База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / remont_i_rekonstruktsiya_lineynoy_chasti_magistral_nykh_trub

61

необходимо смыть бензином и после просыхания поверхности трубопровода нанести грунтовку вновь.

8.3.3. Нанесение изоляционного покрытия

Защитное действие покрытия определяется, главным образом адгезией его к металлу. Прочность сцепления грунтовки с битумной мастикой зависит от их физико-химических свойств, чистоты поверхности, температуры и влажности окружающего воздуха, а также от длительности сушки грунтовки.

При совмещенном методе производства изоляционно-укладочных работ длительность сушки грунтовки является одним из наиболее важных факторов.

Наложение битумной мастики на влажную, непросушенную или на слишком пересушенную грунтовку сильно снижает сцепление мастики с грунтовкой. Экспериментально установленная зависимость сцепления битумного покрытия от длительности сушки грунтовки показана на рис. 8.1.

Из графика видно, что для максимальной прилипаемости оптимальная длительность сушки в летнее время составляет 3—15 мин и для хорошей прилипаемости 2—30 мин. Прилипаемость битумной изоляции уменьшается в 2 раза, если время сушки грунтовки затягивается более 30 мин.

Время сушки грунтовки, а следовательно, и прилипаемость изоляционного покрытия зависят от времени года и метеорологических условий. В теплое время года причиной плохой прилипаемости, если исключить влияние засорения загрунтованной поверхности и других факторов, является пересушка грунтовки. При положительных температурах воздуха прилипаемость может снизиться из-за большой насыщенности воздуха парами воды. В холодное время года прилипаемость резко ухудшается с понижением температуры воздуха и повышением его влажности.

Рис. 8.1. Зависимость сцепления мастики от времени ее сушки.

I — зона посредственного сцепления; II — зона хорошего сцепления; III — зона высокого

сцепления; IV — зона ослабленного сцепления.

Резкое снижение прилипаемости в самом начале работы происходит даже в сухую погоду в том случае, когда горячая битумная мастика соприкасается с холодной поверхностью грунтовки на трубе. Это происходит потому, что на грунтовке адсорбируется влага из окружающего воздуха. Водяная микропленка под покровом изоляционного слоя мастики мгновенно испаряется и образует паровую подушку, способную снизить прилипаемость до нуля.

Когда труба начинает подогреваться горячим битумом по мере продвижения по ней изоляционной машины, конденсация влаги прекращается, а адсорбированная на поверхности

62

грунтовки влага успевает улетучиться.

При низкой температуре и. повышенной влажности воздуха возможны случаи, когда выделяющегося из горячего битума тепла оказывается недостаточно для своевременного испарения адсорбированной на грунтовке влаги. Тогда вода испаряется уже под изоляционным слоем, что приводит к отслаиванию его от трубы. Такая изоляция непригодна и ее надо исправить.

Избежать отслаивания покрытия, наблюдающегося обычно после перерывов в работе в холодное время года, можно нанесением изоляционного слоя на повторное праймирование

сминимально возможным разрывом во времени.

Взависимости от применяемого способа производства ремонтных работ изоляцию трубопровода можно наносить механизированным или ручным способом. Механизированное нанесение изоляции на трубопровод производится изоляционными машинами типа УИМ. Эти машины предназначены для нанесения нормальной битумной изоляции на поверхность трубопровода при капитальном ремонте.

При нанесении усиленной изоляции на еще неостывший слой нормальной изоляции оберточный материал (гидроизол или при битумно-резиновой мастике — бризол) наматывают вручную.

Оберточными материалами трубопровод обертывают спирально с нахлестом краев последующего витка на предыдущий не более 20 мм.

Нахлест конца новой ленты на предыдущую должен быть 100— 500 мм. Зазоры между витками оберточных материалов нежелательны. В случае образования зазоров на них наклеивают горячим битумным покрытием полоски из этого же материала шириной 10 см. Таких мест допускается не более двух на каждые 50 м изолированного трубопровода.

Наложенный на трубопровод оберточный материал должен прилипать к покрытию во всех точках и не иметь складок, морщин и пустот под оберткой. Прилипание оберточного материала проверяют по звуку, вызываемому легким постукиванием.

