В процессе эксплуатации трубопроводы изнашиваются от механического (в основном эрозионного), теплового и коррозионного воздействия. При ремонте выполняются следующие основные работы:
1) замена износившихся деталей и узлов или исправление их до соответствующих норм, допусков и размеров;
2) выверка трубопроводов, а в случае необходимости подгонка опор и подвесок;
3) модернизация или реконструкция трубопроводов с возможной унификацией сменных частей;
4) изоляция трубопроводов;
5) испытание на прочность и плотность;
6) окраска трубопроводов.
За 2 – 3 ч до разборки фланцевых соединений трубопроводов резьбовую часть крепежных деталей необходимо смочить керосином. Отворачивание гаек проводится в два приема: сначала все гайки ослабляются поворотом на 1 / 8 оборота, затем отворачиваются полностью в любой последовательности. При разборке трубопроводов с целью замены прокладок весьма трудоемка раздвижка фланцев. Для раздвижки фланцев используются специальные приспособления.
Рисунок – Винтовое приспособление для раздвижки фланцев
Рисунок – Приспособление для замены прокладки
1 – хомут; 2 – винт; 3 – болт.
Для вырезки прокладок применяются специальные приспособления.
Рисунок – Приспособление для вырезки прокладок
1 – конус; 2 – нож.
При ремонте технологических трубопроводов изношенные участки заменяются новыми, дефектные сварные стыки удаляются, а вместо их ввариваются катушки. Перед удалением участка трубопровода необходимо закрепить разделяемые участки так, чтобы предупредить их смещение. Участок, подлежащий удалению, крепится в двух местах.
После демонтажа участка трубопровода свободные концы оставшихся труб необходимо закрыть пробками или заглушками. При установке нового участка его сначала укрепляют на опорах, а затем сваривают.
Сборка коллектора состоит из соединения отдельных участков, блоков (плетей), деталей и крепления его к опорам и подвескам. Отдельные узлы перед сборкой располагаются в цехе между аппаратами, насосами, арматурой. Сначала сборка выполняется «начерно», т.е. свариваемые детали соединяются прихваткой, фланцевые соединения собираются на монтажных болтах. После такой сборки и выверки горизонтальных и вертикальных участков осуществляется окончательная сварка стыков, а во фланцевых соединениях монтажные болты заменяются шпильками или постоянными болтами с окончательной их затяжкой. После этого трубопровод закрепляется на опорах.
Подъем и укладка узлов и деталей трубопроводов проводятся с помощью стационарных или передвижных грузоподъемных устройств. При сборке отдельных участков трубопроводов передача их веса на насосы и компрессоры должна быть исключена.
На вертикальных аппаратах заменяемые узлы и детали трубопроводов закрепляются стропами в двух местах для их подвешивания.
При подсоединении к другим узлам перестроповка исключается. Поднятый узел или деталь при помощи оправки подгоняется к присоединительному фланцу, а затем устанавливается прокладка и закрепляются все шпильки и болты. После проведения указанных операций стропы снимаются. Если новый узел трубопровода присоединяется на сварке, то стропы снимаются после приварки его первым швом.
При ремонте фланцевых соединений зеркало фланца, находившегося в эксплуатации, очищается от старой прокладки, следов коррозии и т.д.
Перпендикулярность уплотнительной поверхности фланца к оси трубы проверяют при помощи специального приспособления.
Рисунок – Проверка перпендикулярности уплотнительной поверхности фланца
к оси трубы
При ремонте межцеховых трубопроводов замена изношенных участков надземных трубопроводов может выполняться потрубно. Возможна также сборка участков из секций, которые собирают и сваривают из отдельных труб и их элементов вблизи трассы или в трубозаготовительной мастерской. В условиях эстакад, насыщенных большим количеством трубопроводов, ремонт становится более сложным. В этом случае замена изношенных участков или прокладка дополнительных линий возможна лишь отдельными трубами небольшой длины. Трубы поднимаются краном или лебедкой и через верх или бок эстакады заводятся на место. Сборка ведется в направлении, противоположном уклону трубопровода. При укладке трубопроводов на эстакадах, в каналах или лотках окончательное закрепление начинают с неподвижных опор.
При замене участков трубопроводов, работающих при высокой температуре, а также при прокладке дополнительных линий проводится растяжка компенсаторов температурных удлинений.
Растяжка компенсаторов осуществляется с помощью специальных приспособлений, вместе с которыми компенсатор монтируется. После закрепления концов трубопровода на неподвижных опорах приспособление удаляется.
Рисунок – Винтовое приспособление для растяжки компенсаторов
1 – распорка; 2 – натяжная гайка; 3 – винт; 4 – хомут; 5 – труба.
Линзовые компенсаторы устанавливаются на трубопроводах, имеющих продольное и поперечное перемещения. Для предотвращения разрыва линз при сдвиге трубопровода в поперечном направлении на компенсаторах ставятся стяжки. Линзовые компенсаторы растягиваются на половину их компенсирующей способности.
Рисунок – Линзовые компенсаторы со стяжками
1 – тяга; 2 – лапа.
При ремонте трубопроводов, уложенных в грунт, выполняются следующие основные работы:
1) вскрытие засыпанных траншей; отсоединение участков трубопроводов;
2) подъем этих участков на поверхность;
3) очистка наружной поверхности от следов коррозии и остатков старой антикоррозионной изоляции;
4) замена изношенных участков трубопроводов новыми;
5) наложение новой изоляции;
6) укладка трубопровода в траншею.
При наличии мелких повреждений (трещины, раковины, потения и т.д.) трубопровод из работы не выключается. При нетоксичных продуктах ремонт осуществляется наваркой заплат. Разрывы стыков и крупные трещины временно изолируются наложением хомутов. После освобождения трубопровода от продукта поврежденные места вырезаются и ввариваются катушки.
Трубопроводы диаметром до 300 мм, уложенные на глубине не более 1,2 м, ремонтируются с подъемом и укладкой их над траншеей на лежаки. При диаметре более 300 мм ремонт осуществляется непосредственно в траншее с подъемом трубопроводов на высоту 60 – 70 см от дна траншеи с укладкой их на лежаки.
