Материал для ремонта магистральных трубопроводов

Технология ремонта трубопроводов без вскрытия грунта

Главная страница » Технология ремонта трубопроводов без вскрытия грунта

Интересный метод восстановления повреждённых труб (канализации, ливневых стоков и других) был придуман в 70-80 годах 20 века инженерами Европы, Японии, Америки. Технология ремонта носит название «CIPP — Cured-in-place pipe», что в близком переводе означает – «ремонт труб на месте». Техника восстановления канализационных и других труб на месте без вскрытия грунта действительно видится уникальной методикой. Однако этот метод представляется достаточно опасным для здоровья людей и окружающей среды. Возможно, поэтому технология Cured-in-place pipe – ремонт трубопроводов на месте, не нашла широкого применения в России.

Что такое Cured-in-place pipe (CIPP)

Реабилитация, восстановление, вулканизация повреждённых сетевых трубопроводов разного назначения – это метод, который всегда рассматривался в Европе и США одним из практичных, наиболее эффективных, популярных.

Ремонт трубопровода промышленных стоков при помощи простой, но эффективной технологии горячей вулканизации труб непосредственно на месте

Так называемая бестраншейная технология ремонта магистральных трубопроводов по сей день успешно применяется на Западе для реконструкции повреждённых рукавов диаметром 0,1 – 2,8 м. Чаще всего методика восстановления повреждённых участков используется:

• на водопроводных магистралях,
• в системах ливневой канализации,
• на газовых магистралях,
• на трубопроводах химического назначения.

Система реконструкции труб без вскрытия асфальта, плитки, брусчатки, поддерживает несколько вариантов организации работ. Технология обеспечивает получение на ремонтном участке трубных стенок разной толщины в зависимости от конкретных потребностей.

Но вместе с тем, методика вулканизации — Cured-in-place pipe предъявляет определённый набор требований, которые необходимо соблюдать в процессе исполнения работ.

Технологический принцип ремонта труб по CIPP

Главным рабочим элементом методики CIPP выступает трубчатая вставка (вкладыш). Этот элемент делается на основе различных материалов:

Основное требование к материалу вкладыша – он должен иметь пористую структуру, способную пропитываться эпоксидной (полиэфирной) смолой.

Вот так — простым внедрением вкладыша на участке повреждённого трубопровода, выполняется полная реконструкция повреждённой структуры. Сохраняются все свойства и технические параметры

Такой вкладыш, предварительно пропитанный эпоксидной смолой, внедряется внутрь поврежденной трубы. Процесс внедрения обычно выполняется через верхнюю точку доступа (сервисный люк или раскопанный участок грунта незначительной площади).

Работа с трубчатой вставкой

Подвижка трубчатой вставки (вкладыша) осуществляется за счёт давления воздухом или водой, взятых от внешних источников (сосудов, компрессоров).

Процесс отверждения эпоксидной (полиэфирной) смолы активируется горячей водой, паром или ультрафиолетовым излучением. Так образуется герметичная, бесшовная, коррозионно-стойкая ремонтная вставка.

На трубах больших диаметров повреждённые стенки восстанавливаются изнутри с помощью роботизированных устройств. Иногда работы ведутся ручным способом.

Меньшие диаметры труб (до 100 мм) можно обрабатывать дистанционно, при помощи небольших приспособлений для восстановления, предназначенных под трубопроводы малого диаметра.

Схема ремонта по технологии cipp: 1 — воздушный компрессор; 2 — паровой котёл; 3 — инверсионный барабан; 4 — поток пара и воздуха

Технический люк, вырезанный для производства работ, запечатывается материалами, специально разработанными под технологию CIPP.

Вулканизационная химия для ремонта труб

Как правило, в качестве вулканизационной химии используются два вида пропитывающих составов:

1. Полиэфирные смолы (для восстановления магистральных трубопроводов).
2. Эпоксидные смолы (под ремонт отводных участков централизованных линий).

Поскольку все виды смол обладают (в той или иной степени) свойствами усадки, их достаточно сложно применять в системах канализации. Канализационные сети обычно имеют значительные жировые, масляные отложения на стенках внутри труб.

