CC BY
17А.я. яковлев, с.в. романцов, ООО «Севергазпром»
А.м. Шарыгин, в.м. Шарыгин, филиал ООО «ВНИИГАЗ»-«Севернипигаз»
Опыт внедрения металло-стеклопластиковых муфт с болтовой затяжкой типа рсм, используемых для ремонта газопроводов на объектах ооо «севергазпром»
Необходимость развития ремонтных технологий диктуется не только ухудшением со временем технического состояния эксплуатируемых газопроводов, но и возросшими требованиями надзорных органов к безопасности эксплуатации опасных производственных объектов, какими являются системы магистральных газопроводов высокого давления. В настоящее время проектируются газопроводы с рабочим давлением перекачиваемого газа до 10,0 МПа. Техническое обслуживание и ремонт таких газопроводов потребует эффективных и экономичных методов ремонта, сводящих к минимуму объемы вырезки дефектных участков в связи с высокой стоимостью высокопрочных труб в заводской изоляции, применяемых для замены вырезанных дефектных участков.
Не менее актуальны решения, возникающие в процессе переизоляции значительных по протяженности газопроводов, где часто встречаются дефекты, требующие оперативного анализа с целью выбора и реализации таких методов ремонта, которые сочетают эффективность и быстроту выполнения с тем, чтобы скорость передвижения изолировочной колонны практически не снижалась.
Поставленная цель достигается за счет применения муфтовых технологий ремонта взамен вырезки труб, при этом речь идет о дефектах глубиной свыше 20 % толщины стенки, не подлежащих ремонту вышлифовкой. В ООО «Севергазпром» муфтовые технологии стали использоваться с 1998 г. Применяли иностранные и отечественные стеклопластиковые муфты типа
Clock-spring, ГАРС, КСЛ, наматываемые на дефектный участок в несколько слоев - до 8 оборотов вокруг трубы с нанесением клеевого компаунда. За пять лет было установлено 133 такие муфты. В 2003 г. их применение практически прекратили по причине невозможности установки при отрицательных температурах и повышенной трудоемкости. Решение об опытном применении сварных стальных муфт дало толчок к их использованию на трассах ООО «Севергазпром». В течение 2003-2004 гг. установлено 430 сварных муфт на газоконден-сатопроводах диаметром 530^1420 мм. Следует отметить также значительную трудоемкость установки сварных муфт, особенно при необходимости выполнения кольцевых угловых сварных швов. В связи с этим вырезка дефектных участков оставалась основным методом
3
Рис. 1. Конструктивная схема ремонтной стеклопластиковой муфты (РСМ): 1 - стеклопластико-вое полотно; 2 - стальные оси шарнирно-резьбового соединения; 3 - болты, обеспечивающие при сборке РСМ натяжение полотна.
ремонта опасных дефектов глубиной свыше 20 % толщины стенки труб. Ста-
о
Сл^5'
Щвижки
№новыелиТЬ]
ЖЛ с фланцевым трисоединением, ручным управлением ^маховик, редуктор) гаи с исполнением тод электропривод Ж 50-500 мм РЫ 16-и Нормы герметичности шасс А по ГОСТ 9544-9
УСТРОЙСТВА
«СНИСМ
Рис. 2. Муфта РСМ-1220, установленная на ремон- Рис.3. Изоляция участка газопровода тируемый участок МГ «Ухта - Торжок 2», км 17 с установленной муфтой РСМ-1220
тистический анализ данных внутри-трубной дефектоскопии (ВТД) и ремонта газопроводов ООО «Севергазпром» за 2001-2004 гг. показал, что из зафиксированных дефектов общим числом 110637 ед. отремонтировано 14700 ед. (13,3 %), при этом заменено 36 км трубы, т.е. на каждый дефект приходился участок трубы длиной 2,45 м. В то же время фактические данные по обследованию дефектных участков показывают, что 72 % дефектов, требующих ремонта, имеют длину по оси трубы менее 300 мм, т.е. для их ремонта могут быть использованы сравнительно «узкие» муфты, перекрывающие размер дефекта по оси трубы до 300 мм. Параллельно со сварными муфтами на ООО «Севергазпром» проходили испытания впервые созданные металло-стеклопластиковые муфты типа РСМ (рис. 1).
