie są uprawnione do koordynowania działalności pogotowia gazowego w czasie stanów awaryjnych.

Spółka GAZ-SYSTEM stosuje następujące środki mające na celu zapewnienie bezpiecznego przesyłu gazu ziemnego:
  • realizuje proces eksploatacyjny zgodnie z przepisami, procedurami i instrukcjami,

  • wykonuje oceny stanu technicznego i możliwych zagrożeń infrastruktury przesyłowej,

  • wykonuje ekspertyzy techniczne i badania, które informują o integralności infrastruktury gazowej,

  • wykonuje modernizacje i remonty sieci oraz obiektów przesyłowych,

  • użytkuje i rozwija narzędzia IT wspierające zarządzanie systemem przesyłowym (System Kolekcji Danych Pomiarowych, System Paszportyzacji, fotogrametria, monitoring urządzeń ochrony katodowej).
Nowoczesne techniki stosowane przez GAZ-SYSTEM S.A. takie jak: próby stresowe, wewnętrzne inspekcje inteligentnymi tłokami, ochrona katodowa, powodują nie tylko poprawę bezpieczeństwa, ale i wydłużenie czasu eksploatacji poprzez zminimalizowanie niektórych zagrożeń pochodzących od czynników zewnętrznych.

Zadania służb technicznych

Zapewnienie szczelności sieci przesyłowej w całym okresie eksploatacji jest podstawowym i decydującym czynnikiem o bezpieczeństwie publicznym i bezpieczeństwie dostaw gazu do odbiorców.

Bezpieczeństwo eksploatacji sieci przesyłowej opiera się na wiedzy o stanie technicznym poszczególnych elementów systemu przesyłowego. Służby techniczne pozyskują ją na podstawie:

1. Historii od momentu projektowania i oddania do eksploatacji.
2. Danych z bieżącej eksploatacji:
  • kontroli i przeglądów,

  • ochrony przeciwkorozyjnej,

  • badań diagnostycznych gazociągów za pomocą tłoków inteligentnych,

  • hydraulicznych prób ciśnieniowych - konwencjonalnych oraz specjalnych na granicy plastyczności stali,

  • badań stanu gazociągów w odkrywkach celowych oraz przy okazji innych prac, przy których odsłaniany jest gazociąg,

  • corocznej oceny stanu technicznego.
Wykonywane na sieci przesyłowej oględziny i kontrole, przeglądy, konserwacje, badania i pomiary stanowią podstawę do dokonania ich oceny stanu technicznego. Ocena stanu technicznego gazociągu wraz z analizą awarii oraz danymi z całego okresu użytkowania są podstawą do kwalifikowania odcinków gazociągów do napraw i remontów.

W ramach działań eksploatacyjnych prowadzone są prace: oblot sieci przesyłowej z powietrza, kontrola trasy i części nadziemnych gazociągu, sprawdzenie działania armatury i napędów, badanie stanu technicznego przekroczeń rzek, badanie i pomiar posadowienia gazociągów, czyszczenie gazociągu tłokami, usuwanie potencjalnych zagrożeń w pasie eksploatacyjnym.

Ochrona przeciwkorozyjna gazociągu

Stosowanie ochrony biernej i ochrony czynnej zapewnia bezpieczne użytkowanie gazociągu poprzez ograniczenie niekorzystnych wpływów środowiska zewnętrznego i innych konstrukcji. Dodatkowo wykonywane pomiary ochrony katodowej umożliwiają lokalizację defektów izolacji, rozpoznanie aktywności korozyjnej, co jest podstawą do prawidłowego zidentyfikowania i usunięcia przyczyn stwierdzonych zagrożeń.

