Технология ремонта газопровода диаметром 273 мм

Перед закачиванием в  кольцевой зазор композитного материала  на основе эпоксидной смолы торцы  муфты герметизируются герметиком на основе полиэфирной смолы, затвердевающим в течение часа. В качестве герметика может быть использован любой из известных материалов, пригодных для этой цели.

В нижнюю полумуфту ввинчиваются входные стальные патрубки, расположенные по краям. В верхнюю полумуфту ввинчиваются выходные стальные патрубки, также расположенные по краям. Расположение входных и выходных патрубков по краям полумуфт позволяет эффективно проконтролировать процесс заполнения периферийного пространства кольцевого зазора и полностью исключает образование воздушных пузырей при заполнении композитным материалом пространства кольцевого зазора. Кроме того, в верхней полумуфте имеются ряды контрольных отверстий, в которые вворачиваются контрольные болты, предназначенные для контроля уровня композитного материала при заполнении кольцевого зазора и выхода пузырьков воздуха. Когда композитный материал, выходящий через контрольные отверстия, будет свободен от воздушных пузырьков, отверстия закрывают контрольными болтами.

В обеих полумуфтах имеются по четыре резьбовых отверстия, в которые вворачиваются установочные болты, предназначенные для регулировки кольцевого зазора между муфтой и трубопроводом и выполняющие функцию опор при установке муфты на трубопровод. После выполнения технологической операции герметизации торцов муфты установочные болты выворачиваются заподлицо с краями муфты.

На патрубок надевают один из концов армированного шланга длиной не менее 0,5 м, закрепляют его с помощью хомута, затем устанавливают на шланге зажим, при этом другой конец шланга подсоединяется к нагнетательному насосу. Нагнетательный насос может подключаться к любому из входных патрубков нижней полумуфты, что равноценно.

На остальные патрубки надевают армированные шланги длиной не менее 0,5 м, закрепляют их с помощью хомутов и надевают на них соответственно зажимы(Рис.2.9.).

Рис.2.9. Схема заполнения муфты композитным составом

 

Устройство работает следующим образом.

Включают нагнетательный насос и через армированный шланг  нагнетают композитный материал в кольцевой зазор до тех пор, пока в армированном шланге другого входного патрубка не покажется композитный материал.

После этого останавливают  насос и с помощью зажима перекрывают  армированный шланг входного патрубка. Далее включают насос и продолжают заполнение композитным материалом кольцевого зазора до тех пор, пока армированные шланги крайних выходных патрубков не будут заполнены композитным материалом. Останавливают насос и с помощью зажимов перекрывают выходные патрубки и входной патрубок с помощью зажим. Отключают насос от шланга.

Давление на выходе насоса при подаче композитного материала в кольцевой зазор поддерживается на уровне 7-10 атм.

Композитный материал в кольцевом зазоре затвердевает до требуемой прочности в течение 24 часов. После отверждения композитного состава в кольцевом зазоре все выступающие детали (входные и выходные патрубки, контрольные и установочные болты) на цилиндрической поверхности муфты удаляют и оставляют гладкую внешнюю поверхность для нанесения изоляционной ленты

Композитно - муфтовая технология универсальна и применима для ремонта дефектов различных типов:

• потерь металла коррозионного и механического происхождения любой протяженности и глубиной до 90% от толщины стенки;
• расслоений, в том числе с выходом на поверхность и примыкающих к сварным швам;
• дефектов в сварных швах (продольных, кольцевых, спиральных) типа непроваров, подрезов, смещения кромок и других;
• вмятин, гофр, в том числе в сочетании с рисками и коррозией;
• трещин в основном материале и сварных швах (длиной до радиуса трубы и глубиной до 70% от толщины стенки трубы).

Последние разработки показали, что метод композитно-муфтовой технологии может быть также использован для ремонта внутренней коррозии и незначительных дефектов утечки. В большинстве случаев отремонтированный участок прочнее примыкающей неотремонтированной трубы.

Агрессивная внутренняя коррозия, в конечном счете, проникает  в стенку трубы, но при наличии  КМТ на дефекте связь между  сталью и композитом не позволяет  продукту перемещаться вдоль поверхностей.

Преимущества:

• полное восстановление прочности и долговечности отремонтированных участков трубопровода;
• унификация технологии ремонта дефектов трубопровода различных типов и размеров;
• исключается необходимость остановки перекачки газа на время ремонта, в результате чего:
• значительно снижается трудоемкость и стоимость ремонта;
• повышается безопасность ремонта за счет исключения сварочных работ на поверхности действующего трубопровода.

