Способ неразрушающего контроля качества работ при муфтовом ремонте трубопроводов



Способ неразрушающего контроля качества работ при муфтовом ремонте трубопроводов
Способ неразрушающего контроля качества работ при муфтовом ремонте трубопроводов

 


Владельцы патента RU 2430293:

Общество с ограниченной ответственностью "НПИП КиАТОН" (UA)

Изобретение относится к способам ремонта трубопроводов с помощью металлических муфт. Сущность заключается в том, что запрессовку самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство осуществляют до момента выполнения условия , где σТ0У - измеренные кольцевые механические напряжения растяжения в стенке трубы, σМрУ - измеренные кольцевые механические напряжения растяжения в стенке муфты, δТ - толщина стенки трубы, δМ - толщина стенки муфты. Технический результат: повышение качества ремонта. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике ремонта трубопроводного транспорта, преимущественно магистральных трубопроводов высокого давления.

При длительной эксплуатации трубопроводов может возникнуть необходимость восстановления несущей способности трубы, имеющей механико-коррозионные (в том числе и сквозные) повреждения, усиления дефектных кольцевых стыков, а также необходимость перевода участков действующих трубопроводов в более высокую категорию. Это достигается путем повышения прочности трубопроводов или их участков с помощью установки бандажей или ремонтных муфт. На действующих трубопроводах большое распространение получил способ повышения прочности трубы с помощью муфт с наполнением (патенты РФ 2314453, 2104439, 2134373, 2191317, 2213289 и др.).

Муфты с наполнением являются ремонтными конструкциями долгосрочной эксплуатации. В общем случае они имеют вид жесткой металлической оболочки, герметично установленной с внешней стороны усиливаемого участка трубопровода. Чаще всего жесткую оболочку составляют из двух полумуфт, которые сваривают между собой продольными швами, или скрепляют другими известными способами. Пространство между трубопроводом и оболочкой (подмуфтовое пространство) заполняют под давлением специальным веществом. В большинстве случаев используют клеевую самотвердеющую массу на эпоксидной или полиуретановой основе.

При увеличении прочности трубопровода или его участка с помощью сварных муфт с наполнением достигается снижение как кольцевых, так и продольных напряжений в трубе. Продольные напряжения в трубопроводе снижаются за счет сварки элементов муфт с трубопроводом, а также за счет адгезии компаунда к элементам трубы и муфты.

Эффективность усиления трубопровода муфтой с наполнением принято оценивать степенью снижения кольцевых напряжений в стенке ремонтируемой трубы, которые описываются уравнением, полученным на основании простых математических выкладок:

где Pр - рабочее давление внутри трубопровода, РУ - давление в трубопроводе во время заполнения веществом подмуфтового пространства, РМ - давление вещества в подмуфтовом пространстве, σТ0 - кольцевые напряжения растяжения в стенке трубы без муфты при рабочем давлении Pр; σТр - кольцевые напряжения растяжения в стенке трубы с установленной муфтой, δТ - толщина стенки трубы, δМ -толщина стенки муфты.

Из выражения (1) видно, что распределение напряжений между усиливаемой трубой и муфтой, а следовательно, и эффективность муфтового ремонта зависят от давления в трубопроводе во время заполнения веществом подмуфтового пространства, давления в подмуфтовом пространстве и отношения толщин стенок трубы и муфты. При этом оптимальное значение давления в подмуфтовом пространстве равно половине давления внутри трубопровода на момент заполнения муфты, то есть

где PМ on - оптимальное давление вещества в подмуфовом пространстве.

Данное давление в подмуфтовом пространстве обеспечивает постоянное распределение нагрузки между трубой и муфтой, которое не зависит от изменения рабочего давления в трубопроводе.

Контроль правильности запрессовки самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство гарантирует качественное выполнение муфтового ремонта в целом.

Известен способ контроля качества работ при выполнении муфтового ремонта подводного перехода трубопровода (патент РФ 2251047). После установки муфты и герметизации ее торцов в подмуфтовое пространство через нижний патрубок подают композиционный материал на основе эпоксидной смолы. Заполнение подмуфтового пространства контролируют по появлению композиционного материала на верхних патрубках. После этого патрубки закрывают, а процесс заполнения прекращают. Данный способ контроля процесса заполнения не исключает пустоты в подмуфтовом пространстве. Кроме того, ремонт проводится при условии снижения давления в трубопроводе на 30%.

