МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА (Национальный Исследовательский Университет) имени И.М. ГУБКИНА УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе _____________________ Кошелев В.Н. «____» _____________ 2016г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ Направление подготовки 15.03.01 МАШИНОСТРОЕНИЕ Профили подготовки «Оборудование и технология сварочного производства» Квалификация выпускника Бакалавр Форма обучения Очная Москва 2016 1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является ознакомление студентов с ролью и значением трубопроводного транспорта в энергообеспечении и энергобезопасности страны, составом и видами металлоконструкций, применяемых в нефтегазовом комплексе, изучение основных принципов и подходов к проектированию, сооружению, эксплуатации и ремонту, а также основных элементов металлоконструкций магистральных трубопроводов, компрессорных станций, подводных переходов и морских нефтегазовых сооружений. бакалавров с комплексом Курс позволяет ознакомить будущих нормативно-технических документов, регламентирующих все стадии жизненного цикла (проектирования, строительства и ремонта) нефтегазовых сооружений. Изучение дисциплины позволит овладеть необходимыми знаниями и умениями применять их для освоения последующих специальных дисциплин. 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВО Дисциплина «Металлоконструкций трубопроводных систем» представляет собой факультативную дисциплину и относится к направлению «Машиностроение». Дисциплина базируется на курсах цикла естественнонаучных дисциплин, входящих в модули Технологии конструкционных материалов, Физика, читаемых в 1-3 семестрах. 3. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общекультурные (ОК), общепрофессиональные(ОПК) и профессиональные (ПК) компетенции при освоении ООП ВО, реализующей ФГОС ВО: - способностью использовать основы философских знаний для формирования мировоззренческой позиции (ОК-1); - способностью анализировать основные этапы и закономерности исторического развития общества для формирования гражданской позиции (ОК-2); - способностью использовать основы правовых знаний в различных сферах 2 деятельности (ОК-4); - способностью работать в коллективе, толерантно воспринимая социальные, этнические, конфессиональные и культурные различия (ОК-6); - способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7); - способностью использовать методы и средства физической культуры для обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности (ОК-8); - умением применять современные методы для разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий; умением применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов в машиностроении (ОПК-4); - способностью решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности (ОПК-5). - способностью к систематическому изучению научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю подготовки (ПК-1); - умением обеспечивать моделирование технических объектов и технологических процессов с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проектирования, проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой и анализом результатов (ПК-2); - способностью принимать участие в работах по составлению научных отчетов по выполненному заданию и во внедрении результатов исследований и разработок в области машиностроения (ПК-3); - способностью участвовать в работе над инновационными проектами, используя базовые методы исследовательской деятельности (ПК-4); - умением учитывать технические и эксплуатационные параметры деталей и узлов изделий машиностроения при их проектировании (ПК-5); - способностью оформлять законченные проектно-конструкторские работы с проверкой соответствия разрабатываемых проектов и технической документации 3 стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-7); - умением применять методы контроля качества изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности, проводить анализ причин нарушений технологических процессов в машиностроении и разрабатывать мероприятия по их предупреждению (ПК-10); - способностью обеспечивать технологичность изделий и процессов их изготовления; умением контролировать соблюдение технологической