Основным видом ремонта подземных трубопроводов является замена изношенного участка новым. При этом способе извлеченный из траншеи трубопровод разрезается на отдельные части и увозится на ремонтную базу. Новая секция вваривается в коллектор. При подъеме и опускании трубопровода в траншею наиболее напряженные сварные стыки усиливают муфтами или планками. Для лучшего прилегания планок к трубопроводу в середине планок делается выгиб. При усилении муфтами их длина принимается равной 300 мм для труб диаметром 200 – 377 мм и 350 мм для труб диаметром 426 – 529 мм. Диаметр муфты принимается на 50 мм больше диаметра трубопровода. Толщина стенки муфты и трубопровода должна быть одинакова. Допускаемый зазор между муфтой и трубой составляет 2 мм.
При ремонте иногда нужно подключиться к действующим трубопроводам соседних цехов. Такая необходимость возникает и при подключении нового аппарата к действующим цеховым трубопроводам. Подобные врезки чаще всего осуществляются в период остановочных ремонтов. Врезка в действующий трубопровод выполняется с использованием специального приспособления. К трубопроводу в месте врезки подгоняется и приваривается патрубок с фланцем. К этому фланцу на шпильках присоединяется задвижка требуемой серии. К задвижке на фланце крепится приспособление, состоящее из сверла и коронки, на которой укреплены резцы, шток, сальник, грундбукса, упорный шарикоподшипник и штурвал. Вращением коронки при помощи штурвала в стенке основного трубопровода вырезается отверстие требуемого диаметра. После этого шток с коронкой поднимается выше клинкета задвижки и последняя закрывается. Затем с задвижки снимается приспособление и к отводящему патрубку присоединяется новый трубопровод.
Рисунок – Приспособление для врезки отвода в действующий трубопровод
1 – трубопровод; 2 – сверло; 3 – резец; 4 – коронка; 5 – патрубок; 6,9 – фланцы;
7 – шток; 8 – задвижка; 10 – сальник; 11 – грундбукса;
12 – упорный шарикоподшипник; 13 – штурвал.
После окончания капитального ремонта трубопроводов проводятся проверка качества работ, промывка или продувка, а затем испытание на прочность и плотность. Технологическая аппаратура перед испытанием отключается, концы трубопровода закрываются заглушками. Заглушаются все врезки для контрольно-измерительных приборов. В наиболее низких точках ввариваются штуцеры с арматурой для спуска воды при гидравлическом испытании, а в наиболее высоких – воздушки для выпуска воздуха. В начальных и концевых точках трубопровода устанавливаются манометры с классом точности измерения не ниже 1,5.
Гидравлическое испытание на прочность и плотность обычно проводится до покрытия тепловой и антикоррозионной изоляцией. Величина испытательного давления должна быть равна 1,25 максимального рабочего давления, но не менее 0,2 МПа для стальных, чугунных, винипластовых и полиэтиленовых трубопроводов. Давление при испытании выдерживается 5 мин. После этого оно снижается до рабочего значения. Трубопровод тщательно осматривается. Сварные швы обстукиваются легким молотком. После проведения испытания открываются воздушки и трубопровод полностью освобождается от воды.
Пневматическое испытание осуществляется воздухом или инертным газом. При этом выдерживается давление, равное 1,25 максимального рабочего давления, но не менее 0,2 МПа для трубопроводов из стали.
Испытание на прочность чугунных и пластмассовых надземных трубопроводов не проводится. Пневматическое испытание трубопроводов на прочность не проводится также в действующих цехах, на эстакадах, в каналах, т.е. там, где находятся действующие трубопроводы. Газопроводы, работающие при давлении до 0,1 МПа, испытывают давлением, которое устанавливается проектом.
При текущем ремонте устраняются дефекты замеченные во время эксплуатации. Трубопроводы, которые во время работы на технологических установках закоксовываются или подвергаются коррозии, обязательно проверяются и очищаются.
В объем ремонтных работ входит:
проверка и ремонт всех опор и подвесок;
устранение утечки во фланцевых соединениях, обтяжка фланцев, смена прокладок;
проверка положения компенсаторов;
проверка сальников арматуры;
проверка герметичности арматуры;
замена изношенных трубопроводов.
Ремонтируемые трубопроводы должны быть полностью освобождены от продукта.
Пропуски в действующих трубопроводах определяют визуально, по потекам, запаху или изменению режима перекачки. Пропуски по телу трубы или в сварных швах можно ликвидировать наложением хомутов, которые изготовляют по форме трубы. Устанавливают таким образом, чтобы при стягивании прокладка (асбест, поранит резина, свинец, фторопласт) оставалась зажатой между трубой и хомутом и заполняло неплотности. Хомут должен обладать достаточной прочностью и жесткостью для большей прочности хомут приваривают к трубе. Материал прокладок зависит от условий работы трубопровода. Прокладка не должна растворяться или разрушаться средой при длительной эксплуатации в рабочих условиях. Обычную резину можно применять при температуре не выше 50 градусов. В трубопроводах для пара, газа, нефтепродуктов, горячей воды и других жидкостей, при давлении до 40 ат. и температуре до 400 градусов, устанавливают прокладки из паранита.
Аварию, вызванную разрывом сварочного шва, устраняют, удаляя дефектный участок с последующей заваркой. Если участок большой - его заменяют. Для этого трубопровод освобождают от продукта и участок, длиной равной не менее одному диаметру трубы, вырезают. Вместо него заваривают кусок трубы.
Испытание трубопроводов.
По окончании монтажа, и периодически после ремонта трубопроводы проходят гидравлическое испытание на прочность и плотность , затем промываются и продуваются, и дополнительно испытываются на герметичность воздухом или инертным газом.
Для чего, трубопровод с обоих концов заглушатся приварными заглушками с кранами для выпуска воздуха, всю установленную арматуру полностью открыть, на месте регулирующих клапанов и измерительных устройств установить монтажные катушки, штуцера для КИП заглушить. Разрешается испытание с тепло- и антикоррозионной изоляцией.