Известен способ контроля качества работ при выполнении муфтового ремонта подводного перехода трубопровода (патент РФ 2287105). После установки муфты и герметизации ее торцов проводят пневматические испытания с целью контроля герметичности подмуфтового пространства. После этого в подмуфтовое пространство через нижний патрубок подают цемент. Заполнение подмуфтового пространства контролируют по появлению цемента на верхних патрубках. После этого верхние патрубки закрывают, а давление цемента в подмуфтовом пространстве увеличивают до 2,0 МПа, после чего оборудование для заливки демонтируют. Качество работ контролируют по значению давления цемента без привязки к давлению внутри трубопровода, что в большинстве случаях не обеспечивает равномерное распределение нагрузки между ремонтируемой трубой и муфтой.

Известен способ контроля качества работ при выполнении муфтового ремонта трубопровода (патент РФ 2097646). В трубопроводе сбрасывают давление до заданного значения, после чего на ремонтируемый участок устанавливают муфту. Пустоты между трубой и муфтой в местах неплотного прилегания заполняют быстротвердеющим веществом. От значения давления в трубопроводе во время проведения работ зависит степень разгрузки трубы. Для реализации способа необходимо измерение и возможность управлением давлением транспортируемого продукта.

Известен способ контроля качества работ при ремонте протяженных участков трубопровода (патент РФ 2352855), являющийся прототипом заявляемого изобретения. Ремонт осуществляют с помощью многосекционной муфты. Заполнение подмуфтового пространства начинают с крайних секций, постепенно увеличивая давление самотвердеющей массы. Качество работ определяется выбором давления запрессовки самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство, которое задают исходя из данных о давлении в ремонтируемом трубопроводе. Давление измеряют с помощью манометров. Вместе с тем, в ряде случаев, точное значение давления внутри трубопровода во время проведения работ может быть неизвестно. Такая ситуация может возникнуть при ремонте участков сложной разветвленной системы поставки продукта. Без объективных данных о давлении внутри трубопровода способ не позволяет выбрать оптимальный режим запрессовки самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство.

В основу изобретения положена задача повышения качества ремонта действующего трубопровода за счет запрессовки самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство под давлением, выбор которого осуществляют на основе оперативного контроля соотношения значений механических напряжений в трубе и муфте. Это позволит добиться заданного распределения нагрузки между трубопроводом и муфтой при любых значениях давления в трубопроводе.

Задача, положенная в основу изобретения, решается за счет того, что в способе неразрушающего контроля качества работ при муфтовом ремонте трубопроводов, заключающемся в оперативном замере параметров трубопровода и муфты, позволяющем рассчитать и создать в подмуфтовом пространстве оптимальное давление самотвердеющей массы, в соответствии с изобретением сначала определяют толщины стенки трубы и стенки муфты, а во время запрессовки самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство измеряют кольцевые механические напряжения в трубе на участке трубопровода без муфты и кольцевые механические напряжения в стенке муфты и вычисляют значение их отношения, а запрессовку самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство продолжают до момента выполнения условия ,

где σТ0У - измеренные кольцевые механические напряжения растяжения в стенке трубы, σМрУ - измеренные кольцевые механические напряжения растяжения в стенке муфты, δТ - толщина стенки трубы, δМ - толщина стенки муфты.

Предлагаемый способ основывается на следующих рассуждениях.

В трубе, не усиленной муфтой с наполнением, действуют кольцевые напряжения, в общем случае определяемые выражением:

где Dвнутр - внутренний диаметр трубы.

При этом кольцевые напряжения σМρ в оболочке муфты определяются выражением:

Пусть муфта устанавливается при некотором неизвестном давлении в трубопроводе PУ. В этом случае в трубе на участке без муфты будут действовать кольцевые напряжения

где σТ0У - механические кольцевые напряжения в трубе на участке без муфты, находящемся под давлением PУ.

Напряжения в стенке муфты при этом будут определяться выражением:

где σМрУ - механические кольцевые напряжения в стенке муфты, заполненной самотвердеющей массой под давлением PМ.

Если самотвердеющая масса будет запрессована в подмуфтовое пространство под оптимальным давлением, определяемым выражением (2), то выражение (6) приводится к виду:

При этом отношение значения кольцевых напряжений в стенке муфты к значению кольцевых напряжений в стенке трубы вне зоны установки муфты будет определяться выражением:

Следовательно, возможно, измеряя в процессе закачки самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство механические напряжения в стенке муфты и трубы вне зоны установки муфты, предварительно определив толщины стенок трубы и муфты, обеспечить оптимальные режимы запрессовки массы. При этом отпадает необходимость в информации о внутреннем давлении ремонтируемого трубопровода.

