Технология ремонта газопровода диаметром 273 мм

Качество полимочевинного  покрытия в значительной степени  зависит от подготовки поверхности. Хотя применение грунтовки при защите металла необязательно, все же в  большинстве случаев желательно использовать систему покрытия, чтобы избежать образования дефектов и дополнительных затрат по устранению брака [12].

Перед нанесением покрытия поверхность следует очистить от грязи, масел, продуктов коррозии и других загрязнений до начала абразивной обработки. Температура на поверхности изделия перед очисткой должна быть выше точки росы не менее чем на 3°С.

Металлическая поверхность  должна быть очищена от продуктов  коррозии методом абразивной (дробеструйной) очистки, абразивными порошками (купер-шлак, топочные шлаки, корунд и др.) или сухим речным песком до "металлического блеска" (степень 1 по ГОСТ 9.402 или Sa 2½ по ISO 8501-1) и степени шероховатости (Rz) 40-120 мкм (по ISO 8503-1). Затем поверхность должна быть обеспылена продувкой сухим очищенным сжатым воздухом до соответствия по степени запыленности эталонам 2-3 по  ISO 8502-3.

Нанесение покрытия должно производиться на очищенную сухую  поверхность изделий не позднее, чем через 2 -3 ч после завершения процесса очистки. При этом температура окружающей среды и поверхности изделий должна быть не ниже плюс 5-10^oC, а влажность воздуха не превышать 80% (Рис.2.13.).

Рис.2.13. Нанесение полимочевинного эластомера на газопровод в трассовых условиях

При температуре деталей  ниже 5°С производят их подогрев до температуры, превышающей точку росы не менее чем на 3°С. Перед началом работ по нанесению покрытия каждый компонент должен быть тщательно перемешан. Покрытие наносится напылительной установкой, методом «горячего» безвоздушного распыления с помощью пистолета высокого давления. Толщина покрытия, наносимого за один проход – от 0,4 до 6 мм. Время отверждения покрытия от 5-60 сек. Быстрое время реакции полимочевины позволяет наносимому покрытию не реагировать с влажностью воздуха и влажностью основания, поэтому материал может быть легко нанесен по холодному или влажному основанию.

Обязательным условием для получения полимочевинного  покрытия надлежащего качества является хорошее смешивание компонентов  «А» и «Б». Поскольку скорость их реакции высока, смешивание должно происходить за очень короткое время. Этому требованию отвечают специальные двухкомпонентные распылительные установки, обеспечивающие точное дозирование компонентов «А» и «Б» в заданном соотношении (обычно 1:1 по объему), под давлением 150-250 атм и при температуре 60-80°С, и тонкое распыление смеси с помощью самоочищающегося распылительного пистолета, снабженного смесительной камерой высокого давления. Подогрев компонентов нужен для снижения вязкости каждого из них до уровня ниже 100 мПа*с, одного из важных условий качественного смешивания. Чем выше температура и давление компонентов, тем тоньше их смешивание и выше физико-механические свойства полимерной пленки. Обычные двухкомпонентные дозаторы низкого и среднего давления со статическими или механическими смесителями и промывкой смесительной камеры растворителями, широко применяемые для переработки менее реактивных систем, таких как эпоксидные, полиуретановые и полиэфирные смолы, для полимочевины непригодны.

Основные преимущества покрытий из полимочевинных эластомеров:

• быстрое время реакции (среднее время на отлип составляет 10-15 секунд, а уже примерно через минуту  покрытие готово к эксплуатации);
• возможность нанесения толстослойного покрытия от 0,4 до 6 мм за один   проход;
• удобство и простота нанесения (за рабочую смену, при использовании специального оборудования,  возможно нанести покрытие на площадь более 1000 м²);
• 100% сухой остаток (в составе нет растворителей);
• широкий диапазон температур при нанесении (от -40°С до +100°С);
• широкий диапазон эксплуатации готового покрытия (от -60°С до +250°С с возможностью    кратковременных  скачков до +350°С);
• высокие адгезионные и прочностные характеристики;
• высокая  абразивная стойкость готового покрытия;
• стойкость к химически агрессивным средам, воде, кислотами, щелочам и УФ;
• экологичность (материал не содержит токсичных веществ);
• отсутствие швов и высокая герметичность покрытия;
• наряду с водонепроницаемостью покрытия сохраняют свойства паропроницаемости;
• долгий срок службы (от 50 лет и более);
• выполняет функцию диэлектрика, предотвращает искрообразование.

 

1.2.5. Сводный анализ технологий ремонта газопроводов

 

Сравним все приведенные  данные по технологиям ремонта газопроводов по следующим критериям: стоимость ремонта участка газопровода, затраты времени, восстановление свойств трубы после ее ремонта, преимущества и недостатки методов ремонта, - сведем их в единую таблицу (табл. 2.2).

