Способ гидравлических переиспытаний действующих технологических трубопроводов

Изобретение относится к области эксплуатации технологических трубопроводов нефтеперекачивающих станций. В способе гидравлических переиспытаний действующих технологических трубопроводов трубопроводы, работающие под давлением, периодически нагружают повышенным давлением воды и проводят наблюдения за отсутствием течи и/или разрывов металла и отсутствием падения давления ниже установленных пределов. При этом определяют интервал времени повторных испытаний участка трубопровода для заданного испытательного давления. Получают фактические данные по изменению давления на рассматриваемом участке трубопровода за год и определяют максимальное внутреннее давление по фактическим данным изменения давления. Определяют эквивалентное напряжение «отнулевого» цикла нагружения и количество циклов за год нагружения эквивалентным напряжением «отнулевого» цикла. Определяют начальные размеры дефектов трубопровода. После этого определяют конечные размеры расчетных дефектов как критические размеры дефектов при эксплуатации. Находят циклическую долговечность как количество циклов эквивалентного нагружения, за которое дефект вырастет при циклическом «отнулевом» эквивалентном нагружении от начальной глубины до конечной глубины. Интервал повторных испытаний участка трубопровода для заданного испытательного давления определяют при минимальном значении циклической долговечности из набора значений для всех расчетных дефектов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности испытываемого участка трубопровода.

 

Изобретение относится к области эксплуатации технологических трубопроводов нефтеперекачивающих станций и служит для обеспечения отсутствия утечек и разрывов трубопроводов в период времени между периодическими испытаниями из-за растущих при циклическом изменении рабочего давления трещиноподобных дефектов труб.

Известен способ гидравлического испытания на удар и реабилитации трубопровода [патент RU 2467299 C1, опубл. 20.11.2012, МПК G01M 7/08], осуществляемый при его нагружении повышенным давлением в полевых условиях, основанный на нагнетании воды перекачивающей установкой из источника в участок трубопровода с давлением, равным давлению в источнике, с последующим подъемом давления до заданной величины и регистрацией расхода, температуры, давления воды. Участок трубопровода выбирают неразрушающими методами контроля, рассчитывают показатели механических свойств труб с учетом напряженно-деформированного состояния участка трубопровода, определяют параметры его нагружения повышенным давлением и отделяют камерами или заглушками от трубопровода. В полость участка трубопровода нагнетают воду и производят его испытания повышенным давлением и реабилитацию труб с трещиноподобными дефектами. После выбора испытательного участка трубопровода неразрушающими методами контроля для каждой трубы, имеющей трещиноподобные дефекты, по заданному алгоритму определяют размеры дефектов и с их учетом для каждой трубы в участке трубопровода рассчитывают фактические разрушающие нагрузки и соответствующие этим нагрузкам минимальное испытательное давление и максимальное испытательное давление, создающие в стенках труб напряжения растяжения в окружном направлении от 85% до 110% от предела текучести металла труб. В процессе гидравлического испытания при заполнении водой в участке трубопровода поднимают давление до величины, равной минимальному испытательному давлению, с последующим добавлением воды в объеме, необходимом для упругопластического деформирования труб при сохранении заданного гарантированного запаса пластичности.

Недостатком этого способа является невозможность обоснованного выбора интервала времени до проведения следующего испытания и параметров испытания, обеспечивающих безаварийную эксплуатацию технологических трубопроводов нефтеперекачивающих станций в период между испытаниями. Уровень испытательного давления недостаточно высок для выявления трещиноподобных дефектов, которые могут привести к разрушению в эксплуатационный период после проведения испытаний. Не учитывается фактическая цикличность нагружения участка трубопровода внутренним давлением в условиях эксплуатации. Не учитываются диаметры, толщины стенок и механические свойства испытываемых труб.

Известен способ гидравлических (пневматических) испытаний трубопроводов [патент RU 2243523 С2, опубл. 27.12.2004, МПК G01M 3/12, G01M 3/00], по которому трубопроводы, работающие под давлением, периодически нагружают давлением испытания жидкости или газа, превышающим рабочее давление эксплуатации, выдерживают под давлением испытания, после чего давление снижают и проводят осмотр трубопроводов. Трубопроводы считают выдержавшими гидравлические (пневматические) испытания, если в процессе испытаний и при осмотре не обнаружено течей и/или разрывов металла, в процессе выдержки падение давления не выходило за установленные пределы, а после испытаний не было выявлено новых остаточных деформаций. Режим испытаний выбирают таким, чтобы размеры трещин семейства трещин критического размера, соответствующих режиму испытания, были меньше размеров трещин семейства трещин критического размера, соответствующих рабочему режиму эксплуатации, периодичность испытания выбирают такой, чтобы время между гидравлическими (пневматическими) испытаниями не превышало времени увеличения размеров трещин семейства трещин критического размера, соответствующих режиму гидравлических (пневматических) испытаний, до размеров трещин семейства трещин критического размера, соответствующих рабочему режиму эксплуатации.

Наиболее близким аналогом заявляемого способа является способ гидравлических испытаний трубопроводов тепловых сетей повышенным давлением [патент RU 2364849 С1, опубл. 20.08.2009, МПК G01M 3/12], по которому трубопроводы, работающие под давлением, периодически нагружают давлением воды, превышающим рабочее давление, выдерживают определенное время, после чего давление снижают, проводят осмотр трубопроводов, при этом их считают выдержавшими гидравлические испытания, если в процессе испытаний и при осмотре не обнаружено течи и/или разрывов металла и в процессе выдержки падение давления не выходило за установленные пределы. Режим испытаний выбирают таким, чтобы испытательное давление превышало величину давления, разрушающего металл трубопровода, в период на 1÷3 года предшествующий моменту разрушения при рабочем давлении подверженных локальной коррозии участков трубопровода. Величина испытательного давления принимается в зависимости от величины рабочего давления, скорости коррозии, диаметра трубопровода и временного сопротивления материала труб, от назначения трубопровода.

Недостатком ближайшего аналога является то, что известный способ относится к области технического обслуживания и эксплуатации сосудов и трубопроводов давления только в теплоэнергетике и не учитывает возможность наличия в стенке трубопровода трещиноподобных дефектов и фактическую цикличность нагружения внутренним давлением (учитывается только наличие коррозионных дефектов). Недостатком данного способа также является невозможность обоснованного выбора интервала времени до проведения следующего испытания.

Задачей заявляемого изобретения является определение величины интервала времени между периодическими испытаниями по заданному испытательному давлению с учетом фактического циклического изменения рабочего давления при эксплуатации испытываемого участка трубопровода и значений параметров циклической трещиностойкости, определяющих скорость роста трещиноподобных дефектов.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности испытываемого участка трубопровода посредством обеспечения отсутствия утечек и разрывов трубопровода в период его эксплуатации между испытаниями.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе гидравлических испытаний технологических трубопроводов нефтеперекачивающих станций повышенным давлением, по которому трубопроводы, работающие под давлением, периодически нагружают испытательным давлением воды, превышающим рабочее давление, выдерживают определенное время, после чего давление снижают, проводят осмотр трубопроводов, при этом их считают выдержавшими гидравлические испытания, если в процессе испытаний и при осмотре не обнаружено течи и/или разрывов металла и в процессе выдержки падение давления не выходило за установленные пределы, при этом определяют интервал времени повторных испытаний участка трубопровода, при определении интервала времени повторных испытаний участка трубопровода для заданного испытательного давления получают исходные данные, включающие фактические данные по изменению давления на рассматриваемом участке трубопровода за год, нормативный предел прочности металла труб, нормативный предел текучести металла труб, номинальную толщину стенки труб, минусовый допуск на толщину стенки труб, наружный диаметр труб, ударную вязкость, рабочее давление, максимальное внутреннее давление по фактическим данным изменения давления, при этом при обработке фактических данных по изменению давления используют методы схематизации случайных процессов нагружения, в результате чего определяют максимальное значение давления в трубопроводе, затем, используя исходные данные, определяют эквивалентное напряжение «отнулевого» цикла нагружения и количество циклов за год нагружения эквивалентным напряжением «отнулевого» цикла, для заданного испытательного давления определяют начальные размеры дефектов для набора расчетных дефектов трубопровода, которые могли бы выдержать заданное испытательное давление и остаться в трубопроводе после испытаний, затем используя полученные данные о максимальном значении давления и фактические данные изменения давления определяют конечные размеры расчетных дефектов как критические размеры при эксплуатации и для каждого расчетного дефекта определяют циклическую долговечность как количество циклов эквивалентного нагружения, за которое дефект вырастет при циклическом «отнулевом» эквивалентном нагружении от начальной глубины до конечной глубины, и определяют интервал повторных испытаний участка трубопровода для заданного испытательного давления при минимальном значении циклической долговечности из набора значений для всех расчетных дефектов.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