За счёт такой смазки, между вкладкой CIPP и корпусом ремонтной трубы неизбежно образуется кольцевое пространство. В таких случаях применяются дополнительные меры, что несколько усложняет ремонтный процесс.

Герметизация кольцевого пространства и проверка

Вообще-то кольцевое пространство образуется в любом случае применения технологии вулканизации труб на месте (Cured-in-place pipe). Просто в разных условиях каждой отдельной инсталляции образуется кольцевое пространство разного объёма.

Вид ремонтного трубопровода на срезе: 1 — надувной пузырь; 2 — существующий трубопровод; 3 — материал внутренней облицовки

Имеется несколько путей герметизации кольцевого пространства:

• использование гидрофильных материалов,
• футеровка места соединения прокладками,
• точечное уплотнение по срезам главной трубы и по боковинам.

Традиционно ремонтируемые участки труб проверялись на степень проницаемости закрытыми камерами внутреннего видео-наблюдения (CCTV).

Однако в настоящее время рекомендуются для проверки более совершенные устройства – фокусируемые электроды утечки (FELL).

Преимущественные стороны CIPP технологии

Главное преимущество бестраншейной технологии ремонта трубопроводов – здесь, как правило, не требуется вести раскопки, чтобы добраться до повреждённого участка.

Правда, иногда конструктивные особенности магистралей заставляют выполнять раскопки (не более 1,5 м в диаметре). Но чаще ремонтная гильза внедряется через сервисный люк либо иную точку доступа.

Большинство случаев производства работ по горячей вулканизации на системах канализации и ливнёвки позволяют выполнять все необходимые действия через сервисные люки

Ремонтный вкладыш протягивается непосредственно к месту ремонта сразу после смачивания смолой. Ремонт боковых соединений канализационных линий также возможен без раскопок.

Исполнение работ по реконструкции боковых линий осуществляется с помощью дистанционного управляемого устройства. Таким устройством сверлится отверстие в прокладке, в точке бокового соединения.

Горячая вулканизация трубопроводов по технологии CIPP (Cured-in-place pipe) в конечном итоге даёт результат в виде гладкого ровного интерьера, без формирования швов.

Наконец, метод позволяет ремонтировать участки трубопроводов, уложенных изгибами. Поэтому способ ремонта с малыми организационными издержками остаётся пока что самым эффективным из всех существующих.

Недостатки вулканизации труб на месте

За исключением широко распространенных размерных шаблонов, трубчатые вкладыши обычно изготавливаются специально под каждый новый ремонт. Применение CIPP требует организации обходного потока для ремонтного участка на время инсталляции вкладыша.

Отверждение смол может занимать по времени 1 — 30 часов, в зависимости от диаметра трубы и применяемой техники отверждения (пар, вода, ультрафиолет).

Внутренняя область трубопровода должна быть полностью свободна от препятствий. Окончательный результат горячей вулканизации тру тщательно проверяется.

Примерно так выглядит результат проверки выполненной работы по восстановлению, полученный с помощью видеокамеры. Здесь проверка показала безупречное качество

Стоимость применения технологии Cured-in-place pipe, примерно, сопоставима ​​с аналогичными методами:

• торкрет-бетон (shotcrete),
• термоформованная труба (thermoformed pipe),
• закрытый трубный фитинг (close-fit pipe),
• спиральная труба (spiral wound pipe).

Одним из выраженных недостатков технологии горячей вулканизации видится остаток химических веществ, используемых в процессе реакции, необходимой для восстановления труб. Эти химические вещества опасны для здоровья и окружающей среды.

Материал, традиционно применяемый под изготовление гильзы для стандартного размера диаметра труб — это обычно войлок. Сделанная из войлока гильза с трудом проходит трубные изгибы, морщинится, нередко застревает в области скруглённых углов.

После завершения работ требуется чистка внутренней области ремонтного участка методом гидроструйной обработки под высоким давлением.