При их создании были поставлены задачи, решение которых давало определенные преимущества в одних показателях по сравнению с известными аналогами, одновременно обеспечивая приемлемый уровень других показателей. Практическому применению РСМ предшествовала обширная программа экспериментальных, полигонных и натурных испытаний ремонтных стеклопла-
стиковых муфт, установленных на трубопроводы диаметром 530^1420 мм. Опытно-промышленное внедрение ремонтных стеклопластиковых муфт начато в июле 2003 г. На ремонтируемый участок газопровода «Ухта - Торжок 2», км 17, было установлено три муфты РСМ-1220 (рис. 2).
Дефекты представляли собой вмятины диаметром до 300 мм, глубиной до 7 мм. Момент затяжки болтовых соединений составил в среднем 450Нм. После установки муфты болтовые соединения покрыли антикоррозионной смазкой типа «Литол», затем в процессе изоляции
ремонтируемого участка газопровода муфту защитили битумной изоляцией (рис. 3) и траншею засыпали. Через 21 месяц эксплуатации в подземных условиях участок раскопали, муфту демонтировали (рис.4). В результате освидетельствования муфты РСМ получили следующие данные:
• муфта полностью сохранила свой внешний вид, набухание полотна не обнаружено;
• коррозия металлических деталей в разъемах муфты отсутствует;
• на зачищенных площадках поверхности трубы следов коррозии не об-
Рис. 4. Момент демонтажа муфты РСМ-1220
\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
№ 9 \\ сентябрь \ 2007
Таблица 1. Эффективность муфт РСМ при защите трещиноподобных дефектов
Диаметр, Толщина
толщина полотна
стенки муфты,
трубы, D^S мм
1200x12 7,2
1420x17 12,0
Момент затяжки болтов, Нм
450 600 600
Длина х глубина дефекта, мм
200x8,1 225x7,1 200x12,1
Коэффиц дес иент усиления >екта Кус
и ррм Кус1 = - рр и рраб Кус2 = рраб - рк
1,25 1,37
1,39 1,74
1,44 1,71
Примечание: Кус1 - коэффициент усиления в режиме разрушающего давления; ррм - значение разрушающего давления дефектного участка с муфтой; рр - то же без муфты; рраб - максимальное рабочие давление газа; рк - значение контактного давления муфты на трубу; Кус2 - коэффициент усиления в режиме эксплуатационного давления (5,4+7,4 МПа).
наружено, металлический блеск сохранился; • крутящие моменты в начале отвинчивания болтов выросли по сравнению с исходными при установке в среднем на 29 %. Результаты освидетельствования и сравнительные испытания образцов, вырезанных из полотна данной муфты, с образцами из муфты аварийного запаса показали свою идентичность и подтвердили надежность эксплуатации РСМ в подземных условиях. Параллельно проводилась научно-изыскательская работа в филиале ООО «ВНИИГАЗ» - «СеверНИПИГАЗ», в ре-
Рис.6. Влияние относительной глубины дефекта на количество циклов до разрушения дефектной стенки: без муфты (а), муфта РСМ-1420 (б).
зультате которой были выявлены показатели силовой эффективности муфт, установленных на трубе максимального диаметра Dн (1220, 1420 мм) и зависимости от величины затяжки болтовых соединений муфты ( при ширине стеклопластикового полотна В = 320 мм). Полученные показатели сведены в таблицу 1.
Полученные экспериментальным путем коэффициенты усиления составляют в режиме эксплуатационного давления (5,4-7,4 МПа) Кус2 = 1,37-1,71, а разрушающего давления Кус1=1,25-1,44 (см. табл. 1).
С ростом глубины дефекта значения К,с2 возрастают, если дефект защищен муфтой РСМ.