Трубопровод заполняется водой с температурой 5-40 градусов, но чтоб не вызывала появления потения. Если температура ниже 0, то принимаются меры против замерзания.
Поршневым насосом создают необходимое давление опрессовки 1,25-1,5 от рабочего, но не менее 2 ат.
Напорные нефтяные трубопроводы должны быть подвергнуты гидравлическому испытанию при пробном давлении, превышающее в полтора раза рабочее.
При заполнении водой полностью вытеснить весь воздух.
Давление повышать плавно. Скорость подъёма давления должна быть указана в проектной документации. Использовать для подъёма давления сжатый воздух или газ, не допускается.
Отключают трубопровод от насоса.
Выдерживают 10 мин (испытание на прочность) и проверяют: отсутствие потеков, выпучен и порывов.
Давление должно контролироваться двумя манометрами, классом точности не ниже 1,5, с диаметром не менее 160 мм и шкалой 4/3 от измеряемого. Один устанавливается возле агрегата, другой в отдаленной точке.
После чего снижают давление до рабочего и проводят тщательный осмотр сварных швов (испытание на плотность). Во время осмотра допускается обстукивание молотком массой не более 1,5 кг. При пневматическом испытании обстукивание не допускается.
По окончании осмотра давление вновь повышают до испытательного и выдерживают ещё 5 минут, после чего снова снижают до рабочего и вторично тщательно осматривают трубопровод.
Продолжительность испытания на плотность определяется временем осмотра и проверки герметичности разъёмных соединений.
Затем открывают воздушники и опорожняют трубопровод через дренажи.
Результаты удовлетворительные если не произошло разрывов, видимых деформаций, падения давления по манометру, не обнаружено течи и запотевания. Подчеканка сварных швов запрещается.
При неудовлетворительных результатах дефекты устраняются, а испытания повторяются. Результаты оформляются актом или заносятся в паспорт трубопровода.
Допускается замена гидравлического испытания на пневматическое в случаях:
если опоры не рассчитаны на вес воды;
при Т ниже 0 и опасности промерзания;
если применение жидкости не допустимо.
При условии контроля испытания методом акустической эмиссии и положительной температуре воздуха.
Пневматическое испытание на прочность и плотность производится воздухом или инертным газом. Поднимать давление плавно со скоростью 5 % от Р пр в мин., но не более 2 ат в минуту с периодическим осмотром трубопровода при давлениях до 2-х ат два раза, более 2-х – 3. во время осмотра подъём давления прекратить.
Места утечки определяются по звуку и мыльной эмульсией.
На время испытаний обозначить флажками охранную зону 10 м при подземной прокладке и 25 – при надземной, в обе стороны и выставить через 200 м посты. Во время подъёма давления пребывание людей в охранной зоне запрещается.
Компрессоры и манометры располагать вне охранной зоны.
После окончания гидравлического испытания трубопровод опорожняется и продувается воздухом до полного удаления воды. Затем дополнительно проводятся пневматические испытания на герметичность воздухом или инертным газом под рабочим давлением в течении 24 часов новых и не менее 4-х часов ремонтируемых.
Определяется скорость падения давления после выдержки для выравнивания температуры. Температуру контролируют по термометрам на разных концах трубопровода.
Падение давления должно быть не менее 0,2 % за час.
☑ Консультация специалистов по техническим вопросам
☑ Аварийные и срочные работы
☑ Снижение тарифов на подключение объектов к коммуникациям
☑ Бесплатный выезд специалиста
☑ Быстрый расчет оптимальной цены
☑ Производство работ в кратчайшие сроки
☑ Нестандартные решения сложных технических проблем
Все новостиВозведение любых коммуникаций – целый комплекс различных нюансов и особенностей. И если упустить что-то из виду, то можно получить не очень надежную и даже не безопасную систему, например – некачественный водопровод. Чтобы такого не случилось, необходимо доверять подобные работы только опытным специалистам: инженерам, проектировщикам и рабочим. Наша Группа Компаний «СУ-18» готова вам в этом помочь. Касается это и такого вида работ, как ремонт водопровода и ремонт труб водопровода .
Лучше один раз обратиться к специалистам, которые профессионально выполнят ремонт водопровода на предприятии
, чем пытаясь сэкономить, подвергнуть себя различным неприятностям: авариям, протечкам и прочему. Наши специалисты добросовестно и ответственно выполнят все необходимые работы, в том числе ремонт наружного водопровода срочно
.
Хорошо выполненная работа нашими специалистами избавит вас от последующих вложений в содержание и функционирование водопровода . Вам останется только позаботиться о стандартном профилактическом его обслуживании. Команда профессионалов Группы Компаний «СУ-18» учтет каждую мелочь и качественно выполнят ремонт водопровода в Москве .
Мы подберем для вас трубы, по качеству соответствующие всем современным требованиям. Просчитаем необходимый диаметр и характеристики для каждого участка, подлежащего ремонту. Мы возьмём в расчет все коммуникационные системы, чтобы конструкция водопровода не перегревалась и качественно работала долгие годы.
Мы обеспечим вас возможностью полностью отключать подачу воды, что может понадобиться в экстренных ситуациях или, например, в будущем для переоборудования или обслуживания водопровода . Наши мастера прекрасно разбираются во всех нюансах ремонтных работ, и знают, как сделать ваш водопровод надежным и герметичным.
24.12.2009 08:09
В июньском (2008 г.) номере журнала OIL&GAS JOURNAL RUSSIA была опубликована обзорная статья по перспективным способам ремонта трубопроводов. В данной статье были рассмотрены методы ремонта с применением технологий КМТ, РСМ, УКМТ и Клок Спринг. Статья вызвала резонанс, и коллектив авторов получил от читателей немало вопросов.
Вопросы можно разделить на три группы. Первый и наиболее часто задаваемый - можно ли производить ремонт трубопроводов при помощи УКМТ на заболоченных участках? Да, можно. За последние полтора года объем ремонтных работ, проведенных с применением УКМТ, вырос на порядок. Запланированные на зиму 2008 - 2009 г.г. объемы ремонтных работ на заболоченных участках были выполнены полностью и в срок. Сейчас ведутся работы по плану на зиму 2009 - 2010 г.г. и формируется пакет заказов на этот сезон 2010 - 2010 г.г.