Badania diagnostyczne za pomocą tłoków

Inspekcja gazociągów za pomocą tłoków pomiarowych jest jednym z narzędzi wspomagających ocenę stanu technicznego sieci gazowej. Dzięki tego typu badaniom GAZ-SYSTEM S.A. podejmuje działania zmierzające do minimalizacji ryzyka zagrożenia bezpieczeństwa pracy systemu. Typowa inspekcja eksploatowanego gazociągu przesyłowego tłokami obejmuje:
  • czyszczenie przy pomocy tłoków użytkowych

  • badanie gazociągu tłokami pomiarowymi w celu wykrycia defektów

  • analiza danych pomiarowych
Dzięki przeprowadzonej inspekcji można zidentyfikować następujące rodzaje defektów:
  • uszkodzenia mechaniczne spowodowane działalnością stron trzecich (wgniece nia, zarysowania, pęknięcia),

  • uszkodzenia korozyjne (wewnętrzne i zewnętrzne),

  • wady materiałowe (hutnicze i powstałe w czasie budowy),

  • perforacje ścianki rury
Zabezpieczenie infrastruktury gazowej przez Gazowe Pogotowie Techniczne

Gazowe Pogotowie Techniczne (GPT) realizuje zobowiązania związane z zapewnieniem bezpieczeństwa i ciągłości dostaw paliwa gazowego do odbiorców w stanach awaryjnych.

GPT działa w systemie całodobowym, a jego służby reagują na wszystkie sygnały o awariach na sieciach obsługiwanych przez GAZ-SYSTEM S.A., pochodzące z monitoringu obiektów, od ludności, służb administracji lokalnej, policji, straży pożarnej i innych.

Do zakresu działania GPT należy:
  • ocena stanu zagrożenia w miejscu awarii,

  • zabezpieczenie przed rozszerzeniem się skutków awarii i jej usuwanie,

  • likwidacja innych zagrożeń występujących w systemie przesyłowym,

  • realizacja, nadzór i zabezpieczenie wykonywanych prac remontowych, inwestycyjnych i eksploatacyjnych w systemie przesyłowym.

  • Spółka GAZ-SYSTEM poprzez opisane w artykule działania zabezpiecza transport gazu ziemnego siecią gazociągów wysokiego ciśnienia w skali całego kraju, a także równoważy bilans pracy sieci przesyłowej, w tym zapewnia bezpieczeństwo funkcjonowania systemu przesyłowego gazu ziemnego w sposób przyjazny dla środowiska naturalnego.

    Badania bezpieczeństwa gazociągów

    Sieć przesyłowa na obszarze eksploatacji GAZ-SYSTEM S.A. Oddział w Poznaniu - która posłuży nam za próbkę reprezentatywną - składa się w 3/4 z gazociągów przesyłowych wybudowanych w latach 70 - 80 XX w., które powstały, by zastąpić tradycyjne gazownie.

    W tamtych latach najbardziej popularną stalą stosowaną do budowy gazociągów jest stal normalizowana o granicy plastyczności do 360 MPa (np. 18G2A, 16G2, RSt52). Poszczególne rury były łączone przy pomocy jednostronnego ręcznego spawania elektrodą otuloną z reguły w otulinie rutylowej lub rutylowo-zasadowej (np. ER 346 i EA 146). Kontrola wykonania złączy spawanych polegała na wykonywaniu badań nieniszczących:

    1. 100% badania wizualne od strony lica,
    2. 10 - 15% badania RT,
    3. 100% złączy poddanych próbie ciśnieniowej,

    W 1974 roku wprowadzono do stosowania: „Warunki techniczne wykonania i kontroli robót spawalniczych na gazociągach i urządzeniach gazowniczych", zatwierdzone przez Zjednoczenie Przemysłu Gazowniczego, które stały się podstawą oceny jakości wykonania rurociągów. Na podstawie obecnie prowadzonych badań nieniszczących i niszczących złączy spawanych z okresu budowy gazociągów z lat 70. i 80., stwierdzono występowanie niezgodności nieakceptowanych z punktu widzenia obecnie obowiązujących norm takie jak: pęcherze, braki przetopu, podtopienia grani czy żużle. Dla osób odpowiedzialnych za bezpieczną eksploatację gazociągów kluczowe stało się określenie rzeczywistej wytrzymałości gazociągów oraz ewentualny wpływ niezgodności w złączach spawanych na ich bezpieczeństwo.