Переиспытания технологических трубопроводов нефтеперекачивающих станций повышенным давлением проводятся для выявления и устранения развивающихся дефектов на участках технологических трубопроводов и назначения интервала между повторными переиспытаниями для обеспечения целостности трубопроводов с развивающимися дефектами.

Переиспытания повышенным давлением проводятся на участках технологических трубопроводов от приемной задвижки нефтеперекачивающей станции до тройников на выходе фильтра-грязеуловителя, от тройников на выходе фильтра-грязеуловителя, резервуаров для хранения нефти и резервуаров сброса до фланцев подпорных насосов на напорной линии, от фланцев подпорных насосов на нагнетательной линии до тройника приемной линии первого магистрального насоса, от тройника приемной линии первого магистрального насоса, обвязки магистральных насосов и самих магистральных насосов до запорной арматуры, от узла регуляторов давления до выкидной задвижки нефтеперекачивающей станции.

При гидравлических испытаниях технологических трубопроводов нефтеперекачивающих станций повышенным давлением трубопроводы, работающие под давлением, нагружают испытательным давлением воды, превышающим рабочее давление, и выдерживают определенное время. Затем давление снижают и проводят осмотр трубопроводов. Если в процессе испытаний и при осмотре не обнаружено течи и/или разрывов металла и в процессе выдержки падение давления не выходило за установленные пределы, трубопроводы считают выдержавшими гидравлические испытания. Параметры испытания выбирают такими, чтобы размеры трещиноподобных дефектов, которые могут не выявиться в результате нагружения испытательным давлением и остаться в стенке трубопровода, были такими, чтобы оставшиеся дефекты не смогли вырасти до критических размеров при рабочем давлении при эксплуатационном нагружении циклическим внутренним давлением в течение интервала времени до следующих испытаний.

При испытании повышенным давлением отношение испытательного давления к рабочему давлению выбирают более 1,25. Кольцевые напряжения в стенке труб при испытании повышенным давлением, определенные с учетом минусового допуска на толщину стенки, выбирают не превышающими 100% от нормативного минимального предела текучести металла труб. В зависимости от жесткости фактической цикличности изменения рабочего давления для трубопроводов с растущими трещиноподобными дефектами определяется интервал времени между переиспытаниями, который обеспечивает отсутствие разрыва и течи трубопровода при заданном рабочем давлении.

Интервал времени повторных испытаний участка трубопровода для заданного испытательного давления определяют следующим образом. Получают исходные данные, включающие фактические данные по изменению давления на рассматриваемом участке трубопровода за год, определяемые по датчикам системы диспетчерского контроля и управления. Кроме того, определяют нормативный предел прочности металла труб, нормативный предел текучести металла труб, номинальную толщину стенки труб, минусовый допуск на толщину стенки труб, наружный диаметр труб, ударную вязкость и рабочее давление на рассматриваемом участке трубопровода. Определяют максимальное внутреннее давление по фактическим данным изменения давления на рассматриваемом участке трубопровода за год.

После этого фактические данные по изменению давления обрабатывают с помощью методов схематизации случайных процессов нагружения. В качестве указанных методов могут быть использованы метод «дождя» или метод «полных циклов» [ГОСТ 25.101-83. Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов]. В результате фактические данные по изменению давления представляются в виде блочного циклического нагружения трубопровода внутренним давлением. Каждый блок характеризуется количеством циклов, максимальным значением давления в трубопроводе и коэффициентом асимметрии. Используя полученные данные блочного циклического нагружения трубопровода внутренним давлением за год определяют максимальное значение давления в трубопроводе.