Способ осуществляют следующим образом. Непосредственно перед началом запрессовки самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство определяют толщины стенок трубы и муфты. Информация может быть получена из техдокументации на трубопровод и ремонтную конструкцию либо в результате замеров с помощью толщиномера (например, ультразвукового). После этого, измеряя кольцевые механические напряжения в стенках трубы и муфты, начинают запрессовку самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство. Замеры кольцевых механических напряжений в трубе делают на определенном расстоянии от муфты, для исключения влияния ремонтной конструкции на точность измерения. Замеры кольцевых механических напряжений в стенке муфты делают преимущественно в центральной части оболочки, для снижения влияния на точность измерения напряжений, создаваемых уплотнителями на торцах муфты. Далее вычисляют отношение , где σТ0У - измеренные кольцевые механические напряжения растяжения в стенке трубы, σМрУ - измеренные кольцевые механические напряжения растяжения в стенке муфты, и сравнивают полученный результат с ранее рассчитанным значением δТ - толщина стенки трубы, δМ - толщина стенки муфты. Запрессовку самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство осуществляют до выполнения условия После этого отверстия для запрессовки закрывают, а нагнетающее оборудование отключают.

Способ поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ, где 1 - трубопровод, 2 - муфта, 3 - самотвердеющая масса, 4 - нагнетатель, 5 - измерители кольцевых механических напряжений, 6 - схема деления, 7 - пороговое устройство.

Устройство позволяет автоматизировать применение предлагаемого способа и работает следующим образом. После включения нагнетателя 4 сигналы с измерителей кольцевых механических напряжений 5, несущие информацию о значениях σТ0У и σМрУ, поступают на входы схемы деления 6, в которой производится вычисление отношения . На пороговом устройстве 7 проводится сравнение значений и . В случае равенства значений на выходе порогового устройства 7 формируется сигнал, который подается на управляющий вход нагнетателя, отключая подачу самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство.

Использование предлагаемого способа позволит повысить качество ремонта трубопроводов, обеспечив прогнозируемое повышение прочности трубопровода.

Способ неразрушающего контроля качества работ при муфтовом ремонте трубопроводов, заключающийся в оперативном замере параметров трубопровода и муфты, позволяющих рассчитать и создать в подмуфтовом пространстве оптимальное давление самотвердеющей массы, отличающийся тем, что сначала определяют толщины стенки трубы и стенки муфты, а во время запрессовки самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство измеряют кольцевые механические напряжения в трубе на участке трубопровода без муфты и кольцевые механические напряжения в стенке муфты и вычисляют значение их отношения, а запрессовку самотвердеющей массы в подмуфтовое пространство продолжают до момента выполнения условия , где σТ0У - измеренные кольцевые механические напряжения растяжения в стенке трубы, σМрУ - измеренные кольцевые механические напряжения растяжения в стенке муфты, δТ - толщина стенки трубы, δМ - толщина стенки муфты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам ремонта действующих трубопроводов с помощью металлических муфт. .

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется при ремонте трубопроводов. .

Изобретение относится к устройствам для ремонта участков трубопровода, в том числе подводных переходов, без остановки перекачки продукта. .

Изобретение относится к способам ремонта трубопровода. .

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и предназначено для ремонта магистральных газопроводов большого диаметра. .
Изобретение относится к термоотверждаемой герметизирующей композиции, используемой для ремонта паропроводов. .

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется при ремонте преимущественно магистральных газопроводов высокого давления. .

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и предназначено для ремонта дефектных участков трубопровода без их замены. .

Изобретение относится к строительству и используется при ремонте локальных повреждений трубопроводов. .

Изобретение относится к области ремонта и восстановления изделий, к которым предъявляются требования по герметичности, и может быть использовано на ремонтных машиностроительных и сервисных предприятиях, а также для самостоятельного ремонта трубопроводов, работающих под давлением

Изобретение относится к ремонту трубопровода с помощью металлических муфт

Изобретение относится к способам ремонта трубопроводов, преимущественно магистральных газопроводов высокого давления, без остановки эксплуатации