    GAZ-SYSTEM S.A. w ramach badań mających na celu ustalenie przyczyn awarii gazociągu wysokiego ciśnienia w Jankowie Przygodz- kim oraz zapewnienia bezpieczeństwa przesyłu gazu realizuje projekt badawczy związany z bezpieczeństwem rurociągów gazowych. Badania wykonywane są na razie na reprezentatywnej próbie gazociągów eksploatowanych przez Oddział w Poznaniu, lecz w planach jest rozszerzenie zakresu badań. W ramach projektu, na wybranych, wyciętych odcinkach gazociągów zawierających złącza spawane, wykonano:
    • badania nieniszczące spoin: wizualne, radiograficzne, ultradźwiękowe (TOFD) w odniesieniu do kryteriów z okresu budowy gazociągów, jak i aktualnych - NDTEST Sp. z o.o.;

    • inspekcję tłokiem inteligentnym MFL - ROSEN Europe B.V, Holandia;

    • analizy wytrzymałościowe wraz z obliczeniami MES (Metoda Elementów Skończonych) - Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie;

    • badanie złączy za pomocą metody MPM (Magnetyczna Pamięć Metalu) - Energodiagnostyka Sp. z o.o.;

    • badania metalograficzne i ciśnieniowe próby zniszczeniowe - CEPS a.s., Czechy.
    Jednym z kluczowych etapów tego projektu było wykonanie prób zniszczeniowych odcinków rur pochodzących z remontu gazociągu DN 500 w miejscowości Budzień oraz awarii gazociągu DN 500 w Jankowie Przygodzkim. Oddział GAZ-SYSTEM S.A. w Poznaniu nawiązał w tym zakresie współpracę z czeską firmą CEPS a.s., która jest renomowanym i doświadczonym ośrodkiem specjalizującym się w wykonywaniu badań tego typu. Celem badań było określenie

    faktycznej wytrzymałości rurociągu i złączy spawanych w różnych stanach obciążenia.

    Zakres badań i testów przeprowadzanych dla odcinków z obu gazociągów był bardzo szeroki i zawierał m.in. badania materiałowe (granica plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie, badanie udarności, twardość spoiny, strefy wpływu ciepła i rury, określenie składu chemicznego), a także same próby zniszczeniowe: za pomocą ciśnienia wewnętrznego, a także z wykorzystaniem dodatkowej siły wzdłużnej. Oprócz tego dwie próbki z Budzienia były badane pod kątem długotrwałych cyklicznych obciążeń zmęczeniowych spowodowanych zmianą ciśnienia (ok. 11 000 cykli), które symulują bardzo ciężkie warunki eksploatacji gazociągu przez okres około 30 lat. Medium wypełniającym badane odcinki była woda, a próbki były wyposażone w układ czujników tensometrycznych i akustycznych, w celu zarejestrowania danych podczas badania.

    Wyniki badań próbek z Budzienia, wskazały że odcinki ulegają zniszczeniu przy ciśnieniach ok. 2,5 - 3 - krotnie większych niż maksymalne ciśnienie robocze w gazociągu (54 bar), a dokładniej - przy ciśnieniach 142,1, 157,1 i 163 bar. Co ważne, miejscem inicjacji pęknięcia w żadnym przypadku nie było obwodowe złącze spawane. Cztery próby, gdzie prócz ciśnienia wewnętrznego została wykorzystana dodatkowa siła rozciągająca, były limitowane osiągnięciem granicy plastyczności, która jest wartością niedopuszczalną w eksploatacji gazociągu. Ponadto, nie chcieliśmy uszkodzić specjalnie wykonanej stalowej ramy do rur DN500, by móc ją wykorzystać podczas kluczowych badań odcinków rur z awarii w Jankowie Przygodzkim. W próbkach obciążanych cyklicznie nie doszło do naruszenia integralności gazociągu, co pokazuje, że nawet gazociąg zawierający niezgodności w spoinach, wybudowany 32 lata temu, może pracować bezpiecznie.