дисциплины при изготовлении изделий (ПК-11); - способностью обеспечивать техническое оснащение рабочих мест с размещением технологического оборудования; умением осваивать вводимое оборудование (ПК-13); - умением выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ПК-17); - умением применять методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей используемых материалов и готовых изделий (ПК-18); - способностью организовывать работу малых коллективов исполнителей, в том числе над междисциплинарными проектами (ПК-20); - умением составлять техническую документацию (графики работ, инструкции, сметы, планы, заявки на материалы и оборудование) и подготавливать отчетность по установленным формам, подготавливать документацию для создания системы менеджмента качества на предприятии (ПК-21); - умением проводить анализ и оценку производственных и непроизводственных затрат на обеспечение требуемого качества продукции, анализировать результаты деятельности производственных подразделений (ПК-22); - готовностью выполнять работы по стандартизации, технической подготовке к сертификации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов, организовывать метрологическое обеспечение технологических процессов с использованием типовых методов контроля качества выпускаемой продукции (ПК-23). 4 В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования. Студент должен знать: структуру процесса проектирования на различных этапах жизненного цикла нефтегазовых сооружений (ОК-1,ОПК-3; ПК- 2, 6, 26); основные типы и элементы металлоконструкций трубопроводных систем (ПК- 11, 13); состав и структуру нормативных документов, регламентирующих проектирование, сооружение, эксплуатацию и ремонт нефтегазовых сооружений ( ПК- 10,11, 13); методы решения задач анализа причин выхода из строя магистральных трубопроводов и других сооружений (ПК- 11, 13); порядок организации ремонтных работ на магистральном трубопроводе (ОК- 1; ПК- 11, 13); Студент должен уметь: оценить свариваемость материалов, применяемых при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов (ПК-11,18); определить на основе анализа статистических данных и документов причины выхода из строя элементов магистрального трубопровода (ПК-12); осуществить выбор основных элементов (труб, соединительных деталей трубопроводов, ремонтных конструкций) трубопроводных систем при ремонте магистральных трубопроводов (ПК-13); использовать полученные теоретические знания при организации ремонтных работ на трассе, включающих сварочные технологии для обеспечения последующей надежной эксплуатации трубопроводных систем (ПК-13); Студент должен владеть: навыками работы с отечественными нормативными документами по проектированию, сооружению, эксплуатации и ремонту нефтегазовых сооружений (ПК-12). 5 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Раздел (темы) дисциплины Металлоконструкции трубопроводных систем 3 Магистральные трубопроводы. Типы труб, применяемых при строительстве и ремонте магистральных газопроводов. Основные параметры механических свойств сталей труб и СДТ. Эквивалент углерода трубных сталей. Принцип равнопрочности соединяемых труб и деталей трубопроводов. Типы соединительных деталей трубопроводов (СДТ). Основные нормативные документы по проектированию, строительству и ремонту магистральных трубопроводов. Капитальный ремонт магистрального газопровода. Ремонт линейной части 3 Формы Виды учебной текущего работы, включая контроля самостоятельную успеваемости работу студентов (по неделям Коды и трудоемкость (в семестра) компетенций часах) Форма Л ЛР ПЗ СР промежуточной аттестации (С) (по семестрам) 7 нед. – рубеж. контр., 13 нед. – 18 36 0 18 18 рубежн. контр. Зачет ОК-1; ПК-11, 1-2 4 1 1 0 13, 14 Неделя семестра № п/п Семестр Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа. 3 3 2 0 1 1 ОК-1; ПК-5,11, 13 ПЗ №1 3 4 2 0 1 1 ОК-1; ПК-11, 18 ПЗ №1 3 5 2 0 1 1 ОК-1; ПК-11, 18 ПЗ №1 3 6-7 4 0 2 2 ОК-1; ПК-4,11 ПЗ №2 3 8 2 0 1 1 ОК-1, 16; ПК-11, 13 ПЗ №3 3 9 2 0 1 1 ОК-1; ПК-11, 13, 17, 21 3 10- 4 0 2 2 ОК-1; ПК-11, ПЗ №4 6 магистрального газопровода. Сварные узлы 9. трубопроводов. Технология врезки под 10. давлением. 3 12 2 0 1 3 13 2 0 1 11. Ремонтные муфты. 3 14 2 0 1 3 1518 8 0 4 12. Морские нефтегазовые сооружения. 