Видео пример использования технологии ремонта

Видеороликом ниже демонстрируется технология описанного ремонта. Визуальный модельный просмотр позволяет более чётко понять принципиальный подход к решению задачи, прежде чем эта задача будет реализована на практике:

Источник

Ремонт трубопроводов полимерными композитными материалами

Ремонт трубопроводов полимерными композитными материалами

Полимерные композитные материалы (ПКМ) для ответственных конструкционных и ремонтных целей применяются в различных отраслях промышленнсти Германии с середины 30-х годов, в США — с начала 50-х, а в нашей стране в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности — с начала 60-х годов.
Исходя из ряда существенных преимуществ соединений металлов композитными материалами перед другими способами при массовых ремонтах, в начале 70-х годов была создана отечественная научно-обоснованная технология ремонта металлоконструкций длительно работающих в углеводородных и водных средах.

П о этой технологии, получившей название «холодная сварка», на нефтеперерабатывающих заводах ремонтировались аварийные участки подземных газопроводов диаметром 100 мм с рабочим давлением до 20 кг/см2 и нефтепроводы диаметром до 200 мм. Устранялись крупные свищи и большие трещины на трубопроводах работающих под давлением более 16 кг/см2. Ремонт трубопроводов, работающих под давлением 6-7 кг/см2 производился без прекращения подачи жидкости или газа. На нефтяных промыслах в Татарии был восстановлен большой парк резервуаров объемом 2000 и 5000 куб.м. Восстанавливалась герметичность запорной арматуры.

Однако, полимерные композитные материалы и ремонтные конструкции на их основе, специально аттестованные для применения в нефтяной и газовой отраслях, в то время в промышленном масштабе не выпускались.

В связи с этим специалистами ООО «Газнадзор» ОАО «ГАЗПРОМ» были организованы исследования ряда полимерных композитных м атериалов отечественных и ведущих мировых производителей. Материалы и ремонтные конструкции на их основе испытаны в лабораторных и полигонных условиях. Отремонтировано более 200 шаровых кранов без вырезки на «гитаре» компрессорных станций и в условиях мастерских 000 «Сургутгазпром». В 000 «Самаратрансгаз» проведен ремонт дефектного участка магистрального газопровода Уренгой-Помары-Ужгород диаметром 1420 мм с рабочим давлением 75 атм. без остановки его работы. Были проведены ремонтные работы на газопроводах в Пермтрансгаз, Уралтрансгаз, Мострансгаз, Таттрансгаз, Севергазпром и др.

В ходе работы совместно с ведущими отечественными институтами и организациями разработаны ремонтные металлополимерные композитные материалы и конструкционные композитные адгезивы специально для ремонтов в газовой и нефтяной промышленности, которые по физико-механическим характеристикам не уступают лучшим зарубежным аналогам. Материалы сертифицированы и организовано их промышленное производство.

С учетом особенностей газовой и нефтяной отраслей, совместно с ВНИИСТ и рядом специализированных НИИ проведены экспериментальные исследования и полигонные испытания прочности ремонтных конструкций с применением полимерных композитов. Выявлен гарантийный срок их эксплуатации не менее 10 лет, а при применении определенных методов ремонта — до 20 и более лет.

Подготовлены специалисты по применению технологии «холодной сварки» с использованием полимерных композитных материалов.

На основании результатов исследований и опытно-промышленных ремонтов, а также отечественного и зарубежного опыта были разработаны руководящие документы (РД) по применению специально выбранных марок композитных материалов для ремонтных работ на объектах нефтяной и газовой промышленности, а также по оценке несущей способности трубопроводов диаметром 530 — 1420 мм, отремонтированных ПКМ. Эти документы утверждены руководством ОАО «ГАЗПРОМ», согласованы Госгортехнадзором РФ и являются нормативно-техническими документами, дающими право использовать указанные композитные материалы и ремонтные конструкции на их основе для ремонта магистральных, промысловых и технологических газо — и нефтепроводов, газового и нефтяного оборудования, резервуаров, машин и механизмов.

