CC BY
12УДК 621.643.03
Гимранов Д.Ф.
магистрант кафедры Транспорта углеводородных ресурсов Тюменский индустриальный университет (Россия, г. Тюмень)
РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДА С ПОМОЩЬЮ МУФТ С ВНУТРЕННИМ НАПОЛНЕНИЕМ
Аннотация: в статье представлены рекомендации, касающиеся повышения эффективности ремонта трубопровода с помощью муфт с внутренним наполнением. Отдельное внимание уделено обеспечению оптимального давления, с которым самотвердеющее вещество должно поступать в подмуфтовое пространство. Также сформулированы предложения по усовершенствованию метода контроля герметичности подмуфтового пространства.
Ключевые слова: муфта, газопровод, ремонт, герметичность, давление, контроль.
Магистральные трубопроводы являются сложными, дорогостоящими, материалоемкими и взрывоопасными сооружениями, поэтому их разрушения связаны со значительными материальными затратами, а последствия таких разрушений могут привести к экологическим катастрофам и даже к гибели людей.
Агрессивное влияние продуктов транспортировки, внешние кратковременные и длительные силовые воздействия в сочетании с окружающей средой часто вызывают образование дефектов, таких как потеря металла на поверхности магистральных трубопроводов, вмятины, царапины, каверны и тому подобное. Все эти дефекты в процессе эксплуатации приводят к возникновению и росту усталостных трещин, вызывающих разрушение трубопровода.
Сложность, массовость, высокая стоимость ремонтных работ и жесткие требования, которые предъявляются к ремонту и реконструкции таких объектов
212
требуют решения сложных научно-технических задач, внедрения передовых достижений современной науки и техники, применения экономических, нетрудоемких, инновационных, смарт-технологий, а также робототехнических комплексов. Такие технологии должны обеспечивать возможность выполнения ремонта, реконструкции, замены дефектных участков трубопроводов без технологических потерь перемещаемой субстанции, а также остановки транспортировочных процессов [1, с. 35].
Основным методом, который не требует остановки работы трубопровода, является ремонт с помощью муфт с наполнением, от правильности монтажа которых зависит эффективность, безопасность эксплуатации, надежность и долговечность отремонтированного трубопровода высокого давления. Однако в настоящее время практически отсутствует единый подход к организации оперативного контроля качества монтажа муфт с наполнением на действующих магистральных трубопроводах, который бы обеспечивал достижение поставленных целей по усилению трубопровода, также практически отсутствуют научно обоснованные требования к оптимизации технологических параметров процесса монтажа данных муфт.
Указанные обстоятельства предопределяют выбор темы данной статьи, а также ее целевую направленность.
На сегодняшний день метод ремонта трубопроводов на основе использования муфт с внутренним наполнением позволяет ремонтировать практически все типы дефектов в широком диапазоне изменения их геометрических параметров: коррозии, вмятины, трещины, расслоения и их комбинации. Муфты могут устанавливаться как на прямых, так и на криволинейных участках трубопровода. С помощью композитно-муфтовой технологии могут ремонтироваться дефекты произвольной длины (для этого применяются муфты стандартной длины от 1 до 3 м), в том числе и очень длинные дефекты (до 20 м) - с помощью муфт составной конструкции, свариваемых из нескольких муфт стандартной длины [2, с. 60].
Как известно, при использовании муфт с внутренним наполнением необходимо обеспечивать полную герметичность подмуфтового пространства в течение всего времени формирования подмуфтового слоя. Используемые в настоящее время способы контроля качества установления муфт не обеспечивают надежный контроль качества их установки. При заполнении подмуфтового пространства самотвердеющим веществом в условиях отсутствия его герметичности возникают сложности создания необходимого давления. Отсутствие необходимого давления в подмуфтовом пространстве делает всю ремонтную конструкцию нерабочей.
