CC BY
46
- © А.Н. Давыдов, В.А. Иванов,
Д.А. Серебренников, В.И. Берг, 2014
УДК 69.002.5
A.Н. Давыдов, В.А. Иванов, Д.А. Серебренников,
B.И. Берг
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ СВОЙСТВ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ ОТ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДА
Рассмотрены вопросы установления зависимостей между физическими свойствами гидроизоляционного покрытия, такими как адгезия и прочность на срез, и сроком эксплуатации трубопровода, а также температуры окружающей среды. Приводится обработка результатов экспериментов на определение адгезии и прочности на срез, а также выводится общая зависимость для обработки результатов.
Ключевые слова: Гидроизоляционное покрытие, Удаление гидроизоляционного покрытия, Арамид, Высокопрочные нити, Машина для снятия гидроизоляционного покрытия, Изоляционное покрытие, Арамидные нити.
В настоящее время протяженность газопроводов России превышает 150 000 км. Статистика того, что более 50 % данной сети было построено более 20 лет назад говорит о том, что данные трубопроводные системы нуждаются или будут в скором времени нуждаться в капитальном ремонте.
В ходе рассмотрения технологического процесса капитального ремонта трубопровода с заменой изоляционного покрытия, и в частности процесса очистки трубопровода от дефектной изоляции, возникает необходимость определения механических свойств изоляции в зависимости от срока эксплуатации трубопровода и температуры окружающей среды. Это обусловлено тем, что режимы механического снятия гидроизоляционного покрытия непосредственно связаны с такими свойствами, как прочность на срез и адгезия, так как первое свойство характеризует силу, которую необходимо приложить к режущему инструменту для снятия изоляционного покрытия заданной площади, в то время, как второе свойство определяет силу, которую необходимо приложить для отрыва изоляции в месте ее контакта с металлом трубопровода [1].
Для проведения экспериментов были выбраны образцы трубопровода с дефектным изоляционным покрытием, при этом срок эксплуатации трубопровода варьировался от 5 до 15 лет. Кроме того, для экспериментов были выбраны 3 типа изоляционных покрытий[2], в частности: битумное; ленточное, нанесенное в трассовых условиях; ленточное, нанесенное в заводских условиях. Эксперименты проводились при температурах -25 °С, -10 °С, 0 °С, +10 °С и +25 °С. Температуры ниже -25 °С не рассматривались, поскольку работы по снятию гидроизоляционного покрытия с трубопроводов запрещено проводить при более низких температурах. Далее был проведен поисковый эксперимент для определения каждого из свойств. При этом число повторений эксперимента (к )было принято равным 3. Далее по формуле (1) определяется мера изменчивости [3]:
V =°-100%, (1)
У
где, о - среднеквадратическое отклонение (формула 2); у — статистическое среднее отклонение (формула 3) [4].
с =
К - у)
ы - (2)
k
к
у =1К У (3)
кТг
где к — количество повторных опытов.
Получаем меру изменчивости V=7 %, при доверительной вероятности s = 0,95 получаем значение измерений K=13,0. С учетом возможности грубых ошибок при измерении принимаем K=15,0.
В табл. 1,2 приводится выборка значений экспериментов на адгезию и прочность на срез для различных типов покрытий и срока эксплуатации. При этом определение зависимости адгезии от температуры нагрева трубопровода описывается в диссертации Полякова A.A. [3], но в данных исследованиях не учитывалась зависимость адгезии относительно срока эксплуатации трубопровода.
2
Таблица 1
Результаты испытаний адгезии изоляционного покрытия к поверхности трубопровода
Показатель № эксперимента
8 9 10 11 12 13 14
Тип покрытия* ЗЛ Б ТЛ ЗЛ ЗЛ Б ТЛ
Температура окружающей среды,°С -25 0 +25 -25 0 +10 -25
Срок эксплуатации испытываемого образца трубы, лет 5 12 15 7 7 14 7
Адгезия, кгс/см 26 10 14 25 24 8 17
Примечание: Расшифровка типов покрытий трубопровода: Б - битумное покрытие; ЗЛ - заводское ленточное покрытие; ТЛ - трассовое ленточное покрытие.