Другая часть вопросов касается непосредственно технологии ремонта трубопроводов с помощью УКМТ в условиях низких температур и на заболоченных участках. Очень часто эти факторы накладываются. В этом случае производить ремонтные работы становится крайне неудобно: летом к ремонтируемому участку не добраться, а зимой сложно работать - холодно.
Холодом русского человека не напугать, поэтому на зиму планируются те ремонтные работы, которые невозможно или сложно производить в теплый сезон. Но их настолько много набирается, что на первый план выходят такие характеристики как скорость и технологичность проведения ремонтных работ при относительной дешевизне.
Так какие же все-таки сложности сопровождают проведение ремонта трубопроводов с применением УКМТ в зимнее время и на заболоченных участках? Ответ прост - ровно такие же, что и при ремонте другими способами. В таком случае еще один резонный вопрос: в чем же тогда преимущество УКМТ-технологии?
И здесь вполне очевидный ответ. Да, отремонтировать дефектный участок путем замены катушки спокойнее, только не всегда это технически возможно, да и стоит недешево. За те деньги, которые тратятся на замену одной катушки можно произвести десяток ремонтов с помощью УКМТ.
Так, для проведения ремонта трубопровода методом замены катушки требуется раскачка трубопровода. Что летом, что зимой, что в сухой местности, что на болоте - это мероприятие и хлопотное, и дорогостоящее. Шурф для замены катушки требуется достаточно большой. Из него нужно отводить воду в течении всего времени ремонта, на который уйдет как минимум целая рабочая смена. При проведении ремонта с помощью УКМТ тоже нужен шурф, но значительно меньше по размеру, чем для замены катушки как в плане, так и по глубине, а именно под трубой. Поскольку процесс установки УКМТ занимает не более двух-трех часов, то и воду из шурфа отводить проще. Трубопровод раскачивать не требуется. Огневых работ нет. Использовать грузоподъемную технику нет необходимости, так как все элементы УКМТ даже для ремонта трубопроводов диаметром 1420 мм легко поднимаются двумя монтажниками.
Благодаря перечисленному выше ремонт с помощью УКМТ с точки зрения организационно-технических мероприятий значительно проще, а значит и дешевле, чем ремонт путем замены катушки. При этом УКМТ позволяет ремонтировать все виды дефектов потери металла, в том числе и те, которые ранее требовали замены катушки в обязательном порядке.
Таким образом, несомненными достоинствами ремонта с помощью УКМТ являются:
- ремонт трубопровода без остановки перекачки продукта
- не требуется раскачка трубопровода
- минимальные земляные работы
- отсутствие огневых работ
- высокая технологичность применяемых материалов и изделий
- высокая скорость ремонтных работ
- низкая стоимость ремонта в целом
Эти факторы имеют ключевое значение в ситуации, рассматриваемой в настоящей статье.
Несколько слов непосредственно о ремонте трубопроводов с применением УКМТ.
Рассмотрим два конкретных примера. Первый. Ремонт нефтепровода диаметром 273 мм на заболоченном участке в холодное время года. Второй. Срочный ремонт дефекта протяженностью более 0,5 м на газопроводе диаметром 377 мм в условиях зимы.
Прежде чем перейти к описанию технологии ремонта, необходимо оговориться, что УКМТ - это не просто муфта, а целый комплекс, включающий в себя следующие материалы и конструктивные элементы:
- выравнивающая шпатлевка на эпоксидной основе
- клеевой состав (суперклей)
- стеклопластиковый вкладыш
- стягивающий элемент, состоящий из двух полумуфт, намотанных на четырех осях из нержавеющей стали, шарнирно соединенных с одной стороны при помощи композитных колец, а с другой стороны стягиваемых болтами
- магнитный маркер, позволяющий регистрировать УКМТ внутритрубными диагностическими снарядами
- электромагнитный маркер, позволяющий обнаружить отремонтированный с помощью УКМТ участок трубопровода после его засыпки с поверхности земли.
На первом примере рассмотрим технологию ремонта трубопровода с применением УКМТ (см. Фото 1). Независимо от условий проведения, пошагово ремонт включает в себя следующие операции (без учета земляных работ):
1 шаг. Очистка дефектного участка трубопровода от изоляции и продуктов коррозии.
Инструкцией по установке УКМТ зачистка трубопровода строго до металлического блеска не требуется, но качество подготовки поверхности металла дефектного участка сказывается на качестве ремонта в целом.
2 шаг. Выравнивание дефектов заподлицо с поверхностью трубы и нанесение клеевого состава.
В данном случае производится ремонт трубопровода с расслоением стенки, поэтому выравнивание дефекта заподлицо с поверхностью трубы не требовалось. При нанесении клеевого состава критичным условием является температура трубы. Она не должна быть ниже -7°С. Но в редких случаях перекачиваемый продукт, а соответственно и сам трубопровод, даже в самый лютый мороз, бывает холоднее. Поэтому в этом процессе проблем обычно не бывает. Применяемый клеевой состав наносится очень легко, поэтому его равномерное нанесение на зачищенный ремонтируемый участок не составляет никаких проблем (см. Фото 2. Участок трубопровода, подготовленный к установке УКМТ, с нанесенным клеевым составом).
3 шаг. Установка вкладыша.
Вкладыш изготавливается из стеклопластика по прочности, не уступающей металлу трубы, и служит для наращивания толщины стенки трубопровода на дефектном участке, а также исключения механической нагрузки на сварные стыки, попадающие под муфту.
4 шаг. Монтаж стяжного элемента муфты.
Поверх вкладыша устанавливается стяжной элемент, состоящий из двух полумуфт. Его шарнирная конструкция позволяет смыкать полумуфты в муфту легко и быстро, а удлиненные юбки болтов и качественная резьба обеспечивает их наживление отруки. Болтовые соединения предусматривают сначала предварительную протяжку болтов, а затем окончательную затяжку болтового соединения УКМТ с тарированным усилием, указанным в Паспорте муфты для каждого диаметра трубопровода. Тарированное усилие затяжки обеспечивается динамометрическим ключом.
