База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / remont_i_rekonstruktsiya_lineynoy_chasti_magistral_nykh_trub

51

-"Расслоение с выходом на поверхность" {закат, плена прокатная) - расслоение,

выходящее на поверхность трубы;

-"Расслоение в околошовной зоне" - расслоение, примыкающее к сварному шву. Дополнительная опасность связана с возможностью наличия трещины в сварном шве, образовавшейся под воздействием расслоения при наложении сварного шва;

-"Изменение толщины стенки" - плавное утонение стенки трубы, образовавшееся в процессе изготовления трубы или листового проката.

-"Трещина" - разрыв основного металла стенки трубы или сварного шва, характеризующийся малым поперечным размером.

- "Дефект сварного шва" (непровар, пора, шлаковое включение) - дефект в самом

52

сварном шве или в околошовной зоне, возникший вследствие нарушения технологии сварки;

По степени влияния на несущую способность нефтепровода дефекты классифицируются на опасные и неопасные.

К опасным относятся :

•дефекты геометрии, примыкающие к сварным швам или непосредственно на швах, если их измеренная глубина превышает по величине 3% от номинального наружного диаметра трубы;

•дефекты, опасные по результатам расчета на статическую прочность (расчетное давление разрушения дефектной трубы ниже заводского испытательного давления);

•дефекты стенки, связанные с потерей металла, с остаточной толщиной стенки трубы на уровне технически возможного минимального предела измерения снарядадефектоскопа.

Эксплуатация трубопровода при наличии опасных дефектов допускается при условии введения ограничений на режимы перекачки.

Опасные дефекты подлежат выборочному ремонту.

К неопасным относятся дефекты, для которых расчетное давление разрушения дефектной трубы не ниже заводского испытательного давления. Эксплуатация трубопровода при наличии неопасных дефектов допускается без ограничений на режимы перекачки на межинспекционный период.

7.2Методы ремонта дефектных участков.

Методы постоянного ремонта дефектных участков магистральных трубопроводов выбираются в соответствии со следующими требованиями :

- должна быть полностью восстановлена проектная несущая способность дефектной

трубы;

- метод ремонта должен быть оптимальным по экономическим критериям.

В зависимости от вида дефектов следует применять следующие методы ремонта:

Шлифовка (зачистка).

Шлифовка используется для ремонта участков труб с дефектами типа "потеря металла" (коррозионные дефекты, риски) и "расслоение с выходом на поверхность". Максимальная глубина ремонтируемого дефекта менее 0.1 номинальной толщины стенки . При шлифовке путем снятия металла должна быть восстановлена плавная форма поверхности, снижена концентрация напряжений.

Обработка поврежденного участка осуществляется при помощи напильников или ручных шлифовальных машин. Следует использовать шлифовальные машины, имеющие максимальную мощность 450 Вт, частоту вращения от 8000 до 11000 об/мин. Диаметр шлифовального круга 100-120 мм , толщина круга не менее 3мм.

Во избежание нанесения повреждений в процессе шлифовки между осью круга и обрабатываемой поверхностью должен поддерживаться угол в 45° или больше.

Заварка дефектов (наплавка металла).

Следует применять для ремонта дефектов типа "потеря металла" (коррозионные язвы, риски).

При наплавке должна быть восстановлена первоначальная толщина стенки на местах потери металла с остаточной толщиной не менее 5 мм.

54

потеря металла, расслоение : до максимальной длины трубы 15 м.

Рис. 7.1 Общий вид неприварной муфты композитно-муфтовой технологии (КМТ).

Ремонтные муфты могут монтироваться на действующем трубопроводе как при остановке, так и без остановки перекачки при давлениях, ограниченных следующими условиями:

-допустимым давлением, определяемым для данного дефектного участка

трубопровода расчетом на прочность по результатам диагностического обследования;

-давлением, определяемым из условий технологии проведения установки муфты;

-допустимым давлением, определяемым из требований безопасности персонала при проведении монтажных при ремонте трубопровода.

При установке муфт давление должно соответствовать наименьшему из давлений, определяемому по перечисленным условиям.

Подъем и опускание нефтепровода при ведении работ по установке муфт не допускаются.

Перед установкой ремонтных муфт КМТ необходимо тщательно удалить изоляционное покрытие с дефектного участка нефтепровода для последующей абразивноструйной обработки.

Муфты должны быть изготовлены из листового материала в заводских условиях. В качестве материала муфты следует использовать стали, аналогичные стали ремонтируемой трубы (с эквивалентными прочностными характеристиками и характеристиками пластичности ). Толщина стенки муфт tм должна быть не меньше толщины стенки ремонтируемой трубы t , но не превышать ее более, чем на 20-30%.