Изобретение относится к способу ремонта трубопроводов и может быть использовано для ремонта поврежденных участков нефтепроводов без остановки перекачки продукта. Способ включает установку на поврежденном участке трубопровода цилиндрической муфты, имеющей по меньшей мере один входной и по меньшей мере один выходной патрубки, с образованием кольцевого зазора между внутренней поверхностью муфты и внешней поверхностью трубопровода, герметизацию торцов муфты на трубопроводе и подачу в упомянутый кольцевой зазор через входной патрубок муфты композитного материала до появления композитного материала в выходном патрубке муфты. При этом перед установкой муфты ее внутреннюю поверхность, а также поверхность поврежденного участка трубопровода подвергают дробеструйной обработке. Муфту устанавливают с образованием кольцевого зазора величиной 6-40 мм. Дробеструйную обработку осуществляют абразивным материалом, имеющим размер частиц 0,5-2,5 мм, при давлении воздуха 0,6-0,8 МПа и расстоянии от выходного отверстия сопла дробеструйной установки до обрабатываемой поверхности 200-300 мм. Технический результат: повышение эксплуатационной надежности отремонтированного участка трубопровода, повышение экономичности способа. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для ремонта поврежденных участков нефтепроводов без остановки перекачки продукта. Способ включает установку на поврежденном участке трубопровода верхней и нижней полумуфт, имеющих разделку кромок под сварку с углом разделки 10-30°. Полумуфты сваривают с образованием цилиндрической муфты с кольцевым зазором 6-40 мм между муфтой и трубопроводом. Торцы муфты герметизируют и подают в кольцевой зазор через входной патрубок муфты композитный материал до появления композитного материала в выходном патрубке муфты. Перед установкой муфты ее внутреннюю поверхность, а также поверхность поврежденного участка трубопровода подвергают дробеструйной обработке абразивным материалом, имеющим размер частиц 0,5-2,5 мм, при давлении воздуха 0,6-0,8 МПа и расстоянии от выходного отверстия сопла дробеструйной установки до обрабатываемой поверхности 200-300 мм. Технический результат: повышение эксплуатационной надежности отремонтированного участка трубопровода, повышение экономичности способа. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к способу заполнения пеной полости в соединении между изолированными отрезками трубы (варианты). Способ осуществляется путем обертывания формообразующего листа из армированной волокном пластмассы вокруг полости или наложения оболочки вокруг полости. Формообразующий лист имеет защитные элементы, обеспеченные на формообразующем листе для предохранения от разделяющего перемещения краев формообразующего листа. Оболочка имеет один или более гибкие растягиваемые элементы, обмотанные вокруг оболочки, для предотвращения вздутия оболочки. Предохранение происходит при расширении пенного заполнения, введенного в форму или в оболочку. Технический результат, достигаемый при использовании способа по изобретению, заключается в обеспечении превосходного сопротивления вздутию при относительно небольшой массе формообразующего листа. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 16 ил.

Группа изобретений относится к трубопроводному транспорту. Устройство состоит из гибкого листового материала, содержащего два слоя пропитанной композитом гибридной ткани из карбоновых и кевларовых нитей. На гибридную ткань наплавлением нанесен полиэтиленовый слой. С противоположной полиэтиленовому слою стороны устройства расположен слой компаунда на основе эпоксидной смолы. Один конец гибкого листового материала выполнен в виде петель с одной и с другой стороны. Внутри каждой петли и по обеим наружным сторонам петель расположены продольные металлические пластины, закрепленные к петлям, кроме того, петли с металлическими пластинами снабжены натяжителями со сквозными отверстиями для болтов. Натяжители представляют собой П-образную в сечении металлическую конструкцию с продольным пазом, в котором размещаются петли с металлическими пластинами. Устройство с нанесенным слоем компаунда выдерживают на открытом воздухе в течение времени, необходимого для пропитки слоев гибридной ткани и частичного отверждения компаунда. Затем устройство берут за натяжители, накладывают на участок трубы, подлежащий ремонту, и плотно прижимают к трубе стороной с компаундом. Затем фиксируют с помощью болтового соединения и осуществляют натяжение. Усилие натяжения в центральной части устройства производят больше, чем на его концах. Расширяет арсенал технических средств. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к строительству трубопроводов и может быть использовано для ремонта магистральных трубопроводов высокого давления без вывода из эксплуатации. На усиливаемый участок трубопровода устанавливают муфту из скрепленных между собой технологических элементов, составляющих замкнутую вокруг трубы оболочку с полым подмуфтовым пространством и с кольцевыми полостями в районе торцов. Муфту по краям разогревают, а кольцевые полости заполняют расплавленным дополнительным металлом или сплавом. Далее температуру муфты снижают и заполняют подмуфтовое пространство расплавленным основным металлом или сплавом, имеющим меньшую температуру плавления. Давление запрессовки основного металла или сплава выбирают исходя из условия обеспечения равномерного распределения нагрузки между трубой и муфтой с учетом усадки основного вещества во время твердения. Технический результат: упрощение ремонтных работ за счет использования одинаковых технологических операций и оборудования для герметизации торцов муфты и формирования подмуфтового слоя, облегчение неразрушающего контроля качества ремонтной конструкции ультразвуковым методом. 14 ил.
Наверх