Технология ремонта дефектов трубопроводов типа коррозионной потери металла до определенной остаточной толщины стенки трубы с применением композитных материалов основана на локальном нанесении композита на площадь дефекта с последующим армированием, что позволяет достигнуть высоких экономических показателей, существенно с низить временные затраты на проведение ремонта, исключает применение сварочных работ. На сегодняшний день данная технология является самой прогрессивной, оперативной, высокоэкономичной и экологически чистой.

Ремонт дефектных участков трубопроводов полимерными композитными материалами (ПКМ) с применением ремонтных конструкций на их основе позволяет восстановить несущую способность отремонтированного трубопровода до бездефектного уровня на все время гарантийной эксплуатации.

Применение технологии «холодной сварки» для ремонта магистральных, промысловых и технологических трубопроводов не исключает традиционную технологию ремонта с вырезкой дефекта, но в состоянии свести ее применение к технически и экономически обоснованным минимальным случаям. При этом метод ремонта сплошной заваркой коррозионных дефектов, создающий дополнительные нежелательные напряжения, исключается полностью.

Таким образом, применение нетрадиционных технологий как повышает эффективность аварийного и капитального ремонтов, так и позволяет увеличить объем выборочного ремонта всех видов опасных дефектов, выявленных в результате внутритрубной диагностики. Ремонт производится без остановки эксплуатации газо- и нефтепроводов.

Для восстановления насосов различных типов, в том числе рабочих колес центробежных насосов, двигателей внутреннего сгорания и другого оборудования могут применяться композитные материалы, рекомендованные для ремонта трубопроводов.

Методика ремонта трубопровода с применением полимерных композитных материалов

По данным внутритрубной диагностики строится карта дефектов, на основании которой, пользуясь «Дополнением к РД 39-1.10-013-2000 (оценка несущей способности трубопроводов диаметром 530 — 1420 мм, отремонтированных с применением композитных материалов)», производится классификация дефектов и рассчитывается необходимое количество полимерных композитных материалов для проведения ремонта (например количество слоев ленты).

Трубопровод в месте проведения ремонта (дефектной части) очищается от старой изоляции механическим методом, пескоструится или очищается химическим методом, а так же обезжиривается. После чего дефект заполняется ремонтной пастой и выравнивается. Следующим этапом накладывается расчетное количество витков стеклопластиковой ленты с нанесением клея между ее слоями. Конструкция на время отвержения адгезива фиксируется хомутами. После отвержения поверх ремонтной конструкции наносится антикоррозионная изоляция или термоусадочная муфта. Все ремонты актируются.

В случае проведения экстренного ремонта трубопровода, когда нет возможности произвести расчеты, предлагается использовать стандартный комплект, состоящий из 8-слойной ленты рулонированного стеклопластика на определенный диаметр трубы, включающий расчетное количество пасты и клея, а так же вспомогательные материалы. Дело в том, что при установке 8-слойной конструкции на дефект (при любом размере дефекта, подлежащего ремонту) данный участок гарантированно приобретет прочность восстанавливающую несущую способность трубопровода.

Сформированная ремонтная конструкция

Рис.1. 1- Тело трубы; 2 — Предварительно проработанный и заполненный ремонтным металлополимерным материалом локальный дефект на теле трубы; 3 — Сформированная ремонтная конструкция из n-ого количества витков стеклополимерной композитной ленты.

Ремонтная конструкция формируется из стандартного ремонтного комплекта ГАРС, которая состоит из:

ремонтного металлополимерного материала — пасты, предназначенного для восстановления потери металла и геометрии стенки трубы, подлежащей ремонту, с целью перераспределения концентрации напряжений и препятствия дальнейшему росту дефектов;

армирующей стеклополимерной композитной ленты из гибкого анизотропного рулонированного стеклопластика, имеющего вторичную матричную память;

композитного конструкционного адгезива — клея, предназначенного для соединения слоев ленты при формировании ремонтной конструкции;

набора вспомогательных приспособлений для установки конструкции.

Дефекты подлежащие ремонту

Ремонту подлежат следующие виды дефектов (ВСН 39-1.10-001-99):

Общая коррозия (потеря металла);

Задиры, царапины, сколы;

Вмятины глубиной до 5% диаметра трубы;

Дефекты кольцевых сварных стыков — смещение кромок до 30% толщины стенки трубы, утяжины до 20% толщины стенки трубы на длине до 1/12 периметра трубы.