11 13 ОК-1; ПК-11, 13 ОК-1; ПК-11, 1 ПЗ №5 13, 18 ОК-1; ПК1 10,11, 13 ОК-1; ПК-11, 4 ПЗ №6 13 1 4.1 Содержание разделов дисциплины 1. Магистральные трубопроводы. Роль и значение топливно-энергетического комплекса, трубопроводного транспорта в обеспечении энергетической безопасности РФ. Уникальные проекты по строительству магистральных трубопроводов. Определение и основные объекты МГ. Нормативные документы по проектированию МГ. Классификация МГ. Категории участков МГ, согласно нормативных документов. 2. Типы труб, применяемых при строительстве и ремонте магистральных газопроводов. Способы изготовления труб. Типы заготовок для производства труб. Основные геометрические параметры труб. Определение и измерение геометрических параметров труб: наружного диаметра труб, условного диаметра, номинальной толщины стенки, номинальной длины трубы. 3. Основные параметры механических свойств сталей труб и СДТ. Эквивалент углерода трубных сталей. Основные показатели механических свойств труб. Требования к содержанию химических элементов в трубных сталях. Влияние легирующих элементов на величину эквивалента углерода. 4. Принцип равнопрочности соединяемых труб и деталей трубопроводов. Методика расчета равнопрочности и толщины стенок трубопровода с использованием математических формул. 5. Типы соединительных деталей трубопроводов (СДТ). 7 Назначение и основные типы СДТ - их обозначение. Основные показатели механических свойств СДТ. 6. Основные нормативные документы по проектированию, строительству и ремонту магистральных трубопроводов. Стандарты ПАО «Газпром», АК «Транснефть» и других организаций, регламентирующие требования к проектированию, строительству и ремонту магистральных трубопроводов. Зарубежные нормативные документы трубопроводного транспорта. 7. Капитальный ремонт магистрального газопровода. Определение, виды работ, выполняемые при капитальном ремонте. Состав рабочего проекта по капитальному ремонту магистрального газопровода, состав проекта производства работ. Подготовка участка магистрального газопровода в ремонт. Мероприятия по выводу участка в ремонт. 8. Ремонт линейной части магистрального газопровода. Схемы организации и методы капитального ремонта линейной части магистрального газопровода. Особенности разметки и вырезки «катушки» на линейной части магистрального газопровода. 9. Сварные узлы трубопроводов. Типы сварных узлов. Конструктивное исполнение, характеристики и требования. 10. Технология врезки под давлением. Назначение технологии врезки под давлением. Подготовительные работы предшествующие врезке. Расчет максимального допустимого рабочего давления при выполнении работ по технологии врезки под давлением. Конструктивные исполнения узлов врезки. Выбор конструктивного исполнения, основные параметры при выборе узла врезки. 11. Ремонтные муфты. Типы и конструкции ремонтных муфт. Исходный материал (заготовки) для изготовления муфт. Степени дефектности сварных швов при выборе конструкции ремонтной муфты. Расчет максимального допустимого рабочего давления при выполнении работ по ремонту МГ с применением муфт под давлением. Особенности технологии сварки (приварки) разрезных сварных муфт. 8 12. Морские нефтегазовые сооружения. Классификация технических средств для добычи и транспортировки углеводородов, добываемых на морском шельфе. Особенности сборки и сварки нефтяных платформ. Обеспечение коррозионной защиты опорных элементов. 4.2. Лабораторных работ по курсу не предусмотрено. 4.3. Основные темы практических занятий: 1. Выездная лабораторная работа «Определение механических свойств сталей для изготовления трубных элементов магистральных трубопроводов в условиях заводской лаборатории» (ОК-3,7; ПК-11,13,17) 2. Выездная лабораторная работа «Изучение технологических параметров оборудования компрессорных станций» (на базе компрессорной станции ПАО «Газпром») (ОК-3,7; ПК-11,13,17). 3. Выездная лабораторная работа «Методика оценки качества гладкостного покрытия труб» (на базе Московского Трубозаготовительного Комбината) (ОК-3,7; ПК-11,13,17). 4. Определение механических свойств бетонного покрытия труб для подводных переходов (ОК-3,7; ПК-11,13,17). 5. Анализ свариваемости сталей магистральных трубопроводов на базе расчетных методов (ОК-3,7; ПК-11,13,17). 6. Разработка технологии оперативного ремонта трубопроводов различных диаметров с использованием способа вварки под давлением (ОК-3,7; ПК-11,13,17). 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ При реализации программы дисциплины «Металлоконструкции трубопроводных систем» используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий (54 часа) занятия проводятся в виде лекций с использованием ПК и компьютерного проектора. 6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ 9 Оценочными средствами являются: - для текущего контроля является выполнение и защита практических работ; - для промежуточной аттестации – подготовка и сдача зачета, а также средством контроля является введенная в университете рейтинговая системы оценки успеваемости студентов. Перечень примерных вопросов к самостоятельной работе студентов и подготовке к защите лабораторных работ: 1. Магистральный трубопровод (газопровод). Определение, объекты МГ, нормативные документы по проектированию МГ. (ОК-1; ПК-11, 12, 13,14) 2. Классификация магистральных газопроводов. Категории участков магистральных газопроводов согласно нормативных документов. (ОК-1,2,6; ПК11,12,13) 3. Расчет толщины стенки трубопровода. Определение понятию «номинальная толщина стенки». (ОК-2,4,8; ПК-1,3,5,11) 4. Условие обеспечения равнопрочности соединяемых труб и деталей трубопроводов. Привести формулу. (ОК-1,7; ПК-3,5,11, 18) 5. Типы труб, применяемых при строительстве и ремонте магистральных газопроводов. Способы изготовления труб. Типы заготовок для производства труб. (ОК-1; ПК-7,10,11,13) 6. Основные геометрические параметры труб. Дать определение понятиям: наружный диаметр трубы, диаметр условный, номинальная толщина стенки, номинальная длина трубы. (ОК-1,2,7; ПК-20,11, 13) 7. Измерение геометрических параметров труб. Привести формулу для измерения фактического наружного диаметра труб. (ОК-1; ПК-11, 13,20) 8. Основные показатели механических свойств труб и соединительных деталей трубопроводов. (ОК-1; ПК-11, 18,23) 9. Требования к эквиваленту углерода трубных сталей. Влияние отдельных химических элементов на величину эквивалента углерода. (ОК-1; ПК-2,11, 18) 10. Типы соединительных деталей трубопроводов (СДТ). Назначение отдельных СДТ, обозначение. (ОК-1,7,8; ПК-7,10,11, 13) 10 11. Основные типы тройников и отводов, Назначение, обозначение, климатическое исполнение. (ОК-1; ПК-21, 23) 12. Основные нормативные документы по проектированию и строительству магистральных трубопроводов (газопроводов). (ОК-1, ПК-11,12,13) 13. Основные признаки уникальности проекта строительства МГ «Бованенково-Ухта». (ОК-1,6; ПК-11, 13,20) 14. Роль и значение топливно-энергетического комплекса, трубопроводного транспорта в обеспечении энергетической безопасности РФ. (ОК-1; ПК-13,21) 15. Основные условия надежной и безопасной эксплуатации трубопроводного транспорта (этапы жизненного цикла). (ОК-1; ПК-13, 15) 16. Капитальный ремонт магистрального газопровода. Дать определение, виды работ, выполняемые при капитальном ремонте. (ОК-1; ПК-11, 13, 17) 17. Состав рабочего проекта по капитальному ремонту магистрального газопровода, состав проекта производства работ. (ОК-1; ПК-11, 13, 21) 18. Подготовка участка магистрального газопровода в ремонт. Мероприятия по выводу участка в ремонт. (ОК-1,4,6; ПК-13, 15, 17) 19. Схемы организации ремонтных работ на линейной части магистрального газопровода. (ОК-1; ПК-11, 13) 20. Методы капитального ремонта линейной части магистрального газопровода. (ОК-1; ПК-11, 13) 21. Конструктивные схемы переходов (футляров) при переходе через ж/д и автодороги. (ОК-1; ПК-13, 17) 22. Назначение технологии врезки под давлением. Подготовительные работы предшествующие врезке. (ОК-1; ПК-11, 13) 23. Расчет максимального допустимого рабочего давления при выполнении работ по технологии врезки под давлением. (ОК-1,2,4; ПК-1,13, 12, 18) 24. Конструктивные исполнения узлов врезки. Выбор конструктивного исполнения, основные параметры при выборе. (ОК-1; ПК-11, 13) 25. Основные требования при выполнении приварки (сварки) разрезных фитингов. Особенности выполнения сварочных работ. (ОК-1; ПК-11, 13) 26. Требования к ремонтируемым трубам и СДТ (основные параметры) до начала производства ремонта. (ОК-1, 8; ПК-10,11,13) 11 27. Технологические отверстия на магистральном газопроводе при проведении огневых работ. Параметры и местоположение технологических отверстий. (ОК-1; ПК-11, 13) 28. Методы заварки технологических отверстий. Особенности сборки и сварки заплат и патрубков. (ОК-1; ПК-11, 13) 29. Типы и конструкции ремонтных муфт. Исходный материал (заготовки) для изготовления муфт. (ОК-1,6,7; ПК-3,7,10,11, 13) 30. Особенности разметки и вырезки «катушки» на линейной части магистрального газопровода. (ОК-1,6,7; ПК-3,7,11,12, 13). 