Важным методом подтверждения эффективности муфт явилось испытание на циклическое нагружение внутренним давлением трубных образцов с установленными на дефекты муфтами
РСМ. Определялось число циклов нагрузки до разрушения трубного образца. Для ужесточения режима испытаний реальную диаграмму многолетнего изменения давления заменяли переменной нагрузкой в режиме 0 - рраб, где рраб - максимальное (проектное) рабочее давление в газопроводе. На базе ЦАГИ испытали два трубных образца
- один диаметром 1020x14 мм, второй
- диаметром 530x12 мм. Трещинопо-добные искусственные дефекты глубиной 7,0 мм (труба 1020x14 мм) и 4,8 мм (труба 530x12мм) перекрыли соответственно муфтами РСМ - 1020 и РСМ -530. Оба трубных образца испытали в режиме циклического нагружения давлением в диапазоне 0-7,4 МПа. Дефектная стенка обоих труб выдержала запланированное число циклов n = 11500 без разрыва, что с пятикратным запасом перекрывает циклическую нагрузку от изменения внутреннего давления в течение 30 лет эксплуатации. Результаты расчета числа циклов в зависимости от глубины дефекта длиной 200 мм на трубе D^S = 1420x17 мм показали значительный эффект муфты РСМ (рис. 6). Конкретные значения числа циклов и их соотношения для муфт РСМ относительно незащищенного трещиноподобного дефекта представлены в таблицах 2, 3. Эффективность примененных РСМ доказывается следующими показателями: • значительное повышение несущей
способности дефектного участка га-
Таблица 2. Прочностной ресурс дефектной трубы с установленными муфтами РСМ и без них
Защитная конструкция Число циклов до разру при относительной гл; шения дефекта бине дефекта
(тип муфты) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Без защиты 20978 7930 2843 959 301 79 8
РСМ 91576 36125 13670 4989 1787 620 195
Таблица 3. Значения отношений числа циклов, выдерживаемых трубой, защищенной муфтами РСМ, к числу циклов для трубы без муфт (по данным табл. 2)
РСМ-1420 I 4,37 I 4,56 I 4,81 I 5,20 I 5,94 I 7,85 I 24,38
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ газопроводы \\ 37
Таблица 4. Данные об установленных РСМ на участке МГ Сосногорского ЛПУ за период 01.01-29.03.2007г.
Наименование газопровода Диаметр х Данные по дефектам
толщина стенки трубы, мм Км трассы Максимальная Глубина, мм Длина, мм Ширина, мм Ориентация, час
СРТО - Торжок (6 н.) 1420x16,5 482 5,0 80 400 7,3
СРТО - Торжок (6 н.) 1420x16,5 482 6,0 300 900 6,8
СРТО - Торжок (6 н.) 1420x16,5 482 7,0 300 900 5,1
СРТО - Торжок (6 н.) 1420x16,8 482 7,0 150 70 4,0
СРТО - Торжок (6 н.) 1420x15,7 498 4,0 170 800 6,8
СРТО - Торжок (6 н.) 1420x15,7 501 4,0 80 220 8,3
СРТО - Торжок (6 н.) 1420x15,7 502 2,0 1060 40 3,6
СРТО - Торжок (6 н.) 1420x15,7 502 5,0 250 130 3,8
Вуктыл - Ухта 1 1020x10,6 173 7,0 250 200 3,0
Ухта - Торжок 2 1220x12 17 2,0 350 50 6,8
зопровода по значению разрушающего давления и в режиме эксплуатационного давления;
• увеличение в разы прочностного ресурса дефектного участка по числу циклов изменения внутреннего давления до разрушения в режиме 0 -г- рРаб, где рРаб - максимальное рабочее давление газа;
• надежная защита металла трубы от коррозионного воздействия грунтовой среды при эксплуатации;
• быстрота и безопасность установки муфты на дефектное место.
