CC BY
109
1.0
Frequency (Hz)
Рис. 5. АЧХколебаний объекта защиты системы с двумя степенями свободы
Рис. 6. Виртуальная 3D-модель системы двумерной виброзащиты твердого тела с шарнирно-рычажным механизмом
На рис. 6 показана модель (пространственная - 3D), которая исследуется для решения задачи ВЗ твердого тела (с установкой объекта на 4-х опорах), и представляется системой с учетом поступательного и вращательного движений объекта защиты.
Библиографический список
1. Засядко А.А. Математические модели оценки управления динамическими связями колебательных систем // C6. трудов «XV Байкальская Всероссийская конференция с международным участием». Иркутск, 2010.
2. Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов / С.В. Елисеев [и др.]. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2008. 523 с.
3. W.G. Flannelly Dynamic antiresonant vibration isolator. Patented May 30, 1967, United States Patent Office, 3,322,379.
4. Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Имитационное моделирование сложных динамических систем http://www.exponenta.ru/SOFT/OTHERS/mvs/ds_sim.asp
УДК 621.6
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ВНУТРЕННЕГО ПОКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДА
© Р.В. Кононенко1, И.Г. Майзель2
Иркутский государственный технический университет,
664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены проблемы, возникающие при использовании труб с внутренним защитным покрытием. Показан способ выявления повреждения внутреннего защитного покрытия. Представлено оборудование, используемое для контроля сплошности покрытия.
Ил. 5. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: контроль сплошности покрытия; методы контроля сплошности покрытия; проверка целостности покрытия; оборудование для контроля сплошности покрытия.
QUALITY CONTROL OF PIPELINE INTERNAL COATING R.V. Kononenko, I.G. Maizel
Irkutsk State Technical University,
83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
The article discusses the problems arising when using the pipes with protective internal coating. It shows a method to detect damages of the protective internal coating and presents the equipment used to control coating continuity.
5 figures. 4 sources.
Key words: control of coating continuity; coating continuity control methods; coating integrity test; equipment to control coating continuity.
Стальные трубы с внутренними заводскими анти- го монтажного соединения обеспечивают 100% защи-
коррозионными покрытиями (рис. 1) и защитой сварно- ту от коррозии внутренних поверхностей трубопрово-
1Кононенко Роман Владимирович, аспирант кафедры оборудования и автоматизации машиностроения, тел.: 89500525920, e -mail: istu_politeh@mail.ru
Kononenko Roman, Postgraduate of the Department of Machinery and Automation of Mechanical Engineering, tel.: 89500525920, email: istu_politeh@mail.ru
2Майзель Игорь Геннадьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры оборудования и автоматизации машиностроения, тел.: 738311, e-mail: baik-@mail.ru
Maizel Igor, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Machinery and Automation of Mechanical Engineering, tel.: 738311, e-mail: baik-@mail.ru
да. Технологии сварного соединения труб с защитной втулкой позволяют качественно выполнять монтаж сварного соединения в полевых условиях, включая условия Западной и Восточной Сибири. Срок службы трубопроводов с внутренней изоляцией возрастает в 8-10 раз по сравнению с незащищенными трубами. Перечисленные факторы определяют перспективность применения труб с внутренним покрытием и защитой сварных швов.
Рис. 1. Внутреннее эпоксидное покрытие
Высокая надежность труб с внутренним покрытием и защитной втулкой сварных соединений обеспечивается за счет исключения воздействия коррозионных сред на металл трубы.Несмотря на это, возможные места коррозионного воздействия могут возникать из-за повреждений внутренней защиты промысловых трубопроводов в результате монтажа трубопровода или его эксплуатации, а также в связи с развитием заводских дефектов в процессе эксплуатации. Тщательный контроль за покрытием во время его нанесения в заводских условиях (рис. 2) и при последующих операциях с трубами является очень важным фактором для обеспечения высокого качества защиты и надежной эксплуатации трубопровода.
Рис. 2. Распыление эпоксидной смолы
Контроль качества внутреннего покрытия труб в заводских условиях включает в себя следующие операции (согласно ТУ139000-012-01297858-01):
1) визуальный осмотр;
2) определение диэлектрической сплошности;
3) определение толщины покрытия;
4) определение адгезии.
Визуальному осмотру подвергаются 100% труб. Визуальный осмотр производят при сильном освещении внутренней поверхности с дальнего конца трубы с целью обнаружения непрокрасов, наплывов.
Определение диэлектрической сплошности производят на всех трубах с помощью искрового или импульсного дефектоскопа, встроенного в технологиче-
скую цепочку линии,с напряжением из расчета 35В/мкм толщины сухой пленки в соответствии со стандартом NACE TMO 186-94.
Определение толщины покрытия производят на 100% труб магнитным или индукционным толщиномером с обоих концов труб. Толщина покрытия должна составлять не менее 350 мкм. При нанесении повторного слоя для исправления дефектов допускаемая толщина покрытия должна быть не более 800 мкм.
