Испытания трубопроводов на прочность и проверка на герметичность при строительстве магистральных трубопроводов заданного диаметра в горных условиях и при отрицательных температурах грунта или воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Испытания трубопроводов на прочность и проверка на герметичность при строительстве магистральных трубопроводов заданного диаметра в горных условиях и при отрицательных температурах грунта или воздуха

Выполнил студент Орлович А.Э.

Москва, 2020

Задание на курсовую работу

трубопровод прочность герметичность испытание

на тему «Испытания трубопроводов на прочность и проверка на герметичность ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ЗАДАННОГО диаметрА в горных условиях и при отрицательных температурах грунта или воздуха»

Содержание работы:

Введение

Область применения

Испытания трубопроводов на прочность и проверка на герметичность

Особенности проведения испытаний трубопроводов в горных условиях и при отрицательных температурах грунта или воздуха

Охрана окружающей среды

Требования безопасности при проведении работ

Расчетная часть

Приложение

Список использованной литературы

Исходные данные для выполнения работы:

Наружный диаметр трубопровода - 1420 мм

Рекомендуемая литература:

МДС 12-29.2006 Методические рекомендации по разработке и оформлению технологической карты.

СП36.13330.2012 Магистральные трубопроводы.

СП 411.1325800.2018 Трубопроводы магистральные и промысловые для нефти и газа. Испытания перед сдачей построенных объектов

1. СП 86.13330.2014 Магистральные трубопроводы (пересмотр актуализированного СНиП III-42-80* "Магистральные трубопроводы" (СП 86.13330.2012)) (с Изменениями N 1, 2)

2. Забродин Ю.Н. Строительство магистральных трубопроводов / Ю.Н. Забродин, В.В. Курочкин, В.Д. Шапиро. - М.: Омега-Л, 2012. - 1008 с.

3. МДС 12-29.2006 Методические рекомендации по разработке и оформлению технологической карты.

Графическая часть:

Принципиальная схема гидравлических испытаний трубопровода при отрицательных температурах

1. Область применения

Проведение испытаний трубопровода (участка трубопровода) на прочность и проверка на герметичность перед сдачей в эксплуатацию должны включать следующие работы:

- защиту полости трубопровода от загрязнений на всех этапах строительства трубопровода;

- предварительную очистку полости трубопровода в процессе сварочно-монтажных работ;

- предварительные испытания крановых узлов и УЗА (до их монтажа в нитку);

- очистку внутренней полости трубопровода с контролем его проходного сечения;

- внутритрубную диагностику трубопроводов в случае, если это предусмотрено проектом;

- заполнение трубопровода водой, непосредственное проведение испытаний и получение результатов проверки;

- вытеснение воды воздухом после опорожнения трубопровода;

- осушку полости трубопровода;

- заполнение азотом полости трубопровода в случае, если это предусмотрено проектом.

Испытания трубопроводов на прочность и проверка на герметичность

Испытание трубопроводов на прочность и проверка на герметичность должны проводиться гидравлическим (водой, незамерзающей жидкостью) и пневматическим (воздухом, природным газом) способами для газопроводов и гидравлическим способом для нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.

Способы испытания, границы участков, величины испытательных давлений и схема проведения испытания, в которой указываются места забора и слива воды, согласованные с заинтересованными организациями, а также пункты подачи газа и обустройство временных коммуникаций должны определяться проектом и программой проведения испытаний.

Протяженность испытываемых участков не ограничивается, за исключением гидравлического и комбинированного способов, когда протяженность участков назначается с учетом гидростатического давления.

В зависимости от категорий участков трубопроводов и их назначений этапы, величины давлений и продолжительность испытаний трубопроводов на прочность и проверка на герметичность должны приниматься в соответствии с таблицей 1 в приложении.

Участок магистрального нефтепровода, подготовленный к проведению гидравлических испытаний, должен быть ограничен сферическими заглушками, рассчитанными на давление не менее испытательного. Запрещается использование линейной запорной арматуры, задвижек вантузов в качестве ограничительного элемента. Для участков магистральных газопроводов допускается использование запорной арматуры, рассчитанной на рабочее давление, превышающее давление испытания в качестве ограничительного элемента.