    Badania odcinków z Jankowa Przygodzkie- go wykonano 17 czerwca 2014 r. przy udziale przedstawicieli ośrodków naukowych i urzędów takich jak: Lubuski Wojewódzki Inspektorat Nadzoru Budowlanego, Urząd Dozoru Technicznego, Polska Akademia Nauk, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Instytut Spawalnictwa w Gliwicach i Politechnika Poznańska. Dla dwóch próbek odcinków gazociągu Odolanów - Adamów DN 500 z awarii w Jankowie Przy- godzkim wykonano badania twardości materiału podstawowego, strefy wpływu ciepła i spoiny, a następnie przeprowadzono próby:

    a) 5-metrowego odcinka ze spoiną obwodową na środku, który był obciążany ciśnieniem wewnętrznym (próbka TV11),

    4-metrowego odcinka ze spoiną obwo dową na środku, który był obciążany zarówno ciśnieniem wewnętrznym, jak i wzdłużną siłą rozciągającą (do ok. 500 ton - wartość wynikająca z maksymalnych parametrów urządzenia hydraulicznego (próbka TV12).

    Próbka TV11 została obciążona ciśnieniem wewnętrznym aż do granicy wytrzymałości. Do naruszenia integralności materiału rodzimego doszło mniej więcej na poziomie tuż poniżej średniej teoretycznej granicy wytrzymałości materiału stalowego, niemniej jednak osiągnięto szczyt krzywej obciążenia i dopiero za nim doszło do zniszczenia przy ciśnieniu 157,9 bar, czyli 3-krotnie większym niż maksymalne ciśnienie robocze w gazociągu DN 500. Oznacza to, że żadna z wad obwodowych spoin montażowych nie spowodowała widocznego obniżenia granicy wytrzymałości materiału.

    Próbka TV12 została obciążona ciśnieniem wewnętrznym aż do granicy wytrzymałości w kierunku obwodowym, a jednocześnie powyżej granicy plastyczności w kierunku wzdłużnym. Do naruszenia integralności doszło w obwodowej spoinie montażowej w postaci kilku pęknięć poprzecznych tuż poniżej średniej teoretycznej granicy wytrzymałości materiału stalowego, niemniej jednak osiągnięto szczyt krzywej obciążenia dopiero za którym doszło do otwarcia pęknięć przy ciśnieniu 164,2 bar. Oznacza to, że żadna z wad w obwodowej spoinie montażowej nie spowodowała widocznego obniżenia granicy wytrzymałości materiału. Potwierdza to też wytrzymałość gazociągu znacznie powyżej granicy plastyczności (która jest wartością nieosiągalną podczas normalnej eksploatacji).

    Wnioski z przeprowadzanych badań:
    • Przebadane złącza spawane charakteryzują się znaczną ilością wad i nie spełniają kryteriów akceptacji z etapu budowy gazociągu (Zjednoczenie Przemysłu Gazowniczego, 1974 r.), jak i norm obecnie obowiązujących (PN-EN ISO 5817);

    • Badania tłokiem inteligentnym MFL nie wykazały anomalii z obliczonym wg kodu ANSI/ASME B31G Szacunkowym Współczynnikiem Naprawczym ERF > 1, wobec czego na podstawie inspekcji tłokiem nie byłyby zalecone działania naprawcze dla badanych rur;

    • Badania metodą MPM nie wykazały Stref Koncentracji Naprężeń (SKN) w spoinach jako miejsc krytycznych dla integralności gazociągu, a same wskazania są typowe dla eksploatowanych gazociągów. Żadne z przebadanych złączy nie byłoby zakwalifikowane do wycięcia na podstawie badań;

    • Analizy wytrzymałościowe wskazują, że wzrost naprężeń w spoinach spowodowany obecnością wad w stosunku do spoin bez wad nie przekracza 40% i osiąga maksymalnie poziom 62% granicy plastyczności;

    • Różnorodne sposoby obciążania w ramach zaplanowanego programu prób zniszcze- niowych wykazały nośność statyczną przebadanych spoin i ich wytrzymałość znacznie ponad granicę plastyczności (wartości nieosiągalnej podczas normalnej eksploatacji). Żadna z wad w spoinach obwodowych nie doprowadziła do obniżenia granicy wytrzymałości materiału;
    Dotychczas przeprowadzone badania i analizy potwierdzają tezę, że złącza spawane gazociągów wybudowanych w latach 70- tych i 80-tych są bezpieczne.

    Projekt badawczy będzie kontynuowany przy użyciu większej ilości próbek, trwają też poszukiwania kolejnych metod i technologii użytecznych do prac prowadzonych przez GAZ-SYSTEM S.A.
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Bezpieczeństwo eksploatacji sieci przesyłowej

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!