Ремонт газопровода

К методам контроля состояния металла стенки трубы и определения

коррозионных повреждений в нем относятся:

· метод магнитной дефектоскопии;

· ультразвуковой метод;

· радиографический метод;

· бесконтактный метод.

Метод магнитной дефектоскопии

Метод магнитной дефектоскопии металлов основан на обнаружении и регистрации полей рассеяния, возникающих в местах дефектов при намагничивании контролируемых изделий. При этом магнитные силовые линии распространяются в металле стенки трубы без изменения направления, если в ней отсутствуют дефекты. При наличии дефектов в стенках труб магнитные силовые линии отклоняются, и возникает поле рассеяния. Величина этого поля зависит от размеров и конфигурации дефекта при определении значения намагниченности стенки трубы. Кроме того, с помощью магнитографического метода контроля выявляются различные дефекты в сварных швах газопроводов, выполненных автоматической сваркой при толщине основного металла от 2 до 20 мм. Наиболее хорошо выявляются продольные микротрещины, непровары и скопления шлаковых включений и газовых пор.

При использовании метода магнитной дефектоскопии, выполняются две последовательные операции:

· намагничивание стенки газопровода специальным устройством, в котором поля обнаруженных дефектов записываются на магнитную ленту;

· воспроизведение и считывание записи с ленты осуществляется с помощью магнитографических дефектоскопов.

Для контроля технического состояния металла труб газопроводов разработан ряд дефектоскопов, перемещающихся внутри трубопроводов и регистрирующих различные коррозионные дефекты. Сила, движущая дефектоскопы, создается за счет разности давления.

К наиболее известным устройствам следует отнести систему «Лайналог», разработанную фирмой «АМФ ТЮБОСКОП» (США).

Прибор обнаруживает и регистрирует дефекты, расположенные как на внутренней, так и на внешней поверхности стенки труб.

Снаряд состоит из трех секций, соединенных шарнирно для обеспечения беспрепятственного прохождения на криволинейных участках трассы газопровода. Первая секция содержит систему питания и оборудована уплотняющими манжетами, которые позволяют перемещать комплекс под рабочим давлением газа, а также служат для центрического ведения прибора в трубопроводе.

Вторая секция содержит магнитный блок, а в третьей находятся электронные элементы и система регистрации. При движении снаряда по трубопроводу (с оптимальной скоростью 1-5 м/с) изменения магнитного поля регистрируются на 28-дорожечную магнитную ленту. Дефектоскоп КОД-М функционирует по следующему принципу. Над поверхностью намагниченного у контролируемого газопровода напряженность магнитного поля имеет определенную величину. В местах нарушения сплошности или уменьшения толщины металла стенки трубы напряженность возрастает, а в местах с увеличением толщины уменьшается.

Одновременно с этим изменяется топография магнитного поля. Изменения магнитного поля воспринимаются преобразователями полей дефектов.

Информация о состоянии газопровода может обрабатываться после извлечения снаряда - дефектоскопа из камеры приема или в процессе движения по трубопроводу.

Основные различия снарядов - дефектоскопов «Лайналог» и КОД-М заключаются в следующем:

· В «Лайналоге» используются электромагнитная цилиндрическая система намагничивания, индукционные преобразователи магнитных полей и магнитный регистратор с прямой амплитудной записью аналоговых каналов.

· В дефектоскопе КОД-М используется цилиндрическая система намагничивания на постоянных магнитах, индукционные преобразователи полей и светодиодный аналогово-дискретный регистратор информации.

К общим недостаткам данных технических средств относятся ограниченная разрешающая способность, чувствительность к резкому изменению скорости перемещения дефектоскопов, и нарушению геометрии газопроводов: невозможность осуществления записи продольных трещин и расслоений металла, а также значительная длина снарядов.

ремонт газопровод диагностика магистральный

Таблица 2. Технические данные дефектоскопа КОД-М

Ультразвуковой метод контроля

Ультразвуковой метод контроля основан на способности энергии ультразвуковых колебаний распространяться с малыми потерями в однородной упругой среде и отражаться от нарушений сплошности этой среды. По интенсивности и времени отражения определяется размер и местоположение дефекта.