 

1.2.3. Способ ремонта сквозных отверстий магистрального газопровода полимерным рукавом

 

Традиционное ведение  ремонта и реконструкции существующих сетей предполагает ведение земляных работ (разработка выемок), проведение при необходимости специальных  работ, последующее восстановление дорожных покрытий и ландшафта. Однако современный город настоятельно требует изменений в методике прокладки газопроводов. Все больший упор делается на обновление существующих газопроводов закрытым способом, особенно в местах, насыщенных пешеходами и транспортом, где вскрытие дорожного полотна и продолжительные работы создают неудобства сотням тысяч людей, оборачиваются потерями средств и времени.

Предлагаемый метод  позволяет проводить ремонт сквозных отверстий газопровода без остановки  процесса перекачки и основан  на введение в полость действующего газопровода гибкого полимерного рукава, способного работать под давлением перекачки (Рис.2.10.).

Рис.2.10. Ремонт газопровода с применением полимерного рукава

1-полимерный  гофрированный рукав (в рабочем  положении); 2- ремонтируемый трубопровод; 3- герметизирующий слой; 4- дефект.

Полимерный рукав –  термопластичная труба, конструкция  которой состоит из слоя полимера, стойким в агрессивных перекачиваемых средах, и армирующего подслоя, из стеклоткани, капроновой, базальтовой или х/б ткани.

 

Работа по восстановлению трубопровода, отключенного от действующей сети и освобожденного от транспортируемой среды, начинается с технического обследования при помощи самоходных видеокамер. Следующей операцией является очистка от отложений и грата (валик металла, выдавленный из зоны сварки, вдоль шва) при помощи скребков различной конструкции, поршней и другого оборудования.

Непосредственно перед  установкой рукав пропитывается эпоксидной смолой и, проходя через вальцы, наматывается на бобину реверс-машины, расположенную внутри большого металлического сосуда, находящегося на транспортном средстве, в котором также смонтированы парогенератор, электрогенератор и компрессор. Свободный конец шланга закрепляется на обратном фланце.

 Ввод рукава в полость трубопровода предполагается производить при помощи устройства для врезки под давлением; диаметр врезки зависит от диаметра вводимого рукава и в среднем составляет 25-34см. Доставка рукава до отверстия будет производиться при помощи гибкого жесткого троса либо гибкой полимерной трубки диаметром 20-30мм.

Начало рукава заводится в существующую трубу, и он начинает выворачиваться до самого конца ремонтируемого отрезка.

На объекте к реверс-машине подключается компрессор и с помощью  сжатого воздуха начинается инверсия (выворачивание) шланга-чулка в ремонтируемый трубопровод (Рис.2.11.).

Рис.2.11. Схема нанесения внутреннего защитного покрытия

1 – автомобиль  с оборудованием для установки  рукава; 2 – полимерный рукав; 3 –  компрессор; 4 – ремонтируемый участок  газопровода.

 

После прохождения полимерного рукава через восстанавливаемый участок газопровода в него подается смесь сухого пара высокой температуры для интенсификации процесса затвердения клея. Остатки воздуха удаляются через металлические трубки на конце рукава. Происходит прогрев рукава, смола твердеет и крепко приклеивается к старой трубе. Этот процесс занимает 1-6 часов. Далее рукав медленно остывает.

После того, как гибкий рукав полностью остынет, дефект газопровода заполняется композитным материалом. Для этого необходимы высоконаполненные композитные материалы с высоким содержанием металлов и керамики.

Нанося пастообразные  композиты на металлы за счет адгезивных свойств, удается герметизировать повреждения, нарастить изношенный металл, ликвидировать коррозионные и эрозионные дефекты.

После отвердевания высоконаполненные  композиты приобретают основные свойства металлов - цвет, структуру, возможность механической обработки - шлифовки, фрезеровки, сверления, полирования, нанесения различных покрытий. При этом материалы приобретают новые качества, главное из которых - антикоррозионное свойство.

После ремонта полимерным рукавом газопровод восстанавливает свою герметичность и способен противостоять внешним нагрузкам.

Преимущества:

• внутренняя полимерная пленка (рукав) обладает следующими свойствами:
• химически стойкая к транспортируемому газу;
• высокая морозостойкость;
• чрезвычайно низкие газопроницаемость и водопоглощение;
• высокие термомеханические свойства;
• не производится стравливание огромного количества газа;
• бесперебойная поставка газа потребителю;
• экономия времени на проведения восстановительных работ;
• полное восстановление прочности и долговечности отремонтированных участков трубопровода.