Окончательная подготовка поверхности трубы с дефектом и монтаж муфты осуществляется по специальной технологии. Ремонт с использованием композитномуфтовой технологии должен осуществляться организациями, имеющими лицензию Госгортехнадзора РФ на право проведения таких работ.

Все сварные швы муфты должны быть обследованы ультразвуковым или магнитопорошковым методами неразрушающего контроля.

При ремонте трубопровода с помощью муфт необходимо вести исполнительную документацию, которая предусматривается композитно-муфтовой технологией.

Вырезка дефекта (замена катушки).

При этом способе ремонта участок с трубы дефектом (катушка) должен быть вырезан

56

Типы изоляции в зависимости от коррозионной активности грунта

При прохождении магистральных трубопроводов по заливаемым поймам рек, заболоченным участкам и участкам с грунтовыми водами на глубине укладки трубопровода применяется усиленная изоляция.

При прохождении трубопроводов в зоне действия блуждающих токов, при пересечении водных преград, болот, илистых грунтов, железных и автомобильных дорог, а также свалок мусора, шлака или стоков промышленных предприятий независимо от коррозионной активности грунта принимается весьма усиленная изоляция.

Тип изоляции, как правило, определен проектом на сооружение трубопровода. В отдельных случаях при ремонте трубопроводов на основе показаний электрометрических данных грунтов, с учетом состояния трубопровода, наличия каверн и состояния старой изоляции тип изоляционного покрытия может быть изменен. При этом покрытие, наложенное при ремонте, должно быть по типу не ниже наложенного при строительстве.

Битумные изоляционные покрытия состоят из слоев различных материалов, последовательно наносимых на защищаемую поверхность трубопровода (табл. 8.2, 8.3).

Таблица 8.2

Конструкция изоляционного покрытия с минеральным наполнителем

Первым слоем любого битумного изоляционного покрытия, который непосредственно накладывается на металл, является грунтовка. Грунтовка — это раствор битума в бензине 1 : 3 по объему (одна часть битума и три части бензина). Объемный вес грунтовки должен быть в пределах 0,8—0,82 г/см3.

Применение нашли холодные битумные грунтовки. Грунтовка в холодном состоянии хорошо ложится на поверхность трубопровода, заполняет все имеющиеся на нем углубления и неровности сплошным тонким слоем и прочно прилипает к металлу трубы.

57

Грунтовка предохраняет наружную поверхность трубопровода от быстрого ржавления и способствует повышению качества наложения противокоррозионного покрытия.

Изоляционное покрытие для трубопроводов только из смеси одних битумов не обеспечивает необходимых качеств. Для этого приготавливают специальные мастики на основе битумов.

Битумные мастики представляют собой смесь из битумов и наполнителей. В мастике должно содержаться наполнителя (не менее):

волокнистого — 10%, комбинированного — 20%, пылевидного — 25%, резиновой крошки — 7—10%.

Наполнитель повышает температуру размягчения, механическую прочность и вязкость мастики.

В качестве наполнителей применяются асбест VI или VII сорта, отходы асбоцементного производства, трепел, доломитовая мука, древесная мука, опилки, шлаковая пыль, молотый кирпич, известняк, пушонка, резиновая крошка и др.

Составы и типы битумных мастик подбирают в зависимости от температуры окружающего воздуха при производстве изоляционных работ. Температура размягчения мастик должна быть выше температуры транспортируемого продукта не менее чем на 25° С.

При наложении изоляционного покрытия при температуре воздуха ниже +5 °С в состав мастик для увеличения их пластичности добавляют пластификаторы (осевое или зеленое масло) не более 3% от общего веса смеси.

Изоляционные мастики на основе битума с минеральным наполнителем не обеспечивают длительной сохранности покрытия в эксплуатационных условиях. Малая вязкость этой смеси в жидком состоянии затрудняет получение слоя одинаковой и достаточной толщины. Добавка 20—25% минерального наполнителя повышает температуру размягчения всего на 3—4 °С, а вязкость увеличивается незначительно.

Для получения высококачественного изоляционного покрытия применяется новый органический наполнитель — порошок вулканизированной резины (приготавливаемый из пришедших в негодность автопокрышек и несортовой резины). Введение этого наполнителя дает возможность изменить в нужном направлении физико-механические свойства мастики: значительно повысить температуру размягчения, вязкость, диэлектрические свойства и механическую прочность. Одновременно с этим понижаются водопоглощаемость и хрупкость.

Битумно-резиновые мастики состоят из нефтяного или строительного битума - 8093%, резиновой крошки — 4—10%, пластификатора — до 5%.