Продукция

Для проведения ремонтов на магистральных газо- нефтепроводах выпускаются ремонтные комплекты ГАРС.

Стандартный набор состоит из:

Расчетного количества полимерной ленты для формирования ремонтной муфты;

Расчетного количества ремонтной пасты для заполнения дефекта;

Расчетного количества клея для склеивания витков полимерной ленты;

Необходимого вспомогательного набора материалов для формирования ремонтной муфты.

Весь комплект упаковывается в одну коробку. Выпускаются комплекты для всех типоразмеров труб, начиная от 159 мм до 1400 мм. Ширина ленты может варьироваться от 100 до 800 мм.

Типовое обозначение комплекта:

Ремонтный комплект ГАРС 1420х300

1420 — диаметр ремонтируемой трубы;

300 — ширина полимерной ленты.

Для натяжения ленты, после формирования ремонтной муфты на трубе предлагаются к поставке специальные натяжители.

Все материалы сертифицированы, имеют разрешение Гостехнадзора РФ и Республики Казахстан.

Изолировочное оборудование

Машины изолировочные ручные (серия «МИРТ»)

Машина изолировочная ручная трубная («МИРТ») предназначена для нанесения полимерных лент типа «Полилен», термоусаживающихся лент типа «Терма», мастично-битумных лент типа «ЛИАМ» и оберток на наружную поверхность магистральных трубопроводов при их переизоляции и выборочном ремонте изоляции в трассовых условиях. Изолировочные работы с помощью этих устройств производятся бригадой в составе четырех человек. Техническая характеристика серии устройств приведена в таблице.

У стройство представляет собой кольцевую разъёмную конструкцию, состоящую из двух частей (рам). Рамы соединяются между собой шарнирами и замком и имеют дугообразные ручки, равномерно расположенные по окружности. На рамах закреплены три пары обрезиненных роликов, которые являются одновременно опорными и прикаточными. Пары роликов подпружинены и размещены по окружности под углом 120?. Две пары роликов закреплены непосредственно на раме, а остальные два ролика закреплены на рычагах, имеющих общий вал и подпружинены. Каждый ролик развёрнут (с возможностью регулировки) на угол, обеспечивающий спиральное перемещение установки по трубе с шагом

200 мм и нахлест лент не менее 30 мм.
Устройство имеет узлы крепления рулонов изолирующей и оберточной лент, обеспечивающие разворот рулонов относительно оси трубы и их подтормаживание, а также узел сматывания разделительной ленты.
Разработка защищена свидетельством на полезную модель № 1703 «Устройство для нанесения полимерного покрытия на трубы большого диаметра». Разработчик: ООО «Уралтрансгаз».
Условное обозначение машины изолировочной ручной трубной для трубопровода с условным наружным диаметром 1400 мм: «МИРТ-1400».

1 рулон ЛИАМ: вес 50 кг. длина в рулоне 60 м. толщина мастичного слоя 1,5 мм.

1 рулон лента ДРЛ-Л:

0,8 — вес 40 кг. длина в рулоне 160 м.

1,2 — вес 43 кг. длина — 140 м.

При намотке ленты ДРЛ-Л или любой другой ленты на мастике Асмол, из-за увеличения диаметра на 6 мм, возрастает расход обертки на:

5,2 % на трубу диаметром 114 мм;

2,7 % на трубу диаметром 219 мм;

1,4 % на трубу диаметром 426 мм;

0,8 % на трубу диаметром 720 мм;

0,4 % на трубу диаметром 1220 мм.

1 рулон ЛИАМ: вес 50 кг. длина в рулоне 60 м. толщина мастичного слоя 1,5 мм.

1 рулон лента ДРЛ-Л:

0,8 — вес 40 кг. длина в рулоне 160 м.

1,2 — вес 43 кг. длина — 140 м.

Техническая характеристика серии устройств «МИРТ»

Источник