5 шаг. Защита от коррозии.
Оси полумуфт изготавливаются из нержавеющей стали. Они полностью электрически развязаны с трубопроводом. УКМТ комплектуется болтами либо из нержавеющей стали, либо из высокопрочной стали, защищенными от коррозии гальваническими методами. Но в любом случае после монтажа муфты все технологические пазухи на УКМТ, в том числе в местах болтовых соединений, зашпаклевываются. На Фото 3 серая, а на Фото 4 коричневая область муфт - это зашпатлеванные технологические пазухи УКМТ. Фото 3. УКМТ с зашпатлеванными технологическими пазухами
Вкладыш и стяжной элемент УКМТ изготавливаются из устойчивого к воздействию агрессивных сред высокопрочного стеклопластика и, являясь диэлектриками, полностью обеспечивают гидроизоляцию отремонтированного дефектного участка трубопровода. Кроме того, с помощью термоусаживающейся ленты надежно герметизируются примыкания вкладыша УКМТ к существующей изоляции трубопровода.
6 шаг. Установка маркеров.
По завершении гидроизоляции отремонтированного с помощью УКМТ участка трубопровода на трубу устанавливается магнитный маркер, а в процессе засыпки шурфа над местом ремонта в толще грунта оставляется электромагнитный маркер.
При помощи УКМТ можно ремонтировать протяженные дефекты. На Фото 4 показан отремонтированный участок газопровода диаметром 377 мм с дефектом протяженностью вдоль оси более 0,5 м.
Вернемся к вопросам читателей. Третья группа вопросов касается обучения методу ремонта трубопроводов с помощью УКМТ.
Безусловно, обучение специалистов для ремонта трубопроводов с применением УКМТ является очень важным аспектом. Конечно, в данном случае общий принцип «чем больше опыт, тем выше качество и скорость» тоже работает, но стартовые знания все-таки нужны и важны. Сейчас на предприятиях, желающих собственными силами производить ремонт с применением УКМТ, проводится выездное обучение непосредственно на объекте, но мера эта временная, так как удовлетворить возрастающий спрос становится непросто. Решение данной задачи выделилось в отдельное направление.
В настоящее время достигнуты договоренности с Научно-учебным центром «КАЧЕСТВО» о совместной разработке программы обучения методу ремонта трубопроводов с помощью УКМТ, а также согласовании этой программы в органах Ростехнадзора России. Реализация мероприятий по созданию и утверждению программы обучения позволит наладить проведение плановой подготовки ремонтного персонала магистрального трубопроводного транспорта, нефтегазодобывающих предприятий, а также прочих предприятий, эксплуатирующих трубопроводы, с выдачей удостоверений установленного образца.
Анализ публикаций и патентный поиск по способам ремонта поврежденных магистральных и распределительных трубопро-водов позволил все существующие способы укрупненно разде-лить по технологическим признакам и применяемому оборудова-нию на следующие четыре группы:
- Способы ремонта, связанные с полной заменой дефектного участка трубопровода новым трубопроводом.
- Способы ремонта, которые предусматривают герметизацию поврежденного участка трубы снаружи.
- Способы ремонта, в которых герметизация осуществляется изнутри трубопровода.
- Способы ремонта по так называемому типу «труба в тру-бе», в которых в поврежденный участок трубопровода вставля-ется новая труба меньшего диаметра.
Первая группа способов ремонта является до настоящего времени традиционной технологией. Учитывая, что ремонт, свя-занный с заменой поврежденного участка новой трубой, доста-точно дорогой, его целесообразность вытекает из наличия круп-ных дефектов трубопровода, или его полного износа. Рассмат-риваемые способы проще реализуются для открытых трубопро-водов. Здесь основной трудностью является отсечение продукта перекачки на дефектном участке и удаление его остатков из зон сварки. В случаях подземных трубопроводов в основном требуется полное вскрытие поврежденного участка, что значительно увеличивает трудоемкость способов, особенно в труднодоступ-ных местах.
Существуют технологии замены дефектного участка трубо-провода новым трубопроводом без вскрытия. Суть этих техноло-гий заключается в том, что старая труба разрушается с помощью специальных приспособлений, и ее измельченные сегменты либо удаляются, либо вдавливаются в грунт коническим расширите-лем, освобождая тем самым проход для укладывания новой трубы. Разрушение изношенных труб производят двумя способа-ми - динамическим и статическим. Динамический способ осу-ществляется с помощью пневмопробойника, перемещающегося внутри старого трубопровода. Статический способ разрушения трубопроводов осуществляется с помощью режущего рабочего органа, выполненного либо в виде конусной головки, снабженной плоским ножом из высокопрочной стали, либо в виде роликового ножа (фрезы) с расширителем. Привод режущего рабочего органа осуществляется с помощью специального оборудования. В настоящее время оборудование для бестраншейного ремонта и замены трубопроводов изготавливается более чем двад-цатью зарубежными фирмами. В России серийного изготовле-ния такого оборудования нет. На Одесском заводе строительно--отделочных машин изготавливают комплексы типа МПС-01, МПС-01-01 для замены труб диаметром 150-250 мм.
Как можно заметить, данные технологии достаточно сложны они требуют сложных и дорогих механизмов для разрушения старой трубы и приспособлений для их проталкивания. Дефект-ный участок трубопровода должен быть ветхим для его полного и беспрепятственного удаления и, кроме того, не очень искрив-ленным и протяженным.
При ремонте подводных трубопроводов трудоемкость рас-сматриваемых способов, относящихся к первой группе, еще бо-лее возрастает, что связано не только с освобождением дефект-ного участка трубопровода от грунта, но и часто с его подъемом над уровнем воды.
Решить проблему массового ремонта магистральных трубо-проводов с коррозионными и другими повреждениями, ориенти-руясь только на технологию электродуговой сварки с заменой поврежденных участков в масштабах России за короткий срок практически невозможно и экономически не эффективно. Даже при наличии труб и финансовых средств на реконструкцию за-мена всех изношенных трубопроводов в стране займет десятки лет. К тому же, с точки зрения трудо- и материалоемкости, а также технологичности, использование электродуговой сварки не всегда целесообразно, поэтому она применима преимуще-ственно при реконструкции.