31. Степени дефектности сварных швов при выборе конструкции ремонтной муфты. Расчет максимального допустимого рабочего давления при выполнении работ по ремонту МГ с применением муфт под давлением. (ОК-1; ПК-11, 13, 18) 32. Особенности технологии сварки (приварки) разрезных сварных муфт. (ОК-1; ПК-20, 22) 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ а) основная литература: 1. Оборудование для сварочно-монтажных работ при ремонте магистральных газопроводов: Справочное пособие / Салюков В.В., Вышемирский Е.М., Капустин О.Е., Юхин Н.А. – М.: ООО “ИРЦ Газпром”, 2007. – 296 с. 2. Трубопроводный транспорт газа, нефти и нефтепродуктов / Ю.К. Чемодуров. – Минск: Беларусь, 2009. – 520 с.: ил. б) дополнительная литература: 1. Безопасность трубопроводных систем / И.И. Мазур, О.М. Иванцов. – М.: ИЦ «ЕЛИМА», 2004. – 1104с., илл. 2. СТО Газпром 2-2.2-136-2007 Инструкция по технологиям сварки при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопроводов. Часть I 3. СТО Газпром 2-2.2-115-2007 Инструкция по сварке магистральных газопроводов с рабочим давлением до 9,8 МПа включительно в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы 12 Специальные вычислительные и контролирующие компьютерные программы, созданные сотрудниками и преподавателями кафедры Сварка и мониторинг нефтегазовых сооружений РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ 8. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Лаборатории кафедры «Сварка и мониторинг нефтегазовых сооружений» для металлографических исследований оснащены программным обеспечением для выполнения 5 лабораторных работ на компьютере, а также комплектами отечественных и зарубежных приборов и установок: - Электромеханическая испытательная машина LFMZ 100 кН фирмы Walter+Bai AG - Портативный анализатор PMI MASTER UVR для контроля оптикоэмиссионным, визуальным и люминесцентным методом - Исследовательский ZOOM стереомикроскоп RZP и микроскоп металлургический инвертированный Meiji IM-7200 с анализатором изображения Thixomet Pro - Квенчинг-дилатометр L78 RITA - Настольный сканирующий электронный микроскоп Phenom proХ - Универсальный твердомер DuraScan-50 - Моторизованный маятниковый копер для ударных испытаний Instron SI-1M 450MPX Производитель Instron, - Инфракрасная камера FLIR SC620 - Универсальный дефектоскоп с поддержкой традиционного ультразвукового метода контроля, контроля с применением фазированных решёток, вихревых токов Omniscan MX - установка ТВЧ Power Cube Family 90/180; - регистратор многоканальный технологический РМТ 69. Дисплейный класс (компьютеры PENTIUM и программное обеспечение). Оргтехника для демонстрации рисунков, схем, графиков, таблиц по тематике дисциплины. 13 - установка ТВЧ Power Cube Family 90/180; - регистратор многоканальный технологический РМТ 69; - прибор для испытания металлов на твердость ТП-2 «Виккерс»; - твердомер электронный малогабаритный переносной программируемый ТЭМП - 2 - прибор для испытания на микротвердость методом вдавливания ПМТ-3; - микроскоп металлографический агрегатный с верхним расположением столика МЕТАМ РВ-21; - микроскоп металлургический инвертированный Meiji IM-7200 с анализатором изображений Thixomet; - исследовательский ZOOM стереомикроскоп RZ-B; - копер маятниковый 2010 КМ-30; - машина разрывная ZD-10/90. Мультимедийный курс лекций: видеофильмы, макеты и плакаты. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО по направлению 15.03.01 «Машиностроение» и профилю «Оборудование и технология сварочного производства» . Автор: Вышемирский Е.М. Заведующий кафедрой: Капустин О.Е. Председатель учебно-методической комиссии факультета ФИМ Гантимиров Б.М. Начальник УМУ Душин А.В. 14