Весь процесс установки одной муфты, включая заделку вмятины, составляет 60-70 мин. При этом не используются подъемные механизмы. Отсутствие огневых работ при установке муфт РСМ в отличие от сварных муфт повышает безопасность технологии монтажа РСМ. Положительный опыт экспериментальной апробации РСМ позволил внести Изменение № 1 к ТУ 2296-00246774250-2003 от 22.08.2006, в соответствии с которым муфта РСМ может использоваться для ремонта самых опасных, в том числе стресс-коррозионных, дефектов, причем установка муфт допускается без снижения рабо-
чего давления пропуска. Муфта РСМ прошла стадию приемочных испытаний, по результатам которых приемочная комиссия, согласованная Департаментом по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром», рекомендовала принять муфты РСМ для опытно-промышленного применения на действующих газопроводах, в том числе для монтажа без снижения рабочего давления газа. Вышло соответствующее распоряжение ОАО «Газпром» от 23.01.07 г. № 03/0800/4-329 по всем предприятиям отрасли о разрешении опытно-промышленной эксплуатации муфт РСМ по ТУ 2296-00246774250-2003, Изм. № 1. Перечисленные выше документы дали возможность начать опытно-промышленное внедрение РСМ на газопроводах ООО «Севергазпром». В течение первого квартала 2007 г. установлено 13 муфт на МГ «СРТО-Торжок» (9 ед.), «Пунга -Ухта - Грязовец» (1 ед.), «Ухта - Торжок 2» (2 ед.), «Вуктыл - Ухта 1» (1 ед.), из них 10 изделий установлено на участке ответственности Сосногорского линейного управления МГ (табл. 4). Тип отремонтированных дефектов -
коррозионные повреждения глубиной 2-7 мм, длиной 80-1060 мм (9 дефектов) и один дефект - вмятина на продольном сварном шве (МГ «Вуктыл -Ухта 1»). Два дефекта длиной 1060 мм и 350 мм превышают ширину полотна муфты, равную 320 мм. Стандарт ООО «Севергазпром» СТП 8828-168-04 допускает защищать муфтой часть дефекта по его длине при условии, что глубина неперекры-той части дефекта не превышает 12 % толщины стенки. Следует отметить, что муфты устанавливали в сложных условиях низких температур воздуха до минус 100С и ниже. Тем не менее задержек и сбоев при установке муфт РСМ не наблюдалось. Таким образом, стеклопластиковые муфты с болтовой затяжкой типа РСМ зарекомендовали себя эффективным средством ремонта магистральных газопроводов с перспективой расширения объемов применения на других газотранспортных предприятиях ОАО «Газпром», а также на нефтепродукто-проводах и конденсатопроводах. В настоящее время разрабатывается Стандарт ОАО «Газпром» по применению муфт данного типа.
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
ПРОИЗВОДСТВА * w
«КВХ ПАЙП» (ФИНЛЯНДИЯ) KWH
Компания KWH Pipe, Technology представляет на рынке оборудование для производства пластмассовых изделий. KWH Pipe, Technology поставляет полностью укомплектованные линии для изготовления предизолированных труб, труб для систем газо-, водоснабжения и канализации. Кроме того, KWH Pipe, Technology предлагает широкий диапазон монтажного оборудования для выполнения стыков на объекте.
Заводы по производству оборудования компании KWH Pipe, Technology располагаются в Финляндии и Германии, имеется также несколько предприятий в Европе, Азии и Северной Америке, на которых изготавливаются трубы различного назначения до 1600 мм в диаметре.
Линии для нанесения пошэтиленового/полипропиленового покрытия на стальную трубу предназначены для стальных труб диаметром от 90 до 1500 мм и обеспечивают организацию процесса от начала и до конца, т.е. по принципу «под ключ».
Поставка предусматривает обучение персонала в Финляндии и на объекте заказчика.
Совместно с Borealis Group компания разработала новую технологию нанесения покрытия из расплавленного пластика для соединения стальных труб с заводским покрытием; эта методика отлично зарекомендовала себя даже в экстремальных условиях.
Сочетание Эпоксидного порошока, адгезионного пластика и наружного полиэтиленового слоя гарщпирует превосходную защиту трубы от коррозии.
Превосходная защита
Линии нанесения пластикового покрытия на стальную трубу от KWH Pipe, Technology с помощью последовательности технологических операций превращают обычную стальную трубу в трубу с пластиковым покрытием
После очистки на трубу методом электростатического напыления наносится грунтовочный слой из эпоксидного порошка. Затем на трубу наносится тонкая пленка адгезионного пластика, что гарантирует сцепление 3 х миллиметрового наружного слоя полиэтилена и эпоксидного покрытия. Нанесение адгезионного пластика и полиэтилена выполняется при помощи экструдера. Получаемое трехслойное покрытие работает как один монолитный слой, что дает стальной трубе отличную защиту от коррозии
Представительство АО «КВХ Пайп, Технология» 197183, Россия, Санкт-Петербург, ул. Полевая-Сабировская, 46 Телефон (812) 331-84-67 Факс (812) 331-84-69
www.kwhtech.ru
Входит в группу компаний KWH Group