Несмотря на отмеченные недостатки, рассматриваемая техно-логия является вполне приемлемой и эффективной для экстрен-ного ремонта трубопроводов, у которых имеется доступ к по-врежденным участкам для их удаления и замены.
Для устранения локальных и незначительных коррозионных, эрозионных и других дефектов широкое распространение по-лучили способы восстановления трубопроводов снаружи. По сравнению с предыдущей группой эти способы являются менее дорогостоящими и требуют меньшего времени для их осуществления. Однако недостаток, связанный с вскрытием подземных трубопроводов остается. Герметизация снаружи может осуществляться различными методами в зависимости от диаметра трубопровода и материала, из которого он изготовлен, а также от состава и параметров транспортируемой среды.
Хорошо известны в качестве временной, но быстрой меры по ликвидации утечки жидкости или газа из металлических или пластмассовых труб методы с применением металлических хомутов, муфт, и других прижимных устройств. В качестве уплотнителя используют пластичные металлы, резиновые уплотнения, липкую синтетическую ленту, глиняный пластырь. При наличии мелких трещин ремонт может быть произведен с применением сварки (для газопроводов - с отключением подачи газа и со-блюдением соответствующих правил безопасности). В качестве заплаты могут быть применены полумуфты, которые между со-бой сваривают продольными швами, а с трубопроводом - коль-цевыми, или муфты со сквозными отверстиями для приварки к трубе. В некоторых случаях вокруг дефекта конструируется об-шивка и в полость между ней и трубопроводом нагнетается за-твердевающий полимерный материал. При этом роль муфты иг-рает термоусадочная лента.
Среди множества способов ремонта трубопроводов снаружи, относящихся по предложенной классификации ко 2-й группе, лидирующее место занял способ устранения дефектов по техно-логии «холодной» сварки с применением полимерных компо-зитных материалов. На основе результатов многолетних иссле-дований и полигонных испытаний ООО «Газнадзор» были опробованы различные материалы, определены эффективные технологии, разработаны конструкции с гарантийным сроком эксплуатации до 20 лет для ремонта трубопроводов и оборудования нефтяной и газовой промышленности методом «холодной» сварки. Совместно со специализированными институтами ООО «Газнадзор» разработал ведомственную руководящую докумен-тацию, которая была утверждена Газпромом и введена в дей-ствие с 1 октября 2000 года. В соответствии с технологической картой ремонта проводится подготовка поверхности участка тру-бы с дефектом, восстанавливается геометрия трубы с использо-ванием полимерного композитного материала (ПКМ). Затем на него с помощью ПКМ-адгезива накладывается стекло-полимер- ная композиционная лента (СПКЛ), имеющая память диаметра трубы и прочностные свойства боле высокие, чем у металла. Установка и закрепление ленты осуществляется на газопроводе только при снижении давления не менее чем на 30 % от рабочего и без прекращения эксплуатации газопровода. Снижение давле-ния регламентируется нормативно-техническими требованиями в целях обеспечения безопасности ремонта, а также для включе-ния в работу ремонтной конструкции. Для достижения необхо-димой адгезии, уложенная на дефект СПКЛ с помощью шабло-на, соответствующего кривизне наружной поверхности трубы, закрепляется различными прижимными приспособлениями, обе-спечивающими необходимое усилие.
Описанные способы относятся к открытым способам, которые в случаях ремонта сетевых газопроводов в городах, населенных пунктах или вблизи них требуют вскрытия дорожного полотна, газонов, сноса зеленых насаждений, закрытия городских маги-стралей, с последующей рекультивацией и восстановлением нарушенного благоустройства. Как следствие, возникает нару-шение привычного ритма жизни в районах, прилегающих к ме-сту производства работ. Таким образом, рассмотренная группа способов ремонта из-за значительных затрат является неэконо-мичной.
Способы ремонта трубопроводов изнутри относятся к бес-траншейным. Герметизация может осуществляться разными ме-тодами. Известны устройства для ремонта, позволяющие вво-дить в восстанавливаемую трубу кольцевые облицовочные вкла-дыши, специальные втулки, уплотнители в виде гибкого пла-стыря, с нанесенным на его поверхность быстро затвердевающим составом с повышенной адгезионной способностью или в виде шлангообразной фольги.
Наибольшее количество способов в 3-й группе - это способы, в которых герметизация трубопровода производится путем нане-сения на его внутреннюю поверхность защитного восстанавли-вающего покрытия. Такое покрытие получают следующим обра-зом. После предварительной очистки и сушки в дефектный уча-сток трубопровода нагнетается затвердевающий материал, а за-тем через него протягивают формователь, который вытесняет излишки материала, а на внутренней поверхности трубы образу-ется со временем затвердевающий равномерный защитный слои этого материала. В ряде случаев материал защитного покрытия размещают на поверхности эластичной оболочки, которую вво-дят в поврежденную зону трубопровода и раздувают. Материал при этом прижимается к внутренней поверхности трубопровода. После отверждения материала эластичная оболочка удаляется.
В случаях ремонта рассматриваемыми способами трубопрово-дов больших диаметров предлагаются специальные устройства для нанесения покрытий на внутреннюю поверхность труб. Эти устройства содержат транспортный модуль, механизмы выдавливания полимерной наполнительной смеси, механизмы ее радиальной подачи и нанесения на внутреннюю поверхность, нагре-вательные элементы для полимеризации.
Несмотря на основное преимущество данных способов, за-ключающееся в ремонте без вскрытия трубопровода, они имеют следующие недостатки, ограничивающие их применение, осо-бенно при ремонте газопроводов, где требуются высокая надеж-ность и качество.
- Необходимость применения сложного оборудования.
- Необходимость попадания полимерного материала в нужное место и обеспечение полноценного и надежного контакта.
- Прочность полимерного защитного покрытия в случаях вы-сокого давления и существенных дефектов, а также большой изношенности трубы может оказаться недостаточной.
- Невозможность контроля качества ремонтных работ по хо-ду их выполнения.
- Невозможность качественного ремонта трубопроводов, про-ложенных в грунтах с повышенной влажностью, а также под-водных трубопроводов.
Способы ремонта трубопроводов по типу «труба в трубе» от-носятся к относительно дешевым и быстрым бестраншейным технологиям, и эти преимущества часто перевешивают их глав-ный недостаток - уменьшение проходного сечения трубопро-вода.
Использование металлических труб в качестве ремонтных из-за их большой изгибной жесткости возможно только в случаях, когда изношенный участок трубопровода является практически прямолинейным, а также имеется пространство для образования шахтных стволов необходимой длины для ввода ремонтных труб. В силу отмеченных ограничений ремонт с применением металлических труб выполняется преимущественно на трубопроводах большого диаметра. С увеличением длины ремонтируемо-го участка трубопровода, даже если он имеет небольшую кривизну, растет усилие, необходимое для протягивания ремонтных труб. С целью уменьшения этого усилия применяются центри-рующие направляющие роликовые элементы. Опорные элементы предлагается располагать на поверхности ремонтной трубы по винтовой линии, и при приложении осевого усилия к трубе ей обходимо придавать вращательное движение. В некоторых случаях для облегчения монтажа ремонтируемый участок трубопровода заполняется водой, а новая труба, поддерживаемая специальной плавучей трубой, или понтонами, вводится на плаву. После прокладки вода из трубопровода удаляется. В качестве тягового устройства обычно применяются лебедка и трос, протягиваемый через ремонтируемый трубопровод со второго вскры-того его конца. Вместо этого традиционного метода перемещения секций ремонтных труб можно осуществлять давлением, подава-емым во внутрь этих секций, передний конец которых временно закрывается заглушкой.
Применение пластмассовых, в частности, полиэтиленовых труб для ремонта рассматриваемым способом расширяет его возможности, так как такие трубы по сравнению с металличе-скими обладают большей гибкостью и меньшим весом, а значит позволяют ремонтировать более протяженные и имеющие доста-точно большую кривизну трубопроводы. Однако, если вопрос получения необходимой гибкости пластмассовой трубы решается за счет уменьшения толщины стенки, то возникают проблемы, связанные с потерей прочности как на истирание при протягива-нии в ремонтируемый трубопровод, так и прочности при нагру-жении внутренним давлением. В этом заключаются основные недостатки применения пластмассовых труб. Предотвратить ис-тирание ремонтной трубы о стенки изношенного, покрытого коррозией трубопровода невозможно, а для обеспечения прочно-сти при перекачке среды под давлением необходима дополни-тельная непростая технологическая операция по заполнению межтрубного пространства тампонажным материалом, например, пеноцементом.
Существуют так называемые «чулочные технологии» ремон-та, которые отнесены к 4-й группе, так как они связаны с протя-гиванием внутрь ремонтируемого трубопровода специальных рукавов, называемых иногда чулками. По результату, однако, эти способы близки к способам герметизации трубопроводов из-нутри различными полимерными составами.
В качестве чулка используют, например, синтетический рукав с нанесенным на его наружной поверхности клеем. После про-таскивания рукава его прижимают к внутренней стенке трубо-провода специальными раскатчиками или подачей внутрь дав-ления.
В других способах в качестве защитного покрытия предлага-ются комбинированные рукава из композитных материалов. Эти рукава вводятся в трубопровод. Затем непосредственно в них или во вспомогательный рукав подается под давлением подогре-тая газообразная или жидкая среда. Прижатый к внутренней поверхности трубы комбинированный рукав полимеризируется и образует герметичную защитную пленку. Вспомогательный ру-кав удаляется.
Достаточно близкой к «чулочной» является технология «U-лайнер», при которой внутрь предварительно очищенного ремонтируемого трубопровода протягивается U-образная (может быть и другой формы) в поперечном сечении пластиковая, чаще всего полиэтиленовая плеть с последующим ее распрямлением с помощью теплоносителя определенной температуры и образованием нового цельного пластикового трубопровода.
Преимущество, выделяющее «чулочные технологии» и технологии «U-лайнер» среди способов 4-й группы, заключается в том, что практически сохраняется проходное сечение трубопро-вода. но они не лишены недостатков, перечисленных в отноше-нии способов 3-й группы. Кроме того, добавляется еще один, уже указанный для пластмассовых труб, недостаток - возмож-ность повреждения рукава или пластмассовой трубы о стенки изношенного трубопровода при протягивании. И этот недостаток проявляется тем больше, чем больше кривизна дефектного участка трубопровода и чем больше его длина.
Заслуживают внимания способы ремонта криволинейных трубопроводов, в которых в качестве ремонтной трубы исполь-зуются гофрированные трубы. Гофрированные трубы или рука-ва имеют малую изгибную жесткость, поэтому их можно протя-гивать (проталкивать) в. дефектные участки сильно изогнутых трубопроводов, содержащих даже отводы и колена. Причина, ограничивающая применение гофрированных труб, та же, что для пластмассовых труб - их малая прочность. Здесь имеется в виду не только прочность на нагрузку от давления, но и контактная прочность, а также прочность на растяжение, необходимые при протягивании в ремонтируемую трубу. Этот недостаток устраня-ется путем их снабжения наружной проволочной оплеткой.
Описанные способы ремонта всех четырех групп, за исклю-чением способов ремонта 2-й группы, для незначительных по-вреждений требуют обязательной остановки перекачки транспор-тируемого продукта. В то же время существует достаточно много ситуаций, когда, не смотря на обнаруженный дефект или сквоз-ное повреждение трубопровода, остановка перекачки невозмож-на из-за возникновения значительных проблем технологического и социального характера (металлургическая, стекольная про-мышленность, нефтехимия, система охлаждения реакторов атом-ных электростанций, питание отопительных котельных в зимнее время и т.п.).
Существуют способы ремонта повреждений трубопроводов без остановки перекачки с использованием методов «холодной врезки» и монтажа байпасной линии.
Способ аварийного ремонта трубопровода без остановки перекачки включает два основных этапа (рисунок ниже):
1. Аварийное перекрытие поврежденного участка трубопро-вода.
