Підсилення магістральних трубопроводів бандажами на розширному бетоні

Размещено на http://www.allbest.ru/

Підсилення магістральних трубопроводів бандажами на розширному бетоні

Газотранспортна система України є однією з найбільших і найстаріших у світі. На сьогоднішній день в експлуатації перебувають газопроводи, що будувалися 30 і більше років назад. Тому, сьогодні дуже актуальним є питання дослідження стану металу труб та його ізоляційного покриття. Одним із найефективніших способів визначення технічного стану газопроводів є внутрішньотрубна дефектоскопія за допомогою інтелектуальних поршнів, яка дає можливість з високою точністю визначити дефекти як заводського, так і монтажного характеру, а також ті, що з'явилися в процесі експлуатації. На основі таких досліджень складаються плани-графіки ремонту магістральних газопроводів. Враховуючи світовий досвід ремонтів і зважаючи на економічну ситуацію в Україні, ми прийшли до висновку, що відновлення проектної несучої здатності послаблених різного роду дефектами зон лінійної частини магістральних трубопроводів відноситься до найважливіших заходів, спрямованих на підвищення їх надійності та продовження термінів експлуатації.

Одним із ефективних способів ремонту пошкоджених ділянок нафтогазопроводів є їх підсилення за допомогою бандажів на розширному бетоні [1, 2], оскільки це не потребує зупинення перекачування транспортованого продукту та звільнення від нього трубопроводу.

Крім цього, застосування таких бандажів дає можливість не тільки надійно підсилювати дефектну зону, але також зменшувати у матеріалі труби рівень напружень від робочого тиску за рахунок обтискування трубопроводу ефектом розширення бетону під час твердіння.

Під час розробки і підбору складу розширного дрібнозернистого бетону для сталебетонних бандажів враховано такі вимоги щодо його властивостей:

· висока рухливість і здатність легко помпуватись;

· загустівання цементного розчину повинно наступати не раніше 1,0...1,5 год з моменту додавання води;

· висока рухливість цементного розчину повинна досягатись при максимально низьких водо-твердих відношеннях;

· зусилля розширення при твердінні повинно досягати 3,0...5,0 МПа;

· затверділий цементний камінь повинен мати низьку пористість і газопроникність.

Відповідно до цих вимог була розроблена композиція розширного цементу, до складу якої входив звичайний портландцемент, негашене вапно, полімерний додаток та зола сухого видалення ТЕС в якості мікронаповнювача. В лабораторних умовах проведені дослідження

Рисунок 1. Пристрій для вимірювання зусилля розширення цементного розчину і кінетики його зростання: 1 - зразковий динамометр; 2 - форма для цементного розчину; 3 - тензодавачі

Рисунок 2: Вплив складу композиції на величину зусилля розширення з часом твердіння впливу складу композиції на величину зусилля розширення і кінетику його зростання.

газотранспортний дефектоскопія ремонт

Композицію готували шляхом змішування сухих компонентів в кульовому млині. Кількість води для приготування цементного розчину підбирали за умови досягнення оптимальної рухливості при мінімальному водотвердому відношенні. Рухливість цементного розчину визначалась з допомогою приладу Ле-Шательє. Зусилля розширення вимірювали на спеціальній установці, в якій використовували тензометричні давачі, а також зразковий динамометр типу ДОСМ-3. Схема установки наведена на рис. 1.

Експериментальні дослідження засвідчили, що найбільше зростання величини розширення відбувається за перших 48...50 год. Після 4 діб твердіння бетону його властивості стабілізуються. Результати вимірювань величини розширення залежно від складу композиції наведені на рис. 2.

Як видно з рис. 2, змінюючи кількість розширного компоненту (негашеного вапна), можна в широких межах регулювати величину

Рисунок 3. Кінетика розширення композиції оптимального складу

Рисунок 4. Вплив складу цементної композиції на міцність при стиску зусилля розширення. Причому слід зазначити, що вже після 50 год. твердіння наступає стабілізація розширення

газотранспортний дефектоскопія ремонт

На рис. 3 наведена кінетика зміни величини зусилля розширення композиції оптимального складу, одержана з використанням автоматичного записувального пристрою. Результати вимірювань засвідчують, що найбільш інтенсивний ріст зусилля розширення відбувається в два періоди від 12 до 24 год. і 24...27 год. Причому, в другий період швидкість наростання розширення є значно вищою, що можна пояснити деяким розігрівом суміші і відповідно прискореною гідратацією як цементних мінералів, так і вапна. Після 30 год. швидкість зростання розширення зменшується, і через 50 год. спостерігається стабілізація властивостей цементного каменю.

Одержаний цементний камінь має високу механічну міцність, що підтверджується результатами фізико-механічних випробувань (рис. 4) і достатню стійкість до проникнення газоподібних і рідких речовин. Причому, як видно з рис. 4, існує оптимальне співвідношення між кількістю негашеного вапна, золи та цементу, при якому досягається максимальна міцність цементного каменю.

Таким чином, дослідження довели, що, змінюючи вміст основного розширного компонента (негашеного вапна) в складі суміші, можна в широких межах регулювати величину зусилля розширення. Це дає змогу з успіхом використовувати такі композиції для герметизації міжтрубного простору між магістральною трубою і бандажем, і регулювати величину зусилля розширення, тобто монтажний тиск в залежності від робочого тиску в діючому трубопроводі.

Розроблений для герметизації міжтрубного простору цементний розчин має підвищену в'язкість. Для збільшення його рухливості при проведенні випробувань на дослідній установці до складу суміші вводили суперпластифікатор С-3. Кількість суперпластифікатора С-3 складала від 1,0 до 1,75 мас. % від маси цементу. При введенні суперпластифікатора водо-тверде

Рисунок 5. Консистограми цементних композицій різного складу

Рисунок 6 -- Конструкція сталево-бетонного бандажу: 1,3 - верхня та нижня півмуфти; 2 - основна труба; 4 - бетон; 5 - отвір для подавання цементного розчину; 6 - кільцеві пластини; 7 - ущільнююча прокладка відношення зменшилось з 0,43 до 0,31 при практично незмінній консистенції цементного розчину

Для контролю реологічних характеристик розчину використовувались методики, що впроваджені для тампонажних цементів. Рухливість розчину визначали методом розпливу конуса АзНИИ, а швидкість загустівання -- за допомогою консистометра КЦ-5. На рис. 5 наведені криві загустівання цементних композицій різного складу.

Як видно із рис. 5, введення в склад цементної композиції суперпластифікатора зменшує її в'язкість 10...15 одиниць і збільшує час до початку загустівання з 60 хв до 85...90 хв. Такі властивості цементного розчину покращують якість заповнення міжтрубного простору і дають змогу збільшити час його транспортування. Це має важливе значення, коли роботи проводяться при складному рельєфі місцевості або коли неможливо підвести гнучкий трубопровід до пошкодженого місця і транспортування цементного розчину необхідно здійснювати порціями в спеціальних ємностях.

Для контролю властивостей цементного розчину та якості заповнення міжтрубного простору використовувались такі методики:

* рухливість цементного розчину визначалась з допомогою конуса АзНИИ;

* терміни тужавіння цементу за допомогою приладу Віка;

* для визначення міцності при стиску і згині цементного каменю використовувались зразки балочки 4х4х16 см, що тверділи без доступу вологи і випробовувались в віці 1,3,7,14 і 28 діб;

* дефектність цементного каменю в міжтрубному просторі (наявність повітряних пор, нещільностей) контролювалась ультразвуковим методом з допомогою приладу УК-14 П за методикою, що викладена в інструкції до приладу;

* для покращання якості заповнення в нижній частині бандажа був установлений віброколивальний пристрій, що кріпився за допомогою електромагніта. Вібропристрій створював строго направлені вертикальні коливання, що сприяло швидкому видаленню повітряних пор через отвори в верхній частині бандажа.

Результати випробувань показали високу якість заповнення міжтрубного простору. При ультразвуковому контролі практично не було виявлено повітряних пор розміром понад 2 мм, що свідчить про надійність герметизації дефектних ділянок.

Розроблений спосіб бандажування пройшов апробацію у трасових умовах на заболоченій місцевості (МГ «Івацевичі - Долина 2»; ДУ 1200, робочий тиск 4,2 МПа, температура газу 80С) при температурі повітря 1...2 0С. Дефектну зону газопроводу підсилено бандажем завдовжки 600 мм з труби 1420х15,7 мм, закритим на торцях кільцевими пластинками товщиною 8 мм, привареними тільки до бандажа (рис. 6). Дефект трубопроводу знаходився у стико-вому зварному шві (виразкова корозія) - довжина 13 мм, ширина 36 мм, глибина 4,56 мм (38% товщини стінки).

Бандаж змонтовано поверх існуючого плівкового ізоляційного покриття. Простір між бандажною оболонкою і трубопроводом був заповненим 250 л рухливого цементного розчину. Для контролю деформацій муфти, спричинених ефектом розширення бетону під час твердіння, використовували індикаторний незакріплюваний тензометр (компаратор) базою 240 мм з ціною поділки 4,3510-⁵ одиниць відносної деформації. Кільцеві та поздовжні деформації вимірювали посередині муфти у восьми точках. За результатами вимірювань у міжтрубному просторі був визначений тиск розширення, що становив 3,7 МПа.

газотранспортний дефектоскопія ремонт

Література

1. Пат. 38190 А Україна, Спосіб ремонтування магістрального трубопроводу / Дрогомирецький М.М., Петровський Б.С., Рильніков Б.С., Білобран Б.С., Якимечко Я.Б.(UA). - Опубл. 15.05.01, Бюл. №4.

2. Фокин М.Ф., Трубицын В.А. и др. Методы восстановления несущей способности линейной части магистральных нефтепроводов.-М.: ВНИИОЭНГ, 1986.- 36 с.

3. Білобран Б.С. Наукові основи оцінки напружено-деформованого стану магістральних трубопроводів з урахуванням пластичних деформацій: Атореф. дис. ... докт. техн. наук / ІФНТУНГ. - Івано-Франківськ, 2004. - 32 с.

Размещено на Allbest.ru