Затем с использованием полученных исходных данных определяют эквивалентное напряжение «отнулевого» цикла нагружения трубопровода повышенным внутренним давлением, при котором минимальное напряжение стенок трубопровода принимают равным нулю, и определяют количество циклов нагружения за год эквивалентным напряжением «отнулевого» цикла. Для заданного испытательного давления определяют начальные размеры дефектов для набора расчетных дефектов трубопровода, которые могли бы выдержать заданное испытательное давление и остаться в трубопроводе после испытаний. Для этого используют соотношения, связывающие критические размеры дефектов и значение внутреннего давления. Затем, используя полученные данные о максимальном значении давления в трубопроводе и фактические данные изменения давления, определяют конечные размеры расчетных дефектов как критические размеры при эксплуатации и для каждого расчетного дефекта определяют циклическую долговечность как количество циклов эквивалентного нагружения, за которое дефект вырастет при циклическом «отнулевом» эквивалентном нагружении от начальной глубины (критической глубины при испытательном давлении) до конечной глубины (критической глубины при максимальном давлении по фактическим данным изменения давления).

Зависимость интервала повторных переиспытаний Тr от испытательного давления pисп для каждого расчетного дефекта определяют по формуле:

где Nek - количество циклов за год нагружения эквивалентным напряжением «отнулевого» цикла;

K - коэффициент интенсивности напряжений;

a - глубина расчетного дефекта;

l - полудлина расчетного дефекта;

С, m - параметры циклической трещиностойкости.

Далее определяют циклическую долговечность, которая характеризует работоспособность трубопроводов с развивающимися дефектами в условиях многократно повторяющихся циклов напряжения. При этом в цикле напряжения напряжение изменяют между предельными значениями напряжения в течение интервала между повторными испытаниями. В итоге интервал повторных испытаний участка трубопровода для заданного испытательного давления выбирают равным интервалу, при котором получено минимальное значение циклической долговечности трубопровода из набора значений для всех расчетных дефектов.

Определенный выше интервал повторных испытаний обеспечивает безаварийную эксплуатацию испытываемого участка трубопровода при заданном испытательном давлении.

Способ гидравлических переиспытаний действующих технологических трубопроводов, по которому трубопроводы, работающие под давлением, периодически нагружают испытательным давлением воды, превышающим рабочее давление, выдерживают определенное время, после чего давление снижают, проводят осмотр трубопроводов, при этом их считают выдержавшими гидравлические испытания, если в процессе испытаний и при осмотре не обнаружено течи и/или разрывов металла и в процессе выдержки падение давления не выходило за установленные пределы, при этом определяют интервал времени повторных испытаний участка трубопровода, отличающийся тем, что при определении интервала времени повторных испытаний участка трубопровода для заданного испытательного давления получают исходные данные, включающие фактические данные по изменению давления на рассматриваемом участке трубопровода за год, нормативный предел прочности металла труб, нормативный предел текучести металла труб, номинальную толщину стенки труб, минусовый допуск на толщину стенки труб, наружный диаметр труб, ударную вязкость, рабочее давление, максимальное внутреннее давление по фактическим данным изменения давления, при этом при обработке фактических данных по изменению давления используют методы схематизации случайных процессов нагружения, в результате чего определяют максимальное значение давления в трубопроводе, затем, используя исходные данные, определяют эквивалентное напряжение «отнулевого» цикла нагружения и количество циклов за год нагружения эквивалентным напряжением «отнулевого» цикла, для заданного испытательного давления определяют начальные размеры дефектов для набора расчетных дефектов трубопровода, которые могли бы выдержать заданное испытательное давление и остаться в трубопроводе после испытаний, затем, используя полученные данные о максимальном значении давления и фактические данные изменения давления, определяют конечные размеры расчетных дефектов как критические размеры при эксплуатации и для каждого расчетного дефекта определяют циклическую долговечность как количество циклов эквивалентного нагружения, за которое дефект вырастет при циклическом «отнулевом» эквивалентном нагружении от начальной глубины до конечной глубины, и определяют интервал повторных испытаний участка трубопровода для заданного испытательного давления при минимальном значении циклической долговечности из набора значений для всех расчетных дефектов.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к обнаружению утечек, в частности к обнаружению утечек текучей среды в шланге. Заявленная группа изобретений содержит чувствительное устройство, обнаруживающее утечку, для секции шланга, секцию шланга и систему обнаружения утечек.

Изобретение относится к определению герметичности посредством давления и может быть использовано для создания испытательного давления для шланга. Устройство для создания испытательного давления для шланга включает первую пару нажимных/приводящих роликов, между которыми может быть помещен шланг, и вторую пару нажимных/приводящих роликов, между которыми может быть помещен шланг.

Изобретение относится к области испытания устройств на герметичность и может быть использовано для испытания закрытых контейнеров, заполненных потребительским продуктом.

Изобретение относится к устройствам-течеискателям. Сущность: устройство содержит щуп (10), соединенный посредством шланга (11) через дроссель (D2) с вакуумным насосом (16), и датчик тестового газа (15).

Изобретение относится к области исследований устройств на герметичность и может быть использовано для контроля герметичности емкостей, изготовленных из двухслойных оболочек, например, топливных емкостей летательных аппаратов.

Изобретение относится к области испытаний ракетно-космической техники и может быть использовано для контроля герметичности корпуса космического аппарата и поиска места течи из отсеков космического аппарата на этапах наземной подготовки и в условиях орбитального полета.

Изобретение относится к области испытательной техники и может найти применение в тех ее областях, где предъявляются повышенные требования к герметичности, долговечности и надежности изделий, например трубопроводов, замкнутых отсеков космических кораблей.

Изобретение относится к химическому реактору, в котором предусмотрена возможность выявления наличия теплообменников с механическими повреждениями и к способу выявления поврежденных теплообменников.
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для ремонта двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к средствам испытаний изделий на локальную герметичность с использованием пробных газов и течеискателей и может найти применение в таких областях техники, как газовая, атомная, авиационная, машиностроение.

Изобретение относится к устройствам для поиска мест негерметичности изделий. Сущность: устройство включает контрольную течь (1) с линейной шкалой (7) и течеискатель (10) со щупом (9). Контрольная течь (1) и течеискатель (10) соединены с электронным устройством (5). На щуп (9) течеискателя (10) установлено приспособление (11) с чувствительным элементом, соединенное с электронным устройством (5). Электронное устройство (5) выполнено с возможностью определения и контроля скорости перемещения щупа (9). Технический результат: повышение вероятности обнаружения дефектов. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к стендам для испытаний торцовых уплотнений валов циркуляционных насосов. Стенд для испытаний торцовых уплотнений валов циркуляционных насосов содержит постамент с силовым корпусом. В корпусе размещен вертикально на двух опорах вал. На валу стенда закреплена втулка-имитатор вала насоса. Торцовое уплотнение насоса установлено на втулку-имитатор и силовой корпус. Электродвигатель расположен в нижней части стенда и соединен с валом стенда через муфту и с силовым корпусом через станину. Силовой корпус снабжен шахтой, в которой установлены опоры вала. В верхней части силового корпуса и вала установлено щелевое уплотнение, состоящее из выгородки и отражателя, торцовое уплотнение оперто на втулку-имитатор через регулировочное кольцо. Между электродвигателем и валом через регулировочное кольцо размещена гибкая муфта, а силовой корпус установлен на постаменте через систему клиновых шайб. Изобретение направлено на повышение качества проводимых испытаний торцовых уплотнений и повышение надежности работы стенда. 1 ил.