Кроме того, существующие методы установления муфт допускают неравномерную адгезию самотвердеющего вещества к разным участкам внутренней поверхности муфты.
В данном контексте представляется, что для обеспечения равномерного
распределения нагрузки между усиливающейся трубой и муфтой, самотвердеющее
вещество должно поступать в подмуфтовое пространство под оптимальным
давлением, которое можно определить с использованием следующего выражения:
Р
гр=- +ар
где АР - снижение давления в результате усадки вещества подмуфтового слоя в процессе твердения; к - коэффициент, связывающий изменение давления в подмуфтовом пространстве с изменением давления внутри трубопровода (коэффициент связи).
Развернутое выражение для коэффициента к, который учитывает геометрические параметры ремонтируемой трубы и муфты, а также прочностные свойства материала подмуфтового слоя, имеет следующий вид: 4 ■ Дг ■ ЫДппу + _Рщ^(Р1 + (Рт + 2-(5т + 8ШуУ
_ 'г ' £пп("ППУ + 4 • Етиг + 8М )) р2.8т
к - 1 + ^ о + ^ о _
1-М2 -Д2 02-8м 1-3д2 ит
где Бт - внутренний диаметр трубопровода;
Ем ~ Ef - модуль упругости материала муфты и трубы;
ЕПП, дПП - модуль упругости и коэффициент Пуассона материала подмуфтового слоя,
ST - толщина стенки трубы;
SM - толщина стенки бандажа;
5ППУ - установленная глубина подмуфтового пространства.
Одним из методов контроля герметичности подмуфтового пространства являются его гидравлические испытания, совмещенные с обработкой связанных поверхностей трубы и муфты [3, с. 1145].
Для усовершенствования данного метода представляется целесообразным после окончания полной сборки ремонтной конструкции, подмуфтовое пространство заполнить жидкостью, которая содержит адгезив. Давление жидкости повышают до расчетного давления, в общем случае, до уровня давления, с которым в дальнейшем будет прессоваться самотвердеющее вещество. После этого, в течение некоторого расчетного времени, по изменениям показаний манометров, установленных на различных участках ремонтной конструкции, оценивается герметичность муфты. В случае если муфта оказывается не герметичной, дефектные места определяют по выходу жидкости на поверхность. Далее проводится ремонт муфты, после чего повторяются гидравлические испытания. После того, как гидравлические испытания показали герметичность ремонтной конструкции, жидкость сливают, точно оценивая объем подмуфтового пространства. Это позволит оптимизировать расходы самотвердеющий массы и повысить эффективность ремонта трубопровода в целом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Shaik, Nagoor Basha Remaining useful life prediction of crude oil pipeline by means of deterioration curves // Process safety progress. 2020. Volume 39. Supplement 1; pp 3239.
Kim, Woo Sik Fatigue Life Evaluation for the Repair Methods of High Pressure Gas Pipeline // Proceedings of the ... International Conference on Ocean, Offshore, and Arctic Engineering. 38th Conference:Volume 4 (2019); pp 59-63.
Meng, Zhao et al. Application study of nano-copper based composite anti-friction coating for corrosion resistant couplings // Journal of petroleum science & engineering. 2017. Volume 157; pp 1143-1147.
Gimranov D.F.
Master's student of the Department of Transport of Hydrocarbon Resources
Tyumen Industrial University (Russia, Tyumen)
DEVELOPMENT OF RECOMMENDATIONS TO INCREASE THE EFFICIENCY OF PIPELINE REPAIR WITH THE USE OF COUPLINGS WITH INTERNAL FILLING
Abstract: the article provides recommendations for improving the efficiency of pipeline repair using internally filled couplings. Special attention is paid to ensure optimal pressure, with the help of a self-hardening substance, enter the under-coupling space. Also, proposals have been formulated to improve the methodfor monitoring the tightness of the under-coupling space.
Keywords: coupling, gas pipeline, repair, tightness, pressure, control.