58

Для защиты от коррозии применяются битумно-резиновые мастики заводского изготовления;

а) мастика МБР-И-90 с температурой размягчения не ниже 90 °С, предназначенная для производства изоляционных работ в летнее время; б) мастика МБР-И-100 с температурой размягчения не ниже 100 °С, предназначенная для

производства изоляционных работ в летнее время в южных районах и в условиях постоянного теплового воздействия 50—70 °С; в) мастика МБР-ИЗ-80 с температурой размягчения 80 °С, применяемая в зимнее время.

При отсутствии мастик заводского изготовленья допускается применение битумнорезиновых мастик, приготовляемых на трассе.

Мастики битумно-резиновые применяются для основного изоляционного слоя и в качестве приклеивающего состава при нанесении рулонных материалов (бризола, гидроизола), стекловолокнистых материалов и других пропитанных битумом материалов на защищаемую поверхность стальных трубопроводов.

Вкачестве армирующего материала, усиливающего прочность битумного изоляционного покрытия, применяются гидроизол или бризол.

8.2.1.Полимерные покрытия

Впоследние годы в широкое применение нашли более стойкие изоляционные материалы на основе полимеров.

Сопоставление свойств и качеств новейших противокоррозионных покрытий показывает, что наиболее простой и надежной защитой магистральных трубопроводов от коррозии является изоляция из пластмассовых материалов. Такие покрытия более совершенны, чем покрытия на основе битумных и многих других материалов.

Большинство полимерных материалов обладает высокой водостойкостью, стойкостью в агрессивных средах, большим электрическим сопротивлением, при этом диэлектрические свойства практически не снижаются со временем. Механическая прочность их несравненно выше, чем армированных битумных и пековых мастик, они не разрушаются под воздействием токов катодной защиты. Такие покрытия более долговечны, и процесс нанесения их на трубу несложен и может быть механизирован.

Изоляционные ленты выпускаются двух разновидностей: с готовым подклеивающим слоем, что значительно облегчает нанесение изоляции на трубы, и нелипкие полимерные ленты, для нанесения которых требуется грунтовка поверхности трубы.

Для грунтовки может быть применена любая смазка, предотвращающая проникновение влаги и воздуха под покрытие и коррозию металла.

Клей не должен менять с течением времени своей структуры и должен сохранять в течение длительного срока исходные свойства. При этом в нем не должно содержаться растворителей (в первую очередь ароматических), способных образовать вздутие под пленкой и обладающих отравляющими свойствами.

Опыт применения полимерных лент для защиты магистральных трубопроводов от почвенной коррозии непрерывно расширяется.

Применение для изоляции трубопроводов липких полимерных лент значительно повышает срок службы трубопроводов и в 2—3 раза уменьшает трудоемкость изоляционных работ.

8.3. Производство работ при нанесении на трубопровод изоляционного покрытия

8.3.1 Очистка наружной поверхности ремонтируемого трубопровода

Основная функция защитного покрытия — предотвращение возможности образования продуктов коррозии на границе металл — защитное покрытие. Это достигается

59

восновном путем прочного сцепления покрытия с поверхностью металла, а также замедлением скорости поступления агрессивных агентов к поверхности металла через слой покрытия.

На поверхности отремонтированного трубопровода обнаруживаются окалина, ржавчина, остатки сварных флюсов, масляные и другие загрязнения.

Добиться прочного сцепления противокоррозионного покрытия с неоднородной поверхностью металла, на которой имеются окалина и ржавчина, практически невозможно. Покрытие, нанесенное на ржавую поверхность, не обеспечивает длительной защиты, так как

врыхлом слое ржавчины (и микротрещинах слоя окалины) остаются влага и воздух. В этих местах под покрытием процесс коррозии не будет приостановлен, потому что имеются все условия для его развития.

Поэтому удаление с поверхности трубопровода окалины, ржавчины, масляных загрязнений является непременным условием получения качественного изоляционного покрытия.

При ремонте трубопровод очищают за два приема: предварительно и окончательно. Предварительная очистка заключается в удалении с поверхности трубопровода земли,

старой изоляции и грязи.

Окончательная очистка трубы производится после проведения сварочных работ, непосредственно перед нанесением изоляционного покрытия, и заключается в удалении с поверхности трубы ржавчины, окалины и загрязнений.

Если раньше техническими условиями предусматривалась очистка труб до металлического блеска, то теперь при подготовке поверхности для покрытий из битумных мастик и липких пластмассовых лент требуется лишь очистка от окалины и точечной ржавчины.

Требование очистки до металлического блеска вытекало из представления о необходимости прямого контакта защитной пленки с поверхностью металла без промежуточной фазы, которая может способствовать коррозии. Однако влияние этой фазы ничтожно при битумных покрытиях толщиной 3—9 мм и липких пленочных покрытиях, обладающих большой эластичностью.

Кроме того, доведение поверхности до металлического блеска приводит к ее шлифовке и уменьшению площади контакта с покрытием, а следовательно, к ослаблению силы прилипания изоляции.