Контроль ультразвуком обладает значительными преимуществами по сравнению с рентгено - и гаммаграфированием из-за своей простоты и дешевизны. Для контроля используются ультразвуковые волны, представляющие собой механические колебания упругой среды. Для получения ультразвуковых колебаний используют свойства кристаллов кварца, титанита бария, сегнетовой соли мгновенно преобразовывать электрические колебания в механические и наоборот.

Для дефектоскопии сварных стыков магистральных газопроводов используется искатель, имеющий пластинку титаната бария. Для обеспечения необходимого акустического контакта искателя и объекта обследования зону установки искателя тщательно зачищают и смазывают различными жидкими смазками, устраняющими прослойку воздуха. В качестве смазок используется разные масла, глицерин, а также вода и мыльный раствор.

К недостаткам ультразвукового метода следует отнести влияние на его точность следующих факторов:

· геометрия контролируемого изделия, а также ориентация дефектов;

· зависимость между формой акустического пучка и геометрией дефекта;

· внутренняя структура (размеры зерна, пористость, включения) контролируемого изделия.

Для контроля коррозионного состояния магистральных газопроводов фирмой «Пайптроникс» (Германия) создан ультразвуковой дефектоскоп «Ультраскан СД». Дефектоскоп обеспечивает высокую чувствительность при регистрации стресс-коррозионных и усталостных трещин и других, продольных трещиноподобных дефектов, имеющих размеры длиной до 30 мм, глубиной до 1 мм.

Дефектоскоп «Ультраскан СД» состоит из трех модулей, соединенных между собой карданными механизмами.

Первый модуль - блок питания, в нем установлены батареи с возможностью многократной повторной зарядкой.

Во втором модуле установлена мультипроцессорная система, с помощью которой производится предварительная обработка данных, накапливаемых во время движения снаряда, а также ввод их в запоминающее устройство.

Третий модуль состоит из сенсороносителя и электронных элементов ультразвуковой сенсорной техники. С помощью манжет, надетых на блок питания для его уплотнения относительно стенки трубопровода, производится транспортировка всей системы. Для уменьшения сопротивления, создаваемого трением при скольжении, следующие модули снабжены роликами легкого хода. В зависимости от диаметра трубопровода сенсорный модуль оснащается определенным количеством ультразвуковых измерительных головок достаточным для того, чтобы обеспечить контроль стенки трубы по всей ее поверхности. Носитель датчиков дефектоскопа сконструирован таким образом, чтобы осуществлять равномерное сканирование (по часовой и против часовой стрелки) с использованием 480 датчиков, размещенных на 16 полозах. Такое расположение обеспечивает многократное сканирование всех участков стенки трубы. В дополнение к нему два датчика, установленные на каждый полоз, служат для измерения действительной толщины стенки и для регистрации поперечных сварных стыков для определения точного местоположения обнаруженных дефектов относительно ближайшего сварного шва. Датчики устанавливают на гибкий носитель, изготовленный из полиуретана, который удерживает датчики на равном расстоянии от стенок трубы и обеспечивает правильное направление угла посылки сигнала.

Радиографический метод контроля

Радиографический контроль основан на использовании свойств радиоактивных излучений. Этот метод основан на способности рентгеновских и гамма-лучей проходить через материал как через полупрозрачное тело с регистрацией дефектов на магнитографическую пленку. Под действием излучения на пленке образуется скрытое изображение, которое становится видимым после фотообработки в проявителе и закрепителе.

В газовой отрасли широко применяется переносной гамма-дефектоскоп РИД-21 Г. и его модернизированная модель дефектоскоп «Газпром», который в зависимости от материала защиты и природно-климатических условий имеет четыре модификации. Дефектоскоп имеет двухканальный контейнер, сто обеспечивает более удобную и надежную перезарядку источников излучения в трассовых условиях. Для размещения радиационной головки на трубах различного диаметра дефектоскоп снабжен штативом, а для переноски штангой. Он имеет дистанционное (на расстоянии 5 м) и местное управление.

Радиографический контроль подземных трубопроводов без их вскрытия возможен только при использовании способа рассеивания радиоактивных лучей путем пропуска дефектоскопа внутри трубопровода.