Для обертывания трубопровода, на который приварены при ремонте планки, хомуты, накладки, применяют мешковину, так как из-за недостаточной эластичности гидроизола между слоем битума и оберточным материалом создаются воздушные мешки, складки и т. п. Мешковина прочно облегает все имеющиеся неровности на поверхности трубопровода и, пропитываясь битумом, служит вполне удовлетворительным армирующим материалом.

Схема расстановки машин и технологические параметры проведения изоляционноукладочных работ при ремонте трубопроводов на бровке траншеи приведены на рис. 8.2 и в табл. 8.4.

При совмещенном способе производства изоляционно-укладочных работ трубопровод необходимо укладывать строго по оси траншеи, не касаясь ее стенок. Температура битумного покрытия при укладке трубопровода не должна превышать +30°С. Дно траншеи обычно планируют и освобождают от камней, сухих комьев, коряг и других твердых включений. На участках трассы, сложенных из твердых пород, на дно траншеи подсыпают мягкий грунт слоем не менее 10 см. Уложенный трубопровод перед засыпкой присыпают мягким грунтом слоем не менее 20 см.

Изолированный трубопровод не должен находиться на бровке траншеи без укрытия более одних суток во избежание оплывания изоляции в летних условиях и растрескивания в зимних.

Таблица 8.4

Технологические параметры проведения изоляционно-укладочных работ

63

Рис. 8.2 Схема расстановки машин при производстве изоляционно-укладочных работ на трубопроводах различных диаметров:

а- 530 мм; б - 720-820, 1020 мм; в - 1220 мм; г - 1420 мм.

8.4.Контроль качества изоляционного покрытия

Технологический контроль качества изоляционных покрытий проводится на всех этапах изоляционно-укладочных работ. Такой контроль позволяет не только обнаруживать дефекты изоляции, но и в значительной степени предотвращать их появление.

Качество нанесенного на трубу изоляционного покрытия определяют внешним осмотром, проверкой равномерности детектором, измерением толщины и проверкой прилипаемости к металлу.

Внешний осмотр изоляционного покрытия производится в процессе наложения каждого слоя по всей длине трубопровода. В покрытии не должно быть пропусков, трещин, пузырей, мелких отверстий, бугров, впадин.

Сплошность изоляционного покрытия проверяется искровым дефектоскопом. Дефектоскоп в битумной изоляции трубопровода обнаруживает механические повре-

ждения, поры, пустоты, пропуски, трещины, посторонние включения и др.

Изоляция считается хорошо прилипшей к трубе, если покрытие отрывается от металла отдельными кусками и часть мастики остается на поверхности трубы. Если покрытие отрывается от металла сплошным неповрежденным полотном, изоляция бракуется.

Лекция №10

9.Испытание отремонтированного трубопровода

9.1.Методы испытания

64

Магистральные трубопроводы испытывают одним из трех методов — гидравлическим, пневматическим или комбинированным.

При гидравлическом испытании давление в трубопроводе создают водой или другими жидкостями, а при пневматическом испытании — воздухом или природным газом.

Комбинированный метод испытания предполагает создание давления в трубопроводе двумя средами — природным газом и водой или воздухом и водой.

Каждый из указанных методов наряду с отличиями по технологии производства работ имеет ряд особенностей. Эти особенности характеризуются такими основными показателями, как безопасность и продолжительность производства работ, а также возможность максимального выявления потенциальных очагов отказов при испытаниях (разрывы, утечки).

Показатель продолжительности испытаний в полной мере отражает трудоемкость и стоимость производства работ. Показатель возможности максимального выявления отказов характеризует достигаемый после испытания уровень надежности трубопровода и поэтому является определяющим при прочих равных условиях.

Гидравлический метод испытания может быть применен на объектах любого назначения (газо-, нефте- и нефтепродуктопроводы), уложенных подземно и надземно.

Гидравлический метод испытания наиболее безопасен. Размеры охранной (опасной) зоны, характеризующие возможность поражения струёй воды, выбрасываемой при разрывах грунтом или металлическими осколками, в 1,5—4 раза меньше, чем при испытании воздухом или газом. Разрушение трубопровода при испытании водой обычно происходит в виде узкой щели протяженностью в среднем 1—3 м. Давление в трубопроводе в случаях разрыва или даже утечки быстро снижается.