Адгезию определяют методом Х-образного надреза в образцах-свидетелях в соответствии с требованиями методики АО ВНИИСТ в начале, середине и конце каждой партии, а также после настройки и корректировки режимов нанесения покрытия. Величина адгезии должна быть не ниже 1 балла.
При обнаружении дефектов внутреннего покрытия (непрокрасы, отсутствие сплошности) труба подлежит перекраске. Перекраску производят в течение 24 часов без специальной подготовки защищенной поверхности трубы. При превышении указанного времени требуется обработка поверхности покрытия с целью создания шероховатости.
Оборудование для контроля сплошности покрытия. В настоящее время для контроля сплошности покрытия большое распространение получили следующие методы:
1) метод влажной губки (рис.3);
2) метод высокого напряжения (рис.4).
Рис. 3. Прибор для контроля сплошности покрытия методом влажной губки
Рис. 4. Прибор для контроля сплошности покрытия методом высокого напряжения
При контроле внутреннего и внешнего покрытия трубопроводов в заводских условиях широкое распространение получил метод высокого напряжения. Однако в процессе строительства таких трубопроводов могут возникать различные дефекты внутреннего и внешнего защитного покрытия и герметизирующей втулки, что, в свою очередь, приводит к преждевременному выходу трубопровода из строя, вследствие быстроразвивающейся коррозии в местах повреждения покрытия.
Контроль качества работ на этапе строитель-
ства. Организация системы контроля должна основываться на анализе возможных причин и механизмов отказов и реализуется через систему требований к проведению контроля технического состояния.
Согласно инструкции по проектированию, строительству, эксплуатации и ремонту промысловых тру-бопроводовс двухсторонней изоляцией, необходимо учитывать, что в настоящее время отсутствуют стандартизованные полевые методы и средства физического контроля таких показателей, как герметичность уплотнительных внутритрубных манжет на стыках, сплошность внутренней изоляции на трубах идр. Поэтому требуемые свойства конструкции (по этим показателям) должны обеспечиваться преимущественно за счет применения проверенных (аттестованных) бездефектных технологий. Принимая во внимание и то, что трубы с двухсторонним изоляционным покрытием отличаются весьма низкой ремонтопригодностью, на всех стадиях создания трубопровода необходимо предусматривать использование наиболее «щадящих» условий их нагружения (особенно при производстве строительно-монтажных работ).
Возможные причины и механизмы возникновения дефектов внутреннего защитного покрытия во время строительства. Возможные причины и механизмы отказов определяются на основе анализа эксплуатационных нагрузок и конструктивных особенностей трубопроводов с внутренним покрытием и защитной втулкой. Конструкционные и технологические особенности стальных трубопроводов с внутренним покрытием и защитной втулкой включают:
1. Внутреннее покрытие всех элементов линейной части трубопровода (трубы, переходники, отводы, тройники).
2. Защиту стыковых сварных швов защитными втулками.
3. Герметизацию зазора между поверхностью втулки и внутренней поверхностью трубы мастикой.
4. Защиту зон врезок КИП, выполненную в заводских условиях.
5. Отсутствие защитного внутреннего покрытия на задвижках.
6. Отнесение защитных втулок к неремонтируе-мым изделиям.
7. Отсутствие технологий ремонта трубопроводов с внутренним покрытием, позволяющим восстановить ресурс поврежденного участка.
Возможная повреждаемость трубопроводов с внутренним покрытием и защитной втулкой сварного соединения, приводящая к их разгерметизации, может быть связана:
1. С пропуском продукта между втулкой и трубой с последующим коррозионным повреждением.
2. С повреждением внутреннего изоляционного покрытия иразвитием коррозионных дефектов.
3. С ростом технологических дефектов под действием эксплуатационных нагрузок.
Механизмы отказов связаны с процессами внутренней коррозии в местах отсутствия или повреждения изоляционной защиты трубопровода от коррозии, с пропуском продукта в зазоре между втулкой и трубой
(при отсутствии, отслоении или разрушении мастики) с последующим коррозионным повреждением, с развитием дефектов под действием эксплуатационных нагрузок.
Причины возникновения отказов могут быть выявлены на основе анализа участков прохождения трассы и нагруженности конструкционных элементов трубопровода. Причины возникновения отказов для трубопроводов с внутренним покрытием и защитной втулкой сварных соединений могут быть обусловлены:
1. Локальной потерей устойчивости под действием осевых нагрузок и выпучивания грунта (выпученность оси трубопровода), приводящих к возникновению из-гибных напряжений на втулку и, как следствие, к возможному отрыву мастики от поверхности трубы и/или втулки.
2. Изгибом оси трубопровода в местах неустойчивости грунтов, выхода трубопровода на поверхность или перехода через болото, приводящим к возникновению изгибных напряжений на втулку и, как следствие, к возможному отрыву мастики от поверхности трубы и/или втулки.
3. Прогибом оси трубопровода на надземных участках, приводящим к возникновению изгибных напряжений на сварное соединение и, как следствие, к возможному отрыву мастики.