Схема ремонтных работ с монтажом байпасной линии
а - установка перекрывающих устройств для отсечения поврежденного участка от основной магистрали; б - монтаж байпаса; в - удаление поврежденного участка и замена его новым; г - демонтаж перекрывающих устройств и ввод в действие трубопровода
2. Прокладка и врезка временной байпасной линии для не- прекращаемой перекачки.
Основные же восстановительные работы по замене участка трубы выполняются в обычном ритме, что способствует повыше-нию качества монтажных работ. Одновременно с началом ава-рийно-восстановительных работ по вскрытию участка трубопро-вода, сбору и откачке вытекающего нефтепродукта с обеих сто-рон удаляемой секции трубопровода (без его опорожнения) устанавливают перекрывающие устройства для отсечения поврежденного участка от основной магистрали, для чего выпол-няются два вида сложных и ответственных операций:
- Вырезка отверстий в трубопроводе.
- Ввод через них перекрывающих устройств.
Для этого в месте ввода перекрывающих устройств к трубо-проводу привариваются два патрубка или разрезных тройника, во фланцах которых имеются специальные пазы для установ-ки заглушек после окончания ремонтных работ. К патрубкам присоединяют специальную запорную арматуру, к которой мон-тируют механизм для вырезки отверстия. Конструкция меха-низма позволяет вырезать отверстия в трубопроводе, находя-щемся под давлением перекачиваемого продукта. Сверление отверстий производят цилиндрической трубчатой фрезой с тор-цевой рабочей частью. Фрезу необходимо устанавливать очень точно по оси предполагаемого отверстия, а раму крепят к фланцу.
Фрезерный шпиндель снабжен специальным устройством, которое удерживает вырезанный кусок металла и позволяет его извлечь. Вращательное движение фрезы и ее подача обеспечи-ваются встроенным в рамку пневмо- или гидроприводом. После вырезки отверстий механизм демонтируют, арматуру закры-вают и на его место устанавливают приспособление для ввода перекрывающих устройств. Перекрывающее устройство пред-ставляет собой заглушку в форме ребристого конуса, смонтиро-ванную на тягах, и позволяет удерживать рабочее давление жидкости в трубопроводе.
После вырезки отверстий в трубопроводе и демонтажа свер-лильного устройства к запорной арматуре подсоединяют байпас, по которому и направляется поток перекачиваемого продукта. Поврежденный участок удаляют и заменяют новым, затем пере-крывающие устройства демонтируют, патрубки заглушают спе-циальными сегментными заглушками, запорную арматуру на обводной линии перекрывают, и поток нефтепродукта направляется по основному трубопроводу.
С целью соблюдения требований техники безопасности и противопожарных норм при проведении монтажных работ про-водят герметизацию полости трубопровода различными гермети-зирующими устройствами.
Наиболее широко применяемые в газораспределительных си-стемах низкого давления так называемые «глиняные пробки» представляют собой шамотную глину, зафасованную в эластич-ные матерчатые мешки и утрамбованную в полость трубопрово-да. Длина пробки зависит от характера местности, качества гли-ны, времени года, диаметра трубопровода и т.д., но должна со-ставлять не менее двух диаметров трубы и гарантировать без-опасность огневых работ, выполняемых вручную. Набивку и трамбование глиняной пробки обычно производят вручную. Для герметизации полости трубопровода, кроме глиняных пробок, создание которых является весьма трудоемкой и малопроизводи-тельной операцией, применяют и другие способы, принцип дей-ствия которых основан на введении внутрь трубопровода раз-личных шаров, пробок, скребков и иных механических раздели-телей, используемых при замене участков нефтепроводов в пла-новом порядке.
При утечке нефти или газа велика вероятность дальнейшего развития повреждения, трещин, негативного развития аварии, что может привести к недопустимому прекращению перекачки по поврежденному участку трубопровода, в связи с чем вопрос сокращения времени перекрытия поврежденного трубопровода и строительства временной обводной линии является весьма акту-альным.
Вырезка отверстий с помощью торцевой трубчатой фрезы должна производиться на малых оборотах с тем, чтобы не про-изошел перегрев зубьев фрезы, их заклинивание или поломка, в связи с чем на этом технологическом этапе нет резерва для со-кращения времени аварийного ремонта трубопровода.
Таким образом, только за счет уменьшения времени монтажа временной обводной линии возможно уменьшение общего време-ни локализации и ликвидации аварийной ситуации без останов-ки перекачки, возникшей на трубопроводе.
Необходимо также попытаться улучшить первый технологи-ческий этап - аварийное перекрытие поврежденного участка трубопровода с возможностью дальнейшего проведения ремонт-ных работ в обычном режиме.
Необходимо разработать технические средства и технологию быстрой ликвидации аварии и восстановления перекачки бес-траншейным методом по типу «труба в трубе», а также без оста-новки перекачки транспортируемого продукта.
Исследование существующих способов ремонта подземных трубопроводов выявило, что достаточно хорошо разработаны и с успехом применяются для ремонта трубопроводов технологии, предусматривающие вскрытие и ремонт дефектных участков с остановкой перекачки. Но эти технологии достаточно дорогие и не во всех случаях возможны.
При необходимости ремонта трубопроводов в стесненных условиях при нахождении мест повреждений под болотами, транспортными магистралями и другими препятствиями наибо-лее эффективными являются методы ремонта по типу «труба в трубе».
Применение «холодной врезки» с одновременным строитель-ством байпасной линии не решает вопрос сокращения сроков восстановления поврежденного трубопровода, предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций, связанных с прекраще-нием подачи энергоресурсов на объекты производственной и со-циальной сферы деятельности человека, имеющие непрерывный характер.
Решение задач повышения точности и эффективности мето-дов определения мест утечек, образования сужений и закупорок, создания эффективных и быстрых технологий ремонта трубо-проводов методом «труба в трубе», а также без остановки пе-рекачки позволило бы значительно сократить сроки ремонта, потери транспортируемых углеводородов, снизить загрязнение окружающей среды, что очень актуально.