Исследованием влияния степени очистки поверхности металла на адгезию битумного покрытия установлено, что, если наименьшую прилипаемость (4,0 кГ/см2) имеет изоляционное покрытие, нанесенное на неочищенную поверхность, покрытую ржавчиной, то

по мере снятия ржавчины и увеличения шероховатости адгезия растет и после пяти проходов щетки достигает 10,1 кГ/см2. При дальнейшей очистке адгезия изоляционного покрытия уменьшается и после девяти проходов щетки резко падает до значения 6,7 кГ/см2, соответствующего адгезии покрытия, нанесенного на поверхность после одного прохода щетки.

Следовательно, при подготовке поверхности трубопровода перед нанесением изоляционного покрытия нет необходимости в многократной очистке, так как поверхность труб сглаживается и адгезия изоляционного покрытия уменьшается.

Для механизации процесса очистки трубопроводов при ремонте разработаны очистные машины типа OMС-1. Очистная машина работает по принципу механического срезания остатков грунта, гидроизола и битумной изоляции с наружной поверхности трубопровода.

Основным узлом машины является рабочий орган, представляющий собой одноступенчатый цилиндрический редуктор с полым зубчатым венцом, к которому крепятся резцедержатели.

Для повторной очистки труб от ржавчины вместо резцедержателей устанавливаются щеткодержатели. Рабочий орган сменный (в зависимости от диаметра очищаемого

60

трубопровода). Устанавливая соответствующий рабочий орган и изменяя передаточное число промежуточного редуктора, очистной машиной ОМС-1 можно очищать трубопроводы различных диаметров.

Корпус рабочего органа и зубчатый венец имеют разъем, обеспечивающий возможность установки очистной машины в любом месте действующего трубопровода.

Зубчатый венец с укрепленными на нем резцедержателями вращается вокруг очищаемой трубы в четырех направляющих роликах. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении венца, противовесы резцедержателей отбрасываются к периферии, и резцы, укрепленные на противоположных концах рычагов, прижимаются к поверхности очищаемого трубопровода.

При остановке венца после отключения муфты сцепления резцы автоматически отводятся от трубы, чем обеспечивается проход машины через хомуты и накладки.

Привод рабочего органа осуществляется через фрикционную-муфту сцепления, которая позволяет в момент перехода через хомуты и накладки отключать рабочий орган машины. Кроме того, муфта сцепления, проворачиваясь при перегрузках в случае встречи резцов с препятствиями смягчает удары, предохраняя резцы и зубчатую передачу от поломок.

Управление машиной осуществляется с бровки траншеи, с любой стороны, для чего имеется пульт управления с кнопочной станцией и рукояткой управления муфтой сцепления, укрепленной на штанге, выведенной на бровку траншеи.

При очистке наружной поверхности трубопроводов очистными машинами на трассе, трубопровод приподнимается и поддерживается трубоукладчиками.

Опыт показал, что старая изоляция лучше удаляется с поверхности трубопровода, как ручным, так и механическим способом ранним утром, когда трубопровод еще не разогрет солнечными лучами.

Дневные работы по удалению старой изоляции, когда она нагрета солнечными лучами, более трудоемки.

Механическую очистку невозможно выполнять по влажной поверхности труб, так как загрязнения размазываются по ее поверхности, и работы по очистке не дают требуемого эффекта.

Трубопроводы в большинстве случаев хорошо очищаются за один проход машины. При наличии же плотной ржавчины, если очистить поверхность трубы за один проход не удается, применяют две очистные машины, которые следуют одна за другой.

Недоступные для машины места (участки вдоль сварных швов, около накладок и хомутов) очищаются вручную с помощью различных приспособлений. Очистка ручным способом производится обычно при помощи скребков и стальных щеток, с последующей протиркой чистыми тряпками. Ржавчина из каверн удаляется молоточками и небольшими заостренными, как шабер, треугольными напильниками.

Запрещается очистка поверхности трубопровода напильниками и резцами, сопровождающаяся снятием металлической стружки и ведущая к уменьшению толщины стенки труб.

8.3.2. Грунтовка трубопровода

Грунтовка наносится па чистую и сухую поверхность трубопровода в день его очистки, иначе на трубе образуется налет ржавчины, от которой она должна быть вновь очищена.

Нанесение грунтовки производится вручную из леек. Стекающую по трубе грунтовку растирают снизу брезентовым полотенцем, а сверху щеткой. Слой грунтовки должен быть ровным, без сгустков и пропусков, толщиной 0,1—0,2 мм.

Нельзя допускать избытка грунтовки около сварных швов, накладок, хомутов, его необходимо удалить щеткой. В случае повреждения или загрязнения грунтовки ее