4. Изгибными напряжениями под действием внутреннего давления и осевой нагрузки в зонах сварного соединения с защитной втулкой отводов, тройников, переходников.
5. Коррозионной повреждаемостью в местах отсутствия, повреждения или деградации защитных свойств внутреннего изоляционного покрытия на этапе строительства.
Причины возникновения отказов связаны с дефектами и повреждениями, возникновение которых не связано с процессом эксплуатации:
1. Места механического повреждения поверхности трубопровода (вмятины, риски, задиры и др.).
2. Зоны повреждения внутреннего изоляционного покрытия при монтаже трубопровода.
3. Сварные соединения с несоосностью труб, на которых могут возникать большие изгибные напряжения под действием осевой нагрузки.
4. Температурные воздействия в зимнее время, которые, в первую очередь, на открытых участках при остановке перекачки могут привести к растрескиванию мастики в зоне втулки.
Участки трубопроводов, на которых могут возникать отказы, являются потенциально-опасными ме-стамипроявления аварийности и должны в первую очередь включаться в систему контроля во время предпусковой диагностики трубопровода.
Методы контроля внутренней поверхности трубопровода на этапе строительства.
Выбор методов и технологии проведения сплошного контроля методом внутритрубной телеинспекции (ВТИ) определяется следующими условиями:
1. При сплошном контроле методом ВТИ инспекционное оборудование не должно наносить повреждения внутреннему покрытию исоздавать осевое
усилие на втулку выше предельного значения.
2. При сплошном контроле методом ВТИ должны использоваться методы измерений, позволяющие выявить дефекты установки защитных втулок, повреждение внутреннего покрытия, и контроль пространственного положения трубопровода, так как изменение пространственного положения оси трубопровода в процессе эксплуатации может привести к дополнительным изгибным нагрузкам на сварные швы и, как следствие, их разгерметизации. Обнаруженные участки со смещением оси трубопровода должны заноситься в протокол результатов ВТИ и в дальнейшем контролироваться в процессе эксплуатации в качестве потенциально-опасных участков.
Для контроля качества установки защитной втулки в настоящее время широкое применение нашли теле-диагностические системы, которые позволяют визуально проконтролировать правильность установки втулки. Также теледиагностические системы позволяют выявить места повреждения внутреннего защитного покрытия, если дефект покрытия различим визуально (рис. 5). В результате такого повреждения покрытия в начале эксплуатации трубопроводав месте повреждения покрытия начинает протекать электрохимическая коррозия.
Также могут возникать более мелкие повреждения внутреннего защитного покрытия, которые распознать визуально затруднительно, и для их обнаружения целесообразно проводить повторный контроль сплошности покрытия после монтажа трубопровода. Однако для проведения такого контроля существует ряд препятствий:
1. Большая протяженность трубопровода до 3-х
км.
2. Отсутствие методов контроля сплошности покрытия в полевых условиях.
3. Отсутствие оборудования для контроля сплошности внутреннего покрытия трубопровода в полевых условиях на большие расстояния.
Рис. 5. Повреждение внутреннего защитного покрытия
Специалистами лаборатории «Центр торовых технологий» НИ ИрГТУ разработан метод контроля сплошности защитного покрытия, который позволяет преодолеть вышеперечисленные проблемы. В «классических» методах контроля сплошности покрытия с помощью высокого напряжения контролируемый объект, его токопроводящая поверхность, на которую нанесено покрытие, рассматривается как минус, а контролирующий электрод - как плюс, иесли в покрытии имеется дефект, происходит замыкание плюса и минуса, а по протекающему току в цепи регистрируют дефект. В методе, предложенном специалистами НИ ИрГТУ, минусовой провод отсутствует, а токопроводящая основа объекта контроля рассматривается как емкость, и если имеется дефект покрытия, то ток начинает «заряжать» трубу как конденсатор, а по результатам протекания тока можно регистрировать дефекты покрытия. При использовании данного способа контроля покрытия нет необходимости минусовой провод подключать к трубе, благодаря этому появляется возможность контролировать сплошность покрытия по всей длине трубопровода.
1. Промысловые трубопроводы и оборудование: учеб. пособие для вузов / Ф.М. Мустафин, Л.И. Быков, А.Г. Гумеров [и др.] М.: Недра, 2004.
2. Промысловые трубопроводы / В.Д. Куликов, А.В. Шибнев, А.Е. Яковлев [и др.] М.: Недра, 1994.
3. РД 39-132-94. Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 1994.
4.Гетманский М.Д.,Житников Ю.В. Территория нефтегаз
Библиографический список
[Электронный ресурс] // Организация системы контроля технического состояния промысловых трубопроводов с внутренним покрытием и защитой сварных соединений втулками различной конструкции: [сайт]. [2007]. URL:
http://neftegas.info/territoriya-neftegaz/1243-organizaciya-sistemy-kontrolya-tehnicheskogo-sostoyaniya-promyslovyh-tшboprovodov-s-vnutrennim-pokrytiem-i-zaschitoy-svamyh-soedineniy-vtulkami-razlichnoy-konstrukcii.html