Изобретение относится к области контроля течи по влажности воздуха. Измеренные значения относительной влажности и температуры передают в вычислительный блок, где их преобразуют в значения абсолютной влажности. Затем значения абсолютной влажности корректируют с использованием значений абсолютной влажности от эталонного датчика по формуле: ρ(tn)=aρ(tn-τ)+b, где p(tn), кг/м3 - абсолютная влажность от контрольного датчика в момент времени tn; ρ(tn-τ), кг/м3 - абсолютная влажность от эталонного датчика в момент времени (tn-τ); τ, мин - время задержки; a - масштабирующий коэффициент, рассчитанный по критерию минимума квадратов отклонений; b, кг/м3 - корректирующая поправка, рассчитанная по критерию минимума квадратов отклонений. Откорректированные значения абсолютной влажности сравнивают с пороговым значением влажности и фиксируют наличие течи при превышении порогового значения. Изобретение позволяет уменьшить вероятность ложного срабатывания аварийной сигнализации о наличии течи и снизить возможность пропуска возникновения течи. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области контроля герметичности полых изделий и может быть использовано для контроля герметичности самолетных топливных баков преимущественно сложной конфигурации. Сущность: контроль герметичности осуществляют с использованием рабочей газовой смеси воздуха с контрольным газом. За пределами контролируемого топливного бака (1) создают линию подачи рабочей газовой смеси и линию циркуляции рабочей газовой смеси. В линии подачи рабочей газовой смеси устанавливают газовый смеситель (12) для получения концентрации смеси, необходимой для обнаружения течи. В линии циркуляции устанавливают вентилятор (21) для обеспечения циркуляции смеси через топливный бак (1). Герметичность или негерметичность контролируемого топливного бака устанавливают по показаниям течеискателя (23). Технический результат: повышение эффективности и качества контроля герметичности топливных баков. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам испытания на прочность и герметичность элементов котельного оборудования и трубопроводов. Сущность: котельное оборудование и трубопроводы наполняют жидкостью, нагнетая давление до величины пробного давления. После достижения величины пробного давления котельное оборудование и трубопроводы выдерживают при этом давлении не менее 15 минут. Затем давление снижают, проводят визуальный осмотр котельного оборудования и трубопроводов. Если отсутствуют течи жидкости и разрывы металла, то делают вывод, что котельное оборудование и трубопроводы пригодны для эксплуатации. Технический результат: повышение надежности работы котельного оборудования и трубопроводов. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области испытаний ракетно-космической техники и может быть использовано для контроля герметичности корпуса космического аппарата и поиска места течи из его отсеков в условиях орбитального полета или в процессе вакуумных испытаний. Сущность: создают давление воздуха внутри корпуса (3) космического аппарата. Судят о наличии локальной негерметичности с использованием чувствительной среды. Для этого из источника (2) с заданным шагом вдоль поверхности корпуса (3) космического аппарата запускают индикаторные дискретные пористые частицы (1), меняющие свои траектории под воздействием газового потока (5) из течи. Измеряют отклонение положения мест ударов индикаторных частиц (1) о чувствительный экран-мишень (4), устанавливаемый под заданным углом для отражения их в ловушку (6). При этом чувствительность измерений регулируют изменением начальных скоростей индикаторных частиц (1) и расстояния между источником (2), запускающим индикаторные частицы (1), и экраном-мишенью (4), а также подбором пористости и истинной плотности индикаторных частиц (1). Технический результат: снижение величины порога чувствительности, повышение точности определения параметров локальной негерметичности в условиях вакуума, сокращение времени поиска места течи, упрощение диагностики. 2 ил.

Изобретение относится к области эксплуатации технологических трубопроводов нефтеперекачивающих станций. В способе гидравлических переиспытаний действующих технологических трубопроводов трубопроводы, работающие под давлением, периодически нагружают повышенным давлением воды и проводят наблюдения за отсутствием течи иили разрывов металла и отсутствием падения давления ниже установленных пределов. При этом определяют интервал времени повторных испытаний участка трубопровода для заданного испытательного давления. Получают фактические данные по изменению давления на рассматриваемом участке трубопровода за год и определяют максимальное внутреннее давление по фактическим данным изменения давления. Определяют эквивалентное напряжение «отнулевого» цикла нагружения и количество циклов за год нагружения эквивалентным напряжением «отнулевого» цикла. Определяют начальные размеры дефектов трубопровода. После этого определяют конечные размеры расчетных дефектов как критические размеры дефектов при эксплуатации. Находят циклическую долговечность как количество циклов эквивалентного нагружения, за которое дефект вырастет при циклическом «отнулевом» эквивалентном нагружении от начальной глубины до конечной глубины. Интервал повторных испытаний участка трубопровода для заданного испытательного давления определяют при минимальном значении циклической долговечности из набора значений для всех расчетных дефектов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности испытываемого участка трубопровода.

Наверх