Проверка на герметичность участков всех категорий трубопроводов должна проводиться после испытания на прочность и снижения испытательного давления до максимального рабочего, принятого по проекту.

При пневматическом способе испытания трубопровода подъем давления в нем до испытательного должен вестись через полностью открытые краны байпасных линий при закрытых линейных кранах.

Подъем давления должен производиться плавно (не более 0,3 МПа в час) с осмотром трассы при давлении, равном 0,3 испытательного, но не выше 2 МПа. На время осмотра подъем давления должен быть прекращен. Дальнейший подъем давления до испытательного должен проводиться без остановок. Под испытательным давлением трубопровод должен находиться при открытых кранах байпасных линий и закрытых линейных кранах. После снижения давления до рабочего должны быть закрыты краны байпасных линий и произведен осмотр трассы, наблюдения и замеры давления в течение не менее 12 ч.

Осмотр трассы с целью проверки трубопровода на герметичность следует производить только после снижения испытательного давления до рабочего.

При заполнении трубопроводов водой для гидравлического способа испытания из испытываемого участка должен быть полностью удален воздух поршнями-разделителями или через воздухопропускные краны, устанавливаемые в местах возможного скопления воздуха.

Критерием полноты удаления воздуха из трубопровода при заполнении водой является появление непрерывной струи воды, выходящей из вантузов, устанавливаемых по трассе трубопровода для эксплуатации, водопропускных кранов и на временных камерах запуска и приема очистных устройств.

Трубопровод считается выдержавшим испытание на прочность и проверку на герметичность, если за время испытания трубопровода на прочность давление остается неизменным в пределах точности измерительных средств (манометр класса точности не ниже I с предельной шкалой на давление около 4/3 испытательного), а при проверке на герметичность не были обнаружены утечки. В ходе проверки на герметичность должны быть учтены колебания давления, вызванные изменением температуры.

При пневматическом испытании трубопровода на прочность допускается снижение давления на 1% за 12 ч.

После испытания участка трубопровода гидравлическим способом на прочность и проверки на герметичность из него должна быть полностью удалена вода (при выходе первого сухого поршня допускается увеличение егомассы за счет насыщения влагой не более чем на 10% первоначальной).

Полное удаление воды из трубопроводов должно производиться пропуском не менее двух (основного и контрольного) поршней-разделителей под давлением сжатого воздуха или в исключительных случаях природного газа.

Скорость движения поршней-разделителей при удалении воды из газопроводов должна быть в пределах от 3 до 10 км/ч.

Результаты удаления воды из трубопровода следует считать удовлетворительными, если впереди контрольного поршня-разделителя нет воды, и он вышел из трубопровода неразрушенным. В противном случае пропуски контрольных поршней-разделителей по трубопроводу необходимо повторить.

Если результаты испытаний не отвечают установленным требованиям, необходимо устранить все выявленные нарушения и после этого произвести испытания повторно.

Трубопровод, не введенный в эксплуатацию в течение 6 мес после его испытания, подлежит повторному испытанию на прочность и проверке на герметичность.

2.Особенности проведения испытаний трубопроводов в горных условиях и при отрицательных температурах грунта или воздуха

В горной и пересеченной местностях испытание участков трубопроводов на прочность и проверка на герметичность может проводиться комбинированным способом.

Давление при комбинированном способе испытания на прочность должно быть:

в верхней точке - не ниже указанного в таблице 1;

в нижней точке - не превышать заводского испытательного давления труб.

Гидравлические испытания участков трубопроводов при отрицательных температурах грунта или воздуха допускаются только при условии предохранения трубопровода, линейной арматуры и технологического оборудования от замораживания.