Продолжительность гидравлического испытания значительно меньше, чем при испытании воздухом, но больше времени испытаний природным газом. Последнее обеспечивается тем, что для испытаний природным газом в основном используют высокопроизводительные источники газа (промыслы, действующие объекты). В отдельных случаях, когда могут применяться машины (передвижные газовые компрессоры), они будут работать в дожимном режиме и иметь поэтому высокую производительность.

При рассмотрении продолжительности, а следовательно, стоимости и трудоемкости гидравлического испытания как составной части комплексного процесса «очистка полости

— испытание — удаление воды» для известных технологических вариантов видно, что при испытании трубопроводов этим методом почти полностью исключены затраты времени на очистку полости. Это объясняется тем, что очистку полости производят промывкой, при которой очистные устройства пропускают в потоке воды, закачиваемой в трубопровод для последующего испытания. При этом с помощью пропускаемых устройств из трубопровода вытесняется воздух, что не только сокращает продолжительность подъема давления в трубопроводе, но и имеет важное значение для более правильной оценки герметичности объекта.

Существенное значение в общей продолжительности гидравлического испытания имеют и затраты времени на удаление воды, которые увеличивают общую продолжительность комплексного процесса только при гидравлических испытаниях газопроводов. При испытаниях нефте-и нефтепродуктопроводов эти затраты незначительны, так как процесс удаления воды технологически совмещен во времени и в пространстве с процессом заполнения испытанного объекта транспортируемой средой. Даже с учетом продолжительности удаления воды на газопроводах общая продолжительность комплексного процесса гидравлического испытания меньше чем общая продолжительность пневматического испытания газопроводов воздухом.

Наиболее важная характеристика гидравлического метода испытаний — возможность максимального выявления потенциальных очагов отказов путем повышения испытательного давления до значений, вызывающих в металле труб напряжения, близкие или равные нормативному пределу текучести.

65

Известен ряд факторов, ограничивающих или полностью исключающих возможность проведения гидравлических испытаний. Это прежде всего - отсутствие по трассе строящегося объекта источников воды, способных обеспечить ее отбор в необходимых для испытания объемах. При строительстве объектов, проходящих по резкопересеченной местности, возможность испытания гидравлическим методом ограничена большой разницей вертикальных отметок трубопровода. Проведение испытания водой в этих условиях не исключается, но требует разделения объекта испытаний на участки небольшой протяженности (иногда 1 - 2 км). Это при водит к резкому усложнению технологии и организации производства работ из-за необходимости монтажа и демонтажа большого числа заглушек и узлов перепуска воды, перестановки опрессовочных агрегатов и т. д.

После испытаний на месте демонтированных узлов перепуска воды устанавливают «катушки», которые приваривают гарантийными стыками, не подвергаемыми испытанию внутренним давлением, что снижает надежность объекта.

Возможность проведения гидравлических испытаний может быть ограничена и низкой температурой наружного воздуха. Практикой доказано, что гидравлические испытания могут быть успешно выполнены при температурах воздуха - 25 - 30°С при условии осуществления комплекса специальных организационно-технических мероприятий.

Пневматический метод испытания может быть применен только на газопроводах независимо от способа их укладки.

Пневматическому испытанию запрещено подвергать газопроводы категории В, которые прокладывают внутри зданий и в пределах территорий компрессорных и газораспределительных станций, станций подземного хранения газа, а также трубопроводы топливного и пускового газа; трубопроводы категории I - узлы подключения перекачивающих насосных и компрессорных станций, всасывающие и нагнетательные трубопроводы, а также узлы пуска и приема очистных устройств между охранными кранами газопроводов; газопроводы категории I на переходах через водные преграды и на прилегающих прибрежных участках при их первом этапе испытаний после сварки на стапеле или площадке, но до изоляции (только участки, укладываемые с помощью подводно-технических средств); участки газопроводов категории I на переходах через железные и автомобильные дороги, а также на местах пересечений с воздушными линиями электропередач напряжением 500 кВ и более при их первом этапе испытаний до укладки и засыпки или крепления на опорах.