 Таблица 2.2

сводные данные по экономическим и техническим параметрам применения технологий ремонта без остановки перекачки газа

Метод ремонта  без остановки перекачки газа	Стоимость  ремонта  участка  1 м, руб.	Затраты времени, ч	% восстановления  свойств трубы	Преимущества	Недостатки
Вырезка  дефектного участка	30 000	8-10	87	Перекрытие трубопровода (нефтепровода и газопровода) без отключения Заглушка участка трубы под  давлением  Ремонт дефектных участков трубопровода различных типов и размеров	Сложность   Громоздкость    Высокая стоимость применяемого оборудования   Значительный объем сварочных  работ на поверхности трубы, находящейся под давлением.
Композитно-муфтовая технология	5 200	6-24	90	Значительно снижается трудоемкость и стоимость ремонта   Повышается безопасность ремонта  за счет исключения сварочных работ  на поверхности действующего трубопровода.	Длительность затвердевания композитного материала   Степень разгрузки трубы с дефектом, ресурс и долговечность трубопровода, имеющего дефектный участок с  повреждением, зависят от величины физико-механических и прочностных  свойств композитного материала, заполняющего кольцевой зазор
Применение полимерно-го рукава	4 300	6-24	95	Высокая морозостойкость   Чрезвычайно низкие газопроницаемость  и водопоглощение   Высокие термомеханические свойства   Не производится стравливание огромного  количества газа   Бесперебойная поставка газа потребителю   Экономия времени на проведения восстановительных работ	Сложность ввода полимерного рукава в полость трубопровода   Длительность затвердевания композитного материала
Полимоче-винные эластомер-ные покрытия	5 800 (толщина покрытия 1мм)	4-6	85	Долговечность   Высокие адгезионные свойства   Повышенная стойкость к истиранию   Бесшовность и герметичность   Короткое время отверждения   Отсутствие растворителей	Чувствительность покрытия к качеству подготовки поверхности   Дорогостоящее оборудование для нанесения

Рассматривая данные технологии, видна их потенциальная  экономичность, простота в применении, экологичность, безопасность для персонала  обслуживания. Развитие технологий ремонта  газопроводов существенно влияет на уровень обслуживания, и применение подобных технологий без прекращения подачи газа имеют широкие перспективы для внедрения в промышленность. Оценивая и сравнивая технологии, можно выделить как более дешевые и быстрые, так и более трудоемкие. Их выбор и применение зависит от конкретных условий, аварий или протечек и наличествующей техники.

На Рис.2.14. представлена схема выбора технологии ремонта в зависимости от конкретного вида повреждений.

Рассмотрим применение данной схемы на конкретных примерах.

• На участке действующего газопровода имеется коррозионное повреждение длиной 100 м, и у организации, которой принадлежит данный газопровод, есть необходимые денежные ресурсы. Тогда этой организации целесообразно выбрать технологию ремонта участка газопровода с помощью напыления полимочевинного эластомерного покрытия, преимущества и недостатки которой описаны выше. Следствием такого выбора являются временные затраты, которые составляют от 4 до 6 ч. Если же организация не желает понести такие денежные расходы, то необходимо привести соответствующие критерии, преимущества в пользу полимочевинных эластомерных покрытий.
• На участке действующего газопровода имеется коррозионное повреждение длиной 40 м, но у организации, которой принадлежит данный газопровод, нет достаточных денежных ресурсов. Следовательно, эта организация может провести ремонт, используя композитно-муфтовую технологию с применением нескольких муфт, которые стыкуются между собой. Время на восстановление трубы займет 6-24 ч. Если время, затрачиваемое на ремонтно-восстановительные работы, не устраивает, тогда следует выбрать ремонт при помощи напыления полимочевинного эластомерного покрытия, время которого составляет 4-6 ч, но денежные издержки, в этом случае, выше.

 

Рис.2.14. Схема выбора технологии ремонта в зависимости от конкретного вида повреждений

 

 

• На участке действующего газопровода имеются местные повреждения, такие как расслоения, вмятины, гофры, трещины, потери металла и т.п. Организации, обслуживающей газопровод, независимо от длины поврежденного участка газопровода и количества наличествующих денежных средств следует выбирать композитно-муфтовую технологию ремонта, так как она имеет сравнительно небольшую стоимость по сравнению с вырезкой дефектного участка, и процент восстановления свойств трубы после данного вида ремонта составляет 90%.
• Участок газопровода имеет ряд повторяющихся повреждений в виде сквозных отверстий, длина поврежденного участка  менее 50 м. Организация, которой принадлежит газопровод, располагает денежными средствами. В этом случае можно применить как ремонт с вырезкой дефектного участка газопровода без прекращения остановки перекачки газа, так и ремонт при помощи ввода в действующий газопровод полимерного рукава. Если выбрать первый вид ремонта, то временные затраты составят 8-10 ч., а денежные затраты будут очень высоки (около 30 000 руб.). Если выбрать второй вид ремонта, то затрачиваемое время будет больше (до 24 ч.) по сравнению с предыдущим, а денежные затраты – ниже.