Для обеспечения возможности проведения гидравлических испытаний в условиях отрицательных температур грунта или воздуха необходимо:

разработать программу проведения испытаний и согласовать ее в установленном порядке с заказчиком;

выполнить теплотехнический расчет параметров испытания участка трубопровода;

утеплить и укрыть линейную арматуру, технологическое оборудование и другие открытые участки испытываемого трубопровода;

обеспечить возможность немедленного удаления жидкости из испытываемого трубопровода.

При выполнении гидравлических испытаний участков трубопроводов в условиях отрицательных температур грунта или воздуха необходимо:

проводить наполнение трубопровода водой с помощью наполнительных агрегатов без пропуска очистных или разделительных устройств (пропуск поршней в процессе заполнения трубопровода водой может быть допущен только при условии предварительного прогрева испытываемого участка прокачкой воды);

обеспечить контроль температуры воды (жидкости с пониженной температурой замерзания) в трубопроводе;

завершить испытания в строго определенное время, в течение которого исключается возможность замерзания воды в трубопроводе.

Допускается в качестве жидкости с пониженной температурой замерзания применять растворы, не оказывающие коррозионного воздействия на трубопровод.

Пневматические испытания участков трубопроводов при отрицательных температурах грунта или воздуха должны выполняться с обеспечением влагосодержания воздуха, подаваемого в трубопровод, соответствующего температуре точки росы не выше минус 35 °С (при атмосферном давлении).

Если результаты испытаний не отвечают установленным требованиям, необходимо устранить все выявленные нарушения и после этого произвести испытания повторно. Положительные результаты проведенных испытаний оформляются Актом установленной формы.

3.Охрана окружающей среды

Инструкция по очистке полости трубопровода и его проверке на герметичность должна содержать раздел "Охрана окружающей среды", в котором должны быть приведены все необходимые сведения о выполняемых мероприятиях по охране окружающей среды при реализации намеченных работ.

Раздел "Охрана окружающей среды" должен включать:

- ситуационный план испытуемого участка трубопровода с указанием мест размещения водозабора, резервуара-отстойника, постов наблюдения, аварийных бригад, охранной зоны;

- расчет количества газа, выбрасываемого в атмосферу при удалении воды прокачкой газа после испытаний;

- продольный профиль всей протяженности трубопровода;

- схему размещения и техническое описание водозаборного сооружения, оборудованного средствами рыбозащиты;

- состав воды в источнике водоснабжения;

- схему проведения очистки полости и гидравлических испытаний и привязку ее к водным объектам;

- расчет объема воды для промывки и испытаний каждого участка трубопровода;

- расчет возможного влияния водозабора на уровень воды и экологию водоема;

- расчет времени осветления воды после промывки и гидравлических испытаний;

- расчет предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ.

Для проведения гидравлических испытаний трубопровода применяется источник водоснабжения, определенный проектной (рабочей) документацией.

В случае, если такой источник - естественный водный объект, то водозаборное сооружение ограждают снаружи металлической сеткой с ячейками размером не более 2 мм. Для очистки воды от механических загрязнений применяют фильтры с ячейками размером 100 мкм.

Не допускается сливать в реки, озера и другие водоемы воду, вытесненную из трубопровода после его гидравлических испытаний или промывки, без предварительной ее очистки в резервуарах-отстойниках.

Резервуары-отстойники, устраиваемые в углублении земной поверхности, должны быть экранированы в соответствии с 5.8 ГОСТ 17.5.3.04-83.

Вода, использованная при испытаниях, должна сбрасываться в резервуар-отстойник для предварительной очистки от загрязняющих веществ до установленных нормативов ПДК водного объекта, после чего сбрасывается в проектный водный объект.

Система очистки воды в резервуаре-отстойнике должна предусматривать:

- отстаивание воды до начала слива в водоем;

- применение добавок для сбора с поверхности резервуара-отстойника нефтепродуктов;

- сброс воды из срединного слоя резервуара-отстойника для защиты от возможных загрязнений со дна и с поверхности резервуара.

В зонах наиболее вероятного попадания неочищенной опрессовочной воды в водоемы во время испытаний должно быть предусмотрено сооружение насыпей, дамб, водоотводных канав.

Сброс очищенной воды производится в местах водозаборов в водные объекты, пересекаемые трубопроводом. При необходимости прокладывают дополнительные трубопроводы от мест расположения резервуара-отстойника до точек сброса воды. При сбросе воды конец сливного патрубка погружают на глубину не менее 1 м.

Сброс воды из резервуара-отстойника в водный объект должен регулироваться краном на сливном патрубке таким образом, чтобы:

- исключить превышение уровня воды в водном объекте относительно допустимого, согласованного с местной гидрометеорологической службой;

- обеспечить соблюдение ПДК сбросов загрязняющих веществ в водный объект из резервуара-отстойника.

Использование для гидравлических испытаний жидкостей с пониженной температурой замерзания (антифризов) разрешается только по специальной технологии, с учетом их приготовления и утилизации, указываемой в проекте.

Сброс вод, содержащих указанные вещества, в водные объекты запрещен

После окончания работ по испытаниям трубопровода все временно использовавшиеся земли для устройства водозаборов, размещения механизмов, сооружения резервуаров-отстойников и др. должны быть в обязательном порядке восстановлены (рекультивированы). Рекультивация земли должна производиться в соответствии с требованиями раздела 5 ГОСТ 17.5.3.04-83.

Вывоз и утилизация осадка должны осуществляться в соответствии с законодательством Российской Федерации в области обращения с отходами.

Нарушения ландшафта с образованием размывов, промоин, рытвин и т.д. в процессе испытаний (например, слива воды мощной струей) должны быть полностью ликвидированы, особенно в местах залегания сильнольдистых вечномерзлых грунтов, где такие явления могут иметь необратимый характер.

Состав и ПДК загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны после очистки и испытаний трубопроводов, следует определять в соответствии с ГОСТ 12.1.007.

4.Требования безопасности при проведении работ

В инструкции по очистке полости, испытанию трубопроводов на прочность и проверке на герметичность должны быть предусмотрены требования пожарной и технической безопасности, определены опасные зоны. В инструкции также приводятся процедуры подготовки персонала и оборудования к испытаниям, действия персонала и специальных служб во время испытаний в нормальных и аварийных условиях, процедуры окончания испытаний со снятием охранной зоны.

При проведении работ по очистке полости и испытаниям трубопроводов должна быть назначена комиссия из представителей застройщика (технического заказчика), лица, осуществляющего строительство, эксплуатирующей организации (или ее вышестоящей организации) и организации, осуществляющей контроль и надзор.

Создание комиссии осуществляется на основании совместного приказа застройщика (технического заказчика) и лица, осуществляющего строительство с назначением председателя комиссии.

Утверждение инструкции по порядку проведения работ, а также распоряжения по очистке полости трубопровода, испытаниям и удалению воды находятся в компетенции председателя комиссии.

В обязанности комиссии должны входить:

- проверка исполнительной документации и готовности участков трубопроводов (на месте) к очистке полости, испытаниям, осушке и заполнению азотом;

- организация изучения рабочих инструкций всеми членами комиссии, инженерно-техническими работниками, рабочими, участвующими в работах;

- назначение по согласованию с эксплуатирующей организацией или застройщиком (техническим заказчиком) (при необходимости, с местными органами власти) сроков выполнения работ;

- руководство всеми работами по очистке полости, испытаниям, осушке и заполнению участков, с назначением ответственных руководителей;

- обеспечение безопасности всех участников работ и населения, а также техники, оборудования и сооружений в зонах проведения работ;

- ведение технической документации;

- обеспечение немедленных мер по выяснению причин и устранению аварийной ситуации.

Члены комиссии, а также инженерно-технические работники и рабочие, участвующие в работах, должны быть ознакомлены с мероприятиями по промышленной и пожарной безопасности, с порядком действий и своими обязанностями при возникновении аварийных ситуаций.

Персонал, участвующий в работах по очистке полости и испытанию трубопроводов на прочность и проверке на герметичность, должен быть ознакомлен с технологической документацией на проведение испытаний, обеспечен необходимым инструментом, инвентарем, спецодеждой, средствами индивидуальной защиты и средствами связи, соответствующими ГОСТ Р 50829.

На период проведения работ по очистке полости и испытанию трубопроводов за пределами опасной зоны должны быть установлены предупредительные и запрещающие знаки, определены места и условия безопасного пребывания лиц, занятых в работах.

До очистки полости или испытания трубопроводов в местах, где он пересекает железные и автомобильные дороги или проходит вблизи от них, комиссия по испытаниям должна уведомить соответствующие организации (управление железной дороги, дорожный отдел и др.) о проведении указанных работ и согласовать с ними необходимые мероприятия по безопасности.

В процессе испытаний люди, механизмы и оборудование, за исключением опрессовочных агрегатов, должны находиться за пределами опасной зоны.

При испытаниях наземных или надземных участков трубопроводов опасная зона от оси трубопровода должна быть увеличена в два раза в обе стороны. Осмотр трубопровода с целью выявления дефектов и повреждений разрешается только после снижения давления до рабочего.

Для предотвращения проникновения в зону проведения испытаний трубопроводов посторонних лиц и транспортных средств за пределами опасной зоны выставляются охранные посты.

Число постов и их расстановка должны определяться в инструкции по очистке и испытанию трубопроводов.

Для измерения давления следует применять поверенные, опломбированные, с паспортами дистанционные приборы или манометры класса точности в соответствии с 8.3.4 ГОСТ 2405-88, устанавливаемые вне опасной зоны.

Производственное оборудование, применяемое при проведении работ по очистке полости, испытаниям и осушке трубопроводов, должно соответствовать ГОСТ 12.2.003.

Устранение неисправностей испытательного оборудования, обнаруженных в процессе испытания, проводят после отключения оборудования и снижения давления до атмосферного.

Работы по заполнению полости участков газопроводов азотом следует выполнять по разделу 6 ГОСТ 9293-74. Содержание кислорода в воздухе рабочей зоны должно быть не менее 19% (по объему).

5.Расчетная часть

Проверка прочности подземного трубопровода.

Исходные данные:

Диаметр трубопровода, мм	Рабочее давление Р, Мпа	Температурный перепад	Толщина стенки, мм	Коэффициент условий работы, m	Коэффициент безопасности по материалу, k2	Коэффициент надежности, kн	Коэффициент перегрузки по рабочему давлению, n	Нормативное сопротивление растяжению или сжатию материала труб и сварных швов,R1н , МПа
1420	7,5	20	17,5	0,75	1,2	1,1	1,15	600

Проверка прочности подземного трубопровода в соответствии со СНиП 2.05.06 85* выполняется по формуле:

где - коэффициент линейного расширения металла труб, град^-1;

- перепад температур (принимается со знаком + при нагревании);

- модуль упругости стали.

,

где - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб.

R₁ - расчетное сопротивление материала труб растяжению или сжатию:

,

При , значение =1 - при растягивающих продольных напряжениях.

Условие прочности выполняется.

Таблица 1 - Этапы и параметры испытания участков магистральных трубопроводов

			Давление	Продолжительность, ч
Кате- гория участка	Назначение участков магистральных трубопроводов	Этапы испытания на прочность и проверки на герметичность	При испытании на прочность	При проверке на герме- тичность	При испытании на прочность	При проверке на герме- тичность
			гидравли- ческим способом в верхней точке	пнев- мати- ческим спосо- бом		гидрав- личес- ким спо- собом	пневма- тичес- ким спосо- бом
В, I, II	Переходы нефте- и нефтепродуктопроводов через водные преграды и прилегающие прибрежные участки	Первый этап - после сварки на стапеле или площадке, но до изоляции (только участки, укладываемые с помощью подводно- технических средств) для трубопроводов:
		категорий: В		Не испыты- ваются		6	-	Продол- жительность принимается в соот- ветствии с п.2 примечаний
		I, II		То же	То же	6	-	То же
		Второй этап - после укладки, но до засыпки для трубопроводов:
		категорий: В		"	"	12	-	"
		I, II		"	"	12	-	"
		Третий этап - одновременно с прилегающими участками:
		категорий: I, II		"	"	24	-	"
		III, IV		"	"	24	-	"
I	Узлы подключения перекачивающих насосных и компрессорных станций, всасывающие и нагнетательные трубопроводы, а также узлы пуска и приема очистных устройств между охранными кранами газопроводов или между задвижками нефте- и нефтепродуктопроводов	Первый этап - после укладки и засыпки или крепления на опорах		Не испыты- ваются		24	-	Продол- жительность принимается в соот- ветствии с п.2 примечаний
		Второй этап - одновременно с прилегающими участками:
		категорий: I, II		То же	То же	24	24	То же
		III, IV		"	"	24	24	"
I	Переходы магистральных газопроводов через водные преграды и прилегающие прибрежные участки	Первый этап - после сварки на стапеле или площадке, но до изоляции (только участки, укладываемые с помощью подводно- технических средств)		Не испыты- ваются		6	-	Продол- жительность принимается в соот- ветствии с п.2 примечаний
		Второй этап - после укладки, но до засыпки			То же	1-2	12	То же
		Третий этап - одновременно с прилегающими участками:
		категорий: I, II			"	24	12	"
		III, IV			"	24	12	"
I	Переходы через железнодорожные и категорийные автомобильные дороги; пересечения с воздушными линиями электропередачи напряжением 500 кВ и более	Первый этап - до укладки и засыпки или крепления на опорах		Не испыты- ваются	"	24	-	"
		Второй этап - одновременно с прилегающими участками:
		категорий: I, II		(только газопро- воды)	"	24	12	"
		III, IV		То же	"	24	12	"
I, II	Переходы газо-, нефте- и нефтепродуктопроводов через болота III типа	Одновременно с прилегающими участками (если требования об испытании в два этапа специально не оговорены проектом):
		категорий: I, II		(только газопро- воды)		24	12	Продолжи- тельность принимается в соот- ветствии с п.2 примечаний
		III, IV		То же	То же	24	12	То же
I, II	Участки нефте- и нефтепродуктопроводов протяженностью не менее расстояния между соседними линейными задвижками	Первый этап - после укладки и засыпки или крепления на опорах		Не испыты- ваются	"	24	-	"
		Второй этап - одновременно с прилегающими участками:
		категорий: I, II		То же	"	24	-	"
		III, IV		Не испыты- ваются	"	24	-	"
II, III, IV	Участки трубопроводов, кроме вышеуказанных	-		(только газопро- воды)		24	12	Продолжи- тельность принимается в соот- ветствии с п.2 примечаний
II, III, IV	Трубопроводы или их участки, построенные из цельнотянутых труб	-		(только газопро- воды)	То же	24	12	То же

Список литературы

1. МДС 12-29.2006 Методические рекомендации по разработке и оформлению технологической карты.

2. СП36.13330.2012 Магистральные трубопроводы

3. СП 411.1325800.2018 Трубопроводы магистральные и промысловые для нефти и газа. Испытания перед сдачей построенных объектов

4. СП 86.13330.2014 Магистральные трубопроводы (пересмотр актуализированного СНиП III-42-80* "Магистральные трубопроводы" (СП 86.13330.2012)) (с Изменениями N 1, 2)

5. Забродин Ю.Н. Строительство магистральных трубопроводов / Ю.Н. Забродин, В.В. Курочкин, В.Д. Шапиро. - М.: Омега-Л, 2012. - 1008 с.

6. Чирсков В.Г. Строительство магистральных трубопроводов. Справочник / В. Г. Чирсков, В. Л. Березин, Л. Г. Телегин [и др.] - М.: Недра, 1991. - 475 с.

Размещено на Allbest.ru