Принципиальных трудностей применения радиографических методов для контроля коррозионного состояния газопроводов нет, однако технические трудности, такие как обеспечение условий сканирования контролируемой поверхности, при котором возможно выявление отдельных каверн, а также раздельной регистрации лучей обратного рассеивания, очень велики. По этой причине радиографический метод контроля технического состояния действующих газопроводов до настоящего времени не применяется, широко используясь в то же время для контроля сварных стыков трубопроводов, как при их строительстве, так и при ремонте. [1]

Бесконтактный метод контроля

Метод контроля коррозионного состояния металла труб газопроводов без их вскрытия с поверхности земли основан на использовании собственного магнитного поля, генерируемого трубопроводом под действием динамико-механических загрузок, вызываемых статическим и пульсирующем давлением газа. Для экспериментальной проверки коррозионного состояния металла труб газопроводов и определения местоположения дефектов ВНИИГазом разработан прибор, принцип действия которого основан на измерении положения максимального разностного значения напряженности собственного магнитного поля трубопровода в области дефекта относительно значения напряженности магнитного поля материала труб.

В состав прибора входят:

· блок датчиков, расположенный на тележке;

· электронного измерительного блока;

· линии связи-кабеля.

Блок датчиков включает в себя комплект феррозондовых датчиков, из которых два имеют горизонтальные магнитные оси, совпадающие с направлением оси трубопровода и включенные встречно по дифференциальной схеме.

Электронный блок размещен в металлическом корпусе, на лицевой стороне которого расположены органы управления и индикации. Разъемы для подключения блока датчиков, зарядки аккумулятора и индикатора звукового сигнала выведены на панель прибора. [2]

Наиболее эффективным методом является ультразвуковой метод контроля.

Весь комплекс работ по инспекционному обследованию газопровода можно условно разделить на следующие основные этапы:

· предварительная очистка полости трубопровода;

· пропуск снаряда-профилемера С - Scan;

· пропуск двух поршней с калибровочными шансами;

· создание водяной пробки с семью поршнями-разделителями и снарядом-дефектоскопом «Ультраскан СД»;

· пропуск снаряда по газопроводу;

· удаление воды после обследования газопровода.

Предварительная очистка полости газопровода была произведена очистными поршнями.

После получения удовлетворительных результатов очистки полости газопровода по нему был пропущен профилемер С - Scan, для контроля движения которого предварительно на всем участке были установлены маркеры через каждые 3 км трассы.

Обследование профилемером С - Scan выполнялось с целью выявления сужений в газопроводе, которые должны быть не менее 10% от номинального размера.

После окончания работ, связанных с устранением дефектов, был произведен пропуск двух поршней с калибровочными шансами. После получения положительных результатов пропуска поршней с калибровочными шансами были выполнены работы по подготовке и запуску снаряда - дефектоскопа

«Ультраскан СД».

Участок трубопровода отключают со снижением давления до 0,5 МПа, избыточное давление было оставлено для того, чтобы созданная пробка занимала в газопроводе требуемое положение. Перед дефектоскопом было запассовано пять поршней-разделителей, разделенных между собой участками воды длиной 200 и 100 м, дефектоскопом было запассовано еще два поршня-разделителя.

Методы капитального ремонта и выбор метода

Капитальный ремонт магистрального газопровода и его объектов выполняется по графику, разработанному управлением газопровода, и в соответствии с техническими условиями на производство работ, утвержденными Главным управлением по эксплуатации магистральных газопроводов. Ассигнования на капитальный ремонт выделяются централизованно за счет амортизационных отчислении.

Капитальный ремонт включает в себя замену пришедших в негодность арматуры и участков трубы, ремонт подводных переходов, частичную замену изоляции и др. работы по капитальному ремонту в большинстве в своём проводятся с привлечением строительно-монтажных организаций, так как ремонтно-восстановительные службы районных управлений с таким объектом работ зачастую справиться не могут.

Существует четыре метода капитального ремонта;

· ремонт трубопровода с подъёмом в траншее,

· с подъёмом и укладка на лежке в траншее,

· без подъёма трубопровода с сохранением его положения,

· замена участка трубопровода.