Указанные ограничения вызваны высокой опасностью пневматических испытаний вообще и, в частности применительно к указанным участкам. Эта опасность значительно возрастает при испытаниях природным газом, когда кроме разрушения самого трубопровода могут возникать пожары и взрывы.

При пневматическом испытании возможно разрушение трубопровода с выбросом грунта и металла на большие расстояния. Протяженность разрушенного участка при этом в десятки и сотни раз больше, чем при гидравлическом испытании.

Ликвидация отказов при пневматическом испытании сложнее, чем при гидравлическом. Она особенно возрастает на участках, проходящих по заболоченной местности, а также при использовании для испытания природного газа. Из-за большой протяженности разрушенного участка необходимо доставить на трассу большое число новых труб, выполнить значительные объемы земляных, сварочно-монтажных и других работ.

Продолжительность испытаний газом меньше, чем при испытании водой или воздухом. Как указывалось ранее, при испытании природным газом используют мощные и высокопроизводительные источники газа — промыслы, действующие газопроводы, а подъем давления от них производят соответственно естественным давлением газового пласта или с помощью ближайших компрессорных станций. Использование указанных источников газа приводит и к соответствующему снижению стоимости испытаний, это обеспечивается еще и тем, что газ, используемый для испытаний, практически полностью остается в трубопроводе для последующей его транспортировки.

66

В случае возникновения отказа при испытании природным газом испытательная среда полностью удаляется из трубопровода, т. е. безвозвратно теряется, увеличивая продолжительность и стоимость работ, что относится и к испытанию сжатым воздухом. Для устранения отказа при гидравлическом испытании из трубопровода теряют только 5—15% от объема содержащейся в нем воды.

Продолжительность (а следовательно, и стоимость) работ по испытанию сжатым воздухом особенно велика и превышает этот показатель по гидравлическому испытанию во много раз. Увеличение продолжительности испытаний воздухом объясняется двумя причинами. Во-первых, в трубопровод нужно закачать воздух в объемах, превышающих объем полости объекта пропорционально испытательному давлению. Так, для испытания на давление 8,25 МПа 1 км газопровода диаметром 1420 мм необходимо закачать в него 124 тыс. м3 воздуха или 1,54 тыс. м3 воды. Во-вторых, для закачки в трубопровод воздуха используют передвижные компрессорные станции — сложные, крупногабаритные и тяжеловесные машины, требующие значительных эксплуатационных затрат. Эти машины, хотя и обеспечивают создание в трубопроводе высоких давлений воздуха, имеют небольшую производительность.

Наиболее серьезный недостаток пневматического испытания - ограничение по испытательному давлению, необходимому для полного выявления в строящемся трубопроводе потенциальных очагов отказов. Этот недостаток обусловлен высокой опасностью пневматического испытания. Вместе с тем пневматическое испытание в сравнении с гидравлическим имеет следующие преимущества:

возможность сохранения чистоты полости при правильном проведении предшествующих испытанию строительно-монтажных работ, исключающем наличие в полости трубопроводов воды; это позволяет отказаться от сложного технологического процесса удаления воды, исключить образование ледяных или гидратных пробок и, как следствие, обеспечить транспортировку продукта без каких-либо изменений его физико-химических свойств и характеристик, а также без нарушения нормальной технологии эксплуатации трубопроводов;

возможность проведения испытаний трубопроводов, прокладываемых по резкопересеченной местности (только при наличии на испытываемом участке источников газа или воздуха высокого давления); испытаний трубопроводов, прокладываемых надземно, а также испытаний трубопроводов в условиях низких температур.

Комбинированный метод испытания сохраняет изложенные преимущества и недостатки применительно к от дельным захваткам, испытываемым в пределах одного участка водой и природным газом (сжатым воздухом). Этим методом обычно испытывают участки газопроводов, прокладываемых по резкопересеченной местности и обеспеченных источниками газа (например, параллельно действующий газопровод), а также обеспеченных одним или несколькими источниками воды.

Во многих случаях, как показывает опыт, проведение испытаний комбинированным методом на отдельных участках крупного трубопровода - единственно применимый и наиболее эффективный по совокупности технико-экономических показателей. Основное преимущество этого метода - возможность создания на всем протяжении испытываемого участка испытательных давлений, установленных нормативами.

Недостатком комбинированного метода испытаний является сложность обеспечения закачки, а также полного удаления воды. Это требует разработки специальной технологии, а иногда и проведения дополнительных сварочно-монтажных и других работ.

При гидравлическом методе испытаний на прочность приняты такие давления, которые должны быть созданы одновременно в двух точках участка. В нижней по рельефу точке участка должно быть создано давление, равное давлению, гарантированному заводомизготовителем без учета осевого подпора на испытательном стенде (Рзав). Это давление определяют по государственным стандартам (ГОСТ) или техническим условиям (ТУ) на трубы, уложенные на участках соответствующих категорий. При этом в верхней по рельефу

67

точке участка определенной категории давление устанавливают равным (но не меньше) 1,1Рраб, 1,25Рраб или 1,5Рраб. Здесь в качестве Рраб принято нормативное рабочее давление, установленное проектом. Такой принцип установления давлений испытания на прочность дает возможность определить и максимальную протяженность испытываемого участка.

При пневматическом методе давление при испытании на прочность принимают в зависимости от рабочего давления Рраб, оно составляет 1,1Рраб.

Давление на участке трубопровода при его испытании на герметичность равно Рраб. При гидравлическом испытании на прочность участков категорий I—II совместно с участками III—IV категорий нижнюю точку принимают на участке III—IV категорий, а испытательное давление в любой точке этих участков не должно превышать заводское испытательное давление.

Продолжительность испытаний на прочность в зависимости от категории участка, стадии или этапа испытаний принята 6, 12 или 24 ч.

Продолжительность испытания на герметичность определяется временем, необходимым для тщательного осмотра трассы, но должна быть не менее 12 ч.

Определенной спецификой отличаются параметры испытаний трубопроводов или их участков, построенных из цельнотянутых труб. На этих объектах при гидравлическом методе испытаний испытательное давление на прочность установлено для нижней точки 1,25 Рраб, а для верхней точки— 1,5 Рраб, но не выше Рзав.

Давление при испытании на герметичность равно для этих объектов Рраб. Продолжительность испытания на прочность установлена соответственно для

гидравлического и пневматического методов 24 или 12 ч, а продолжительность испытания на герметичность аналогична принятой для объектов, построенных из сварных труб.

Возможен и другой подход к назначению параметров испытаний в основном гидравлическим методом. Этот подход предполагает, что испытательное давление на прочность может устанавливаться исходя из физико-механических характеристик металла труб, т. е. в зависимости от нормативного предела текучести металла. Этот принцип сохраняется и при назначении параметров различных этапов испытания.

68

69

70

В общем случае каждый участок испытания представляет собой часть трубопровода (или целый трубопровод), ограниченный заглушками или линейной арматурой (краны, задвижки). К числу ограничительных элементов относятся узлы пуска и приема очистных или разделительных устройств, а также узлы подключения оборудования насосных или компрессорных станций.

Линейная арматура может быть использована в качестве ограничительного элемента при испытаниях только в том случае, если давление до и после арматуры не превышает максимально допустимого для данного типа арматуры. Когда это требование не может быть соблюдено, на конце участка монтируют открытую в рабочем сечении арматуру и за ней располагают патрубок с заглушкой.

Испытание участка на прочность и герметичность проводят последовательно с соблюдением при этом параметров, установленных для каждой стадии испытаний.

9.2 Гидравлический метод испытания

Принципиальная схема гидравлического метода испытания участка трубопровода одной категории, совмещенная с его условным профилем (рис. 9. 1), содержит в себе несколько основных элементов: источник воды; группу наполнительных и опрессовочных (или наполнительно-опрессовочных) агрегатов (ГНОА); узел обвязки ГНОА; подводящие патрубки (шлейфы); узел подключения ГНОА к трубопроводу (пуска поршня); испытываемый участок с линейной арматурой; узел приема поршня-разделителя. На совмещенном продольном профиле, принятом условно, выделены основные точки участка, две из которых - нижняя (НТ) и верхняя (ВТ) - являются контрольными.

Технология гидравлического испытания рассматриваемого участка в общем виде заключается в следующем. Для проведения испытания участок промывают, заполняют водой и испытывают, используя последовательно наполнительные и опрессовочные агрегаты. Это