Таблица 2
Результаты испытаний прочности на срез
Показатель № эксперимента
8 9 10 11 12 13 14
Тип покрытия* ЗЛ Б ТЛ ЗЛ ЗЛ Б ТЛ
Температура окружающей среды,°С -20 0 +35 -20 0 +35 -20
Срок эксплуатации испытываемого образца трубы, лет 5 12 15 7 7 14 7
Прочность на срез, МПа 160, 4 89,2 130, 4 120, 7 176, 1 83,2 140, 6
Таким образом, учитывая данные экспериментов задача сводится к нахождению некоторой зависимости, описанной формулой (4) [3]:
п п п
У = Во + X ВХ + X В Х*! + X В»Х1 • (4)
/=1 ¡ф ¡=1 /=1
Практическое применение данных исследований заключается в определении на их основе некоторых сил, которые возникнут при снятии гидроизоляционного покрытия с трубопровода механическими режущими методами. На данный момент ведется разработка методики, которая по приведенным иссле-
дованиям позволят подбирать режимы работы очистных машин для снятия дефектной изоляции с наружной поверхности трубопровода.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технологии, оборудование, приборы для ремонта основных объектов магистральных трубопроводов: справочное пособие: по материалам международных выставок «Газ. Нефть» 2001 — 2005 / УГНТУ, Институт дополнительного профессионального образования); сост. В. А. Душин; ред. А. М. Шаммазов. — 2-е изд., испр. и доп. — Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2005. — 392 с.
2. ВСН 008-88 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Противокоррозионная и тепловая изоляция»
3. В.Н. Кусков, Е. Н. Козлова. Методология научных исследований /: Учебное пособие / ТюмГНГУ. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2007. — 156 с.
4. М.М. Кане. Основы научных исследований в технологии машиностроения: учеб. пособие для студ. машиностроительных спец. вузов — Минск: Высшая школа, 1987. — 232 с.
5. Проблемы качества нефтепродуктов в России и Монголии. Лувсан-жамц О., Земенков Ю.Д., Левитин Р.Е. Территория Нефтегаз. 2010. № 9. С. 50-51.
6. Мониторинг гидродинамических и технических характеристик трубопроводных систем: Учебное пособие. Под обшей редакцией Ю.Д. Земенко-ва. - Тюмень: Издательство «Вектор Бук», 2008 - 432 с. н'.мз
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Давыдов Алексей Николаевич — аспирант, lexdanik@yahoo.com, Серебренников Даниил Анатольевич — кандидат технических наук, Иванов Вадим Андреевич — доктор технических наук, профессор, Берг Владимир Иванович — кандидат технических наук, Тюменский государственный нефтегазовый университет.
DEFINITION DEPENDENCE OF THE PROPERTIES
OF THE INSULATION COATING ON THE OPERATING CONDITIONS PIPELINE
Davidov Aleksei Nikolaevich - post-graduate student, lexdanik@yahoo.com, Serebrennikov Daniiil Anatolievich - candidate of technical Sciences, Ivanov Vadim Andreevich - doctor of technical Sciences, Professor, Berg Vladimir Ivanovich - candidate of technical Sciences, Tyumen state oil and gas University.
This article includes information about dependency of physical properties, like adhesion and shear strength, from service life of pipeline and temperature of environment. Also article includes processing of the results of the experiments and at last the dependence for processing of the results show.
Key words: waterproofing covering, waterproofing coating removal, Aramid, High-thread machine to remove the insulation cover, insulation, aramid fibers.
REFERENCES
1. Tehnologii, oborudovanie, pribory dlja remonta osnovnyh ob#ektov magistral'nyh truboprovodov: spravochnoe posobie: po materialam mezhdu-narodnyh vystavok «Gaz. Neft'» 2001 — 2005 / UGNTU, Institut dopolni-tel'nogo professional'nogo obrazovanija); sost. V. A. Dushin; red. A. M. Shammazov. 2-e izd., ispr. i dop. Ufa: DizajnPoligrafServis, 2005, 392 p.
2. VSN 008-88 «Stroitel'stvo magistral'nyh i promyslovyh trubo-provodov. Protivokor-rozionnaja i teplovaja izoljacija»
3. Kuskov V.N., Kozlova E.N. Metodologija nauchnyh issledovanij (Research methodologyy): uchebnoe posobie / TjumGNGU. Tjumen', TjumGNGU, 2007, 156 p.
4. Kane M.M. Osnovy nauchnyh issledovanij v tehnologii mashino-stroenija (Bases of scientific researches in manufacturing engineering): ucheb. posobie dlja stud. mashinos-troitel'nyh spec. vuzov. Minsk, Vysshaja shkola, 1987, 232 p.
5. Problemy kachestva nefteproduktov v Rossii i Mongolii. Luvsan-zhamc O., Ze-menkov Ju.D., Levitin R.E. Territorija Neftegaz. 2010, № 9, pp. 50-51.
6. Monitoring gidrodinamicheskih i tehnicheskih harakteristik trubo-provodnyh sistem: (Monitoring of hydrodynamic and technical characteristics of pipeline systems) Uchebnoe posobie. Pod obshhej redakciej Ju.D. Zemenko-va. Tjumen': Izdatel'stvo «Vektor Buk», 2008, - 432 p.