Ремонт газопровода в траншее на лежках.

Ремонт заключается в следующем. Дефектный участок вскрывается экскаватором до глубины на 0,5 м выше верхней образующей газопровода.

Оставшийся грунт разрабатывается вручную до нижней поверхности трубы. По окончании земляных работ давление в газопроводе снижается до 20-50 мм вод. ст., после чего газопровод приподнимается и укладывается на лежки диаметром 20-40 см.

На лежках производят работы по удалению старой изоляции, ремонт поверхности трубы и нанесение новой изоляции. Отремонтированный участок снова присоединяют к газопроводу, продувают и испытывают, после чего производят засыпку траншеи и продолжают нормальную эксплуатацию газопровода.

Этот метод ремонта распространен в настоящее время наиболее широко.

Ремонт газопровода с подъемом его на бровку траншеи.

Дефектный участок вскрывают так же, как и при первом способе. Открытый участок отрезают от остального газопровода, с обеих сторон заглушают, вытаскивают на поверхность и укладывают в 2-3 м от бровки траншеи на лежки (рис. 2). В таком положении производят весь ремонт участка трубы. После окончания работ трубу осторожно (без нарушения постели) опускают в траншею, заглушки отрезают и отремонтированный участок вваривают в газопровод, продувают и испытывают, после чего производят засыпку траншеи. Основные недостатки способа - наличие опасности разрыва стыка или трубы при подъеме на бровку, а также возможность возникновения больших температурных и механических напряжений.

Ремонт газопровода без подъема его с подкопкой под трубу и оставлением земляных перемычек

Ремонтируемый газопровод разбивают на участки протяженностью до 100 м. Как и в предыдущих способах, слой грунта до 0,5 м, от поверхности трубы снимают экскаватором, после чего вскрывают участками длиной по 10 м. Между десятиметровыми участками оставляют перемычки длиной по 3 м, а через 50 м - длиной по 5 м. Десятиметровые участки полностью вскрывают и ремонтируют, после чего производят тщательную подбивку трубы грунтом и газопровод засыпают. Трех- и пятиметровые перемычки вскрывают и ремонтируют во вторую очередь. Производить ремонт трубы, таким образом допускается только на небольших участках, в противном случае нарушается постель газопровода и труба провисает, что может привести к разрыву сварных стыков.

Все вышеприведенные методы имеют ряд существенных недостатков:

а) весьма ограниченное применение механизмов для очистки и изоляции ремонтируемого газопровода.

б) низкая производительность ремонтных работ;

в) отсутствие возможности применения поточного метода работ.

Учитывая эти недостатки, НИИтранснефть (ныне ИПТЭР) предложил поточный механизированный способ, намного ускоряющий производство работ по капитальному ремонту трубопроводов. На ремонтируемом участке планируют трассу и вскрывают трубопровод специальным вскрышным экскаватором до нижней образующей. После вскрытия газопровода давление в нем сбрасывают до 20-50 мм вод. ст. Затем газопровод поднимают в траншее трубоукладчиками, оборудованными специальными троллейными тележками. Одновременно его очищают от старой изоляции при помощи специальной очистной машины, работающей прямо в траншее. Поднятый и очищенный газопровод укладывают в траншее на лежки, где его осматривают, заваривают имеющиеся в нем каверны и дефекты. Подготовленный таким путем для нанесения изоляционного покрытия газопровод опять поднимают трубоукладчиками, между которыми устанавливают изоляционную машину, также работающую непосредственно в траншее. Изолированный газопровод после проверки качества покрытия опускают на прежнее ложе, продувают, испытывают и засыпают землей при помощи бульдозеров.

Указанный метод имеет следующие преимущества:

1) ремонтные работы выполняются поточно, что позволяет осуществить комплексную механизацию всех работ. При оснащении ремонтного участка необходимым количеством механизмов и машин степень механизации может быть доведена до 80-85%, что дает возможность увеличить производительность работ примерно в 3 раза;

2) трубопровод укладывается на свою постель, поэтому не происходит осадки грунта после засыпки и напряжения в трубопроводе значительно снижаются;

3) улучшаются условия труда и техника безопасности.

Размещено на Allbest.ru