 

1.2.4. Напыляемые полимочевинные эластомерные покрытия

 

Большие проблемы в газовой отрасли на сегодняшний день связаны с выбором и применением наружных антикоррозионных покрытий, наносимых в трассовых условиях, как на линейные участки газопроводов, так и на элементы сложной конфигурации: фасонные соединительные детали, гнутые отводы, запорная арматура газопроводов.

Современный уровень  развития науки и техники ставит ряд задач по созданию нового поколения полимерных веществ и материалов.

Большинство традиционных полимерных покрытий (эпоксидных, полиэфирных, акриловых, хлорсульфополиэтиленовых, каучуковых, и др.) наносятся тонкими  слоями в несколько проходов с длительной промежуточной сушкой и отверждаются только при положительных температурах в течение от нескольких часов до нескольких суток.

В настоящий момент полимочевина и гибриды на основе полимочевины являются самыми перспективными среди  возможных материалов обладающих высокой абразивной устойчивостью и стойкостью к химическим реагентам.

Полимочевина (или полимочевинный эластомер) — это органический полимер, который образуется в результате реакции изоцианата с готовой смолой полиэфира амина, образуя состав, подобный пластмассе или очень твёрдой резине.

Полимочевина – двухкомпонентный материал, который наносится на поверхности путём распыления специальным оборудованием, обеспечивающим высокое давление и смешивание компонентов, хотя существуют так же виды и ручного нанесения. В результате применения обеих техник несения получаются полимерные покрытия и мембраны.

Покрытие обладает антикоррозионными  и антиабразивными свойствами, а  так же высокой химической стойкостью и диэлектрическими свойствами.

Материалы данной группы имеет два компонента: многофункциональный  преполимер изоцианата и смесь полиолов и аминов, состав которой меняется в зависимости от формулы продукта и его конечного применения. При  смешивании материалов с помощью  оборудования высокого давления при повышенной температуре образуется высоко-качественный полимочевинно-полиуретановый эластомер (Рис.2.12).

Рис.2.12. Реакция образования полимочевины

Компонент «Б» (изоцианат, отвердитель), представляющий собой в данном случае форполимер с концевыми изоцианатными группами, что дает основание классифицировать полимочевину как одну из разновидностей полиуретанов.

Основой компонента «А» полиуретановых систем служат полиолы - простые и/или сложные полиэфиры с концевыми гидроксильными группами. Как правило, для ускорения реакции образования полиуретанов используют добавки катализаторов. Основой компонента «А» полимочевины служат полиэфирамины с концевыми аминогруппами, намного превосходящими гидроксильные группы по реакционной способности с изоцианатами. Реакция образования полимочевины проходит очень быстро (5-15 сек) даже на холодных поверхностях и не нуждается в катализаторах, то есть является автокаталитической.

Все технические характеристики полимочевинного эластомерного  покрытия приведены в соответствующей таблице (табл. 2.1).

Таблица 2.1

технические характеристики полимочевинного эластомерного покрытия

Наименование показателя	Фактические данные испытаний
Диэлектрическая сплошность	Отсутствие пробоя при напряжении 20кВ
Адгезия к стали методом отслаивания полосы покрытия под углом 90 °, Н/см	92– 110
Ударная прочность покрытия, Дж, при  температуре испытаний: (-40±3) °С (20±5) °С (40±3) °С	более 34 более 34 32/34
Площадь катодного отслаивания  покрытия, см², после 30 суток испытаний в 3% растворе NaCl при потенциале поляризации 1,5 В при температуре: (20±5) °С (40±3) °С (60±3) °С (80±3) °С	0,4 3,3 5,0 4,5
Сопротивление пенетрации, мм, не более, при температурах: (20±5) °С (60±3) °С (80±3) °С	0,07 –  0,08 0,56 –  0,64 1,28 –  1,62
Водопоглощение после 1000 ч. испытаний при температуре (20±5)°С, %	2,98
Относительное удлинение при разрыве, при температуре (20±5) °С, %	345 – 397
Прочность при растяжении, при температуре (20±5) °С, МПа	19,7 – 22,5
Устойчивость покрытия к термоциклированию: от -50°С до +20°С от -60°С до +20°С	выдержало 10 циклов выдержало 10 циклов