 

При выборе конкретного вида ремонтных работ необходимо учитывать как преимущества выбранной технологии ремонта, так и ее недостатки.

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Технологическая  часть

                                    2.1. Выбор вида и способа сварки

 

     При монтаже магистральных газопроводов применяются различные способы сварки, обеспечивающие необходимое качество сварки. Поэтому от качества сварных соединений зависит эксплуатационная надежность сварных конструкций и трубопроводов в целом, и кроме того, способ и технология сварки определяют трудозатраты и сроки монтажа.

В современных условиях среди многочисленных способов сварки материалов первое место по всем основным показателям – количеству выпускаемой  продукции, числу занятых рабочих  и действующих установок –  занимает электродуговые способы сварки, в том числе ручная дуговая сварка штучными электродами, полуавтоматическая сварка и автоматическая сварка под флюсом и в среде защитных газов. Вместе с тем следует отметить, что при монтаже газопроводов довольно трудно использовать механизированные способы сварки, так как свариваемые стыки следует выполнять в неповоротном положении и в условиях, когда невозможно надежно защитить дугу от атмосферных влияний. Поэтому механизированные способы сварки применяют в основном в мастерских монтажных заготовок при изготовлении деталей и узлов трубопроводов.

На монтажной площадке стыки сваривают преимущественно  ручной дуговой сваркой, которая  позволяет вести сварку в любом  пространственном положении. Газовую  сварку применяют редко и в  основном для малых диаметров трубопроводов.

В настоящее время  при монтаже трубопроводов высокого давления все больше применяются  комбинированные способы сварки. Технология комбинированной сварки состоит в том, что корень шва  и заполнение разделки выполняют  различными методами сварки (аргонодуговой сваркой, механизированными способами сварки в среде защитных газов и под флюсом, а также ручной дуговой сваркой штучными электродами). Корневые швы, как правило, выполняют ручной аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом с присадкой или без нее, полуавтоматической сваркой в углекислом газе или ручной дуговой сваркой штучными электродами малых диаметров.

Выбор способа сварки и технологии сварки, кроме того, определяются физико-химическими свойствами свариваемого металла, а также возможностями использования того или иного сварочного оборудования, приспособления и оснастки, габаритом и сечением свариваемых деталей.

Исходя из технологических  и экономических соображений, с  учетом обеспечения высокой производительности и качества технологического оснащения производства выбираем при ремонтной сварке стыков труб ручную дуговую сварку штучными электродами. Так как ручная дуговая сварка является наиболее универсальным и мобильным способом сварки. 

 

 

 

 

2.2. Расчет параметров режима сварки

 

Режимом сварки называют совокупность основных характеристик  сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных швов заданных размеров, формы и качества. При  ручной дуговой сварке это диаметр  электрода, сила сварочного тока, напряжение дуги, площадь поперечного сечения шва, выполняемого за один проход, число проходов, род тока, полярность и др.

Определение режима сварки обычно начинают с выбора диаметра электрода, который назначают в  зависимости от толщины свариваемого материала. Практические рекомендации по выбору диаметра электрода приведены в таблице 2.

 

 

Таблица 2

Толщина деталей, мм	1,5–2	3	4–8	9–12	13–15	16–20	20
Диаметр электрода, мм	1,6–2	3	4	4–5	5	5–6	6–10

При сварке многопроходных швов стыковых соединений первый проход должен выполняться электродами с меньшим диаметром, так как применение электродов большего диаметра затрудняет провар корня шва.

В нашем случае, когда  толщина свариваемой трубы 8 мм, корневой шов свариваем электродом диаметром 3,2, а для последующих слоев 4.

При определении числа проходов следует учитывать, что максимальное поперечное сечение металла, наплавленного за один проход, не должно превышать 30-35 мм² и может быть определено по формулам (1) и (2):

для первого прохода (при  проварке корня шва)

мм²                               (1)

для последующих проходов

мм²                                  (2)

Для определения числа  проходов при сварке швов стыковых соединений с разделкой кромок необходимо рассчитать общую площадь поперечного сечения наплавленного металла (рис. 2.1)

Рис.2.2. Форма поперечного сечения наплавленного металла (стыковой шов с V-образной разделкой кромок)

Находим площадь треугольника А₁:

Находим площадь прямоугольника А₂: