Порыв теплотрассы как ремонт

Некоторые особенности ремонта теплотрасс и обеспечения качества их работы

В комплексе систем центрального отопления один из ключевых элементов — теплотрасса. Это трубопроводная конструкция, транспортирующая жидкий теплоноситель и передающая таким образом энергию, необходимую для отопления потребителей.

Идея использования жидкого теплоносителя имеет немало достоинств. Инженерные системы, использующие такую идею, не только сохраняются, но и развиваются с использованием новых технологий.

Работа теплотрассы

Обычная система передачи тепла жидким теплоносителем представляет собой закольцованный трубопровод, теплотрассу. По трубе подачи разогретый теплоноситель подается потребителям. По обратной трубе отдавший свою энергию и остывший теплоноситель возвращается к генератору тепла.

Основные требования к теплотрассе, трубопроводной системе, таковы:

· сохранение цельности и способности транспортировать теплоноситель под рабочим давлением

· отсутствие небольших повреждений и неплотностей, ведущих к утечке теплоносителя

· достаточная термоизоляция, позволяющая минимизировать потери тепла носителем.

Есть немало других требований, например — возможности осмотра, обслуживания и ремонта, срок службы, пропускная способность.

Теплотрассы могут иметь различные параметры. Наиболее важными и ответственными объектами считаются трубопроводы, используемые в городском коммунальном хозяйстве. Такие теплотрассы обеспечивают подачу горячей воды и отопление жилых, общественных и производственных зданий и других объектов.

Большинство пользователей систем центрального отопления и горячего водоснабжения знают о работе теплотрасс из-за нередких аварий, создающих серьёзные проблемы в зимний период, в отопительный сезон.

Образный снимок старого узла теплосети

Неисправности и аварии теплотрасс

Опасные аварии теплотрасс в виде прорывов, способных парализовать нормальную жизнь городских кварталов и более крупных образований — не единственный вид неисправности теплосетей. Вот какие отклонения от нормального состояния этих инженерных сооружений требуют внимания эксплуатационных и ремонтных служб:

1. неисправная запорно-регулирующая аппаратура

2. повреждённая или недостаточная теплоизоляция

3. неисправное состояние инженерных сооружений трассы, например — подземных каналов и колодцев и их люков.

Основная причина прорывов теплотрасс — коррозия, причем внешняя, поражающая наружные поверхности труб. Протечки и более существенные нарушения целостности труб возможны и по другим причинам. Недостаточно качественный монтаж или обслуживание, сторонние механические повреждения, деформации грунта в местах расположения таких коммуникаций — вот некоторые такие причины.

Наиболее опасны прорывы теплотрасс, повреждения, при которых значительная часть теплоносителя уходит из системы наружу, а вся система теряет работоспособность. Аварии такого характера очень опасны в городской обстановке и для их ликвидации обычно принимают исключительные меры.

Для преодоления аварий теплотрасс могут быть задействованы силы не только эксплуатирующих и ремонтно-аварийных служб, но и другие ресурсы, в том числе — независимые лаборатории неразрушающего контроля . Работа таких специализированных организация важна для обеспечения достаточного уровня качества при ликвидации аварии и оценке реального состояния трубопроводов, других конструкций.

Самая опасная авария, разрыв труб теплотрассы, случается в виде типичных и характерных событий:

· повреждение в месте недопустимой коррозии

· разрушение сварочного шва

· повреждение в месте установки арматуры или ответвлений.

Важная часть работ про проектированию, монтажу, ремонту и эксплуатации теплотрасс состоит в изучении аварийных случаев с целью повышения надёжности и безопасности этих важных систем. Существуют и действуют строгие и детальные нормы таких инженерных сооружений.

Разрушения и испытания

Важный компонент эксплуатации и обслуживания теплотрасс — испытания. Так называют операции проверки состояния трубопроводов под действием прилагаемого избыточного давления. Обычная практика испытаний теплотрасс предполагает приложение давление в 1,25 раз больше рабочего.

Интересно, что нормативы, регламентирующие эксплуатацию теплотрасс не устанавливают жесткого ограничения такого повышенного давления для испытаний. Эта рациональная особенность норм объясняется тем, что окончательное, точное и обоснованное решение о конкретном режиме испытаний теплотрасс должны принимать местные власти и эксплуатирующие организации, учитывающие реальное состояние объекта проверки и его особенности.

Параметры рабочего давления теплотрасс различны на объектах Российской Федерации. Значительно отличаются и параметры проверки повышенным давлением. Вот некоторые показатели такого повышенного давления при испытаниях в городах и регионах России:

1. Ижевск, Орел — до 16 Атм

2. Екатеринбург — от 16 до 20 Атм

3. Ханты-Мансийский АО (г. Радужный) — 12,5 Атм

4. Москва — до 30 Атм.

Высокое давление при испытаниях столичных сетей объясняется тем, что в своё время была создана система проверки отдельных участков этих протяжённых и очень сложных в условиях мегаполиса инженерных сооружений. Эта технология значительно повысила качество испытаний, а количество аварий уменьшилось.

Технологии испытания теплосетей повышенным давлением должны учитывать физическое состояние труб. Дело в том, что сталь трубопроводов и, тем более, металл сварочных швов со временем теряет часть своих свойств. Сопротивление стали труб различным воздействиям уменьшается. Приложение избыточного давления способствует этим процессам. Есть даже весьма показательная статистика повреждений теплотрасс, вызванных исключительно проверками повышенным давлением.

Выяснение точных и достоверных закономерностей взаимовлияния испытаний давлением и износа — очень сложная исследовательская и научная работа. Она еще далека от завершения и воплощения в конкретные регламентные указания.

Тем не менее, гидравлические испытания — незаменимый и важный компонент обеспечения безопасности и работоспособности теплосети. Другой такой же полноценной и настолько же эффективной технологии проверки состояния трубопроводов пока не существует.

Разрушительные эффекты, вызванные операциями испытаний давлением, считаются позитивными результатами проверки. Ликвидация таких разрушений — важный компонент обслуживания теплотрассы.

Проверка и ремонт

Каждый сеанс испытаний теплотрасс повышенным давлением включает все возможные способы контроля состояния трубопроводов:

· контроль параметров рабочей среды.

Эксплуатирующие организации традиционно рассчитывают на содействие инженерных служб различных объектов и местного населения в комплексе мероприятий наблюдения за теплотрассами в момент испытаний.

Ремонт обнаруженных повреждений выполняют с учетом других факторов, характеризующих состояние теплотрассы. Вот некоторые такие факторы:

1. наличие нереализованных планов ремонта теплотрассы

2. ранее полученные данные о состоянии трубопроводов

3. потребность в модернизации и ремонте инженерных сооружений трассы — каналов, колодцев, арматуры, термоизоляции

4. потребность в изменении конфигурации трассы.

В отличие от срочной ликвидации аварии действующей теплотрассы, дефекты, обнаруженные при испытаниях, исправляют с учётом упомянутых факторов, имеющихся проектов и инженерных решений.

Ремонт и качество

Поскольку повреждения теплотрасс локализованы преимущественно на участках с длительным сроком эксплуатации, восстановление работоспособности таких объектов связано с типичными проблемами этих операций, прежде всего — с правильным определением непригодных к дальнейшей эксплуатации фрагментов конструкций. На практике такие проблемы решаются продуманным удалением фрагмента трубопровода и заменой их новыми.

Особенности каждой операции контроля повышенным давлением обуславливают решения ремонта различного масштаба — от восстановления сварочного шва до полной замены фрагмента теплотрассы. Такая замена может включать не только установку новых труб с современной теплоизоляцией, но и реконструкцию подземных каналов, изменение конфигурации трассы, обустройство новых инженерных сооружений и аппаратуры.

Выполнение ремонтных работ на теплотрассах относится к сложным операциям:

· трубопровод горячего теплоносителя представляет собой объект высокой опасности

· теплотрассы устроены в стеснённых городских условиях или в структуре промышленного объекта

· трубопроводы с высокой степенью износа сложны в ремонте и обслуживании.

Контроль качества ремонта теплотрассы также достаточно сложен из-за полевого характера работ, износа труб и других факторов. Вот несколько основных направлений оценки состояния материалов и конструкций теплотрасс, важные при ремонте и ликвидации аварий:

1. оценка состояния металла, начиная с его основных характеристик — марка стали, толщина, степень коррозии, наличие трещин и неоднородных мест

2. качество существующих и ремонтных сварочных швов

3. геометрия трубопровода

4. состояние термоизоляции

5. состояние арматуры трубопровода.

Старая арматура — источник аварий и потерь тепла

Проверка этих и других параметров теплотрассы осуществляется методами неразрушающего контроля. Ремонтные и эксплуатирующие организации за редким исключением имеют в своём распоряжении необходимую аппаратуру. В сложных случаях отсутствующее оборудование можно взять в аренду или прибегнуть к помощи специалистов независимой лаборатории неразрушающего контроля.

Такие организации могут использовать очень точные технологии контроля, например — радиографические или электромагнитные методы, технику эндоскопического визуального контроля, тепловизионную аппаратуру. В распоряжении ремонтных и эксплуатирующих организаций есть чаще всего только ультразвуковая аппаратура для использования в полевых условиях.

Совместная работа

Как и в любом деле, при ремонте теплотрасс совместная работа специалистов разного профиля помогает взаимному обогащению опытом и знаниями.

Обширный и разнообразный опыт специалистов неразрушающего контроля всегда полезен в любой работе по оценке качества и состояния различных объектов. Специфический и уникальный опыт аварийных служб и эксплуатирующих теплотрассы специалистов также заслуживает всестороннего внимания и изучения. Опыт и статистика аварий и разрушений — бесценный информационный массив специалистов по качеству.

Вот почему так выгодно привлекать независимые лаборатории к контролю качества теплотрасс и так важно полноценно использовать результаты такого сотрудничества.

Источник

Дефекты и повреждения трубопроводов: виды и методы обнаружения

Для сооружения магистралей различного назначения используют стальные и полиэтиленовые трубы. В результате длительной эксплуатации под влиянием внешнего воздействия, физико-химических процессов происходит нарушение целостности коллектора. Для снижения риска разрушения материала разработана классификация основных дефектов трубопроводов.

Оценка технического состояния металлической пустотелой продукции большого удлинения

При выполнении контрольной проверки исправности труб иногда обнаруживают изъяны на внешней или внутренней поверхности. Они свидетельствуют о слабых местах изделия, причиной которых может быть производственный брак, недостатки в эксплуатации или форс-мажорные обстоятельства природного происхождения.

Специалисты отмечают следующие виды дефектов стального трубопровода:

• осевое отклонение трассы от проектного плана;
• повреждение, которое изменяет поперечный профиль;
• механическое нарушение тела трубы и сварных соединений.

Осевые деформации в виде всплывших труб, выпучин, просадок и провисов могут вначале не вызывать разрушения. Но отсутствие своевременных мер в дальнейшем приведет к серьезным авариям, особенно при наличии дефектов в сварных трубах большого диаметра.

Изменение круглой формы поперечного сечения образует овал, гофру или большие вмятины. Контур овала труба приобретает свой вид в результате радиального механического давления извне. Источником статического или динамического воздействия может быть тело большой плотности и массы без острых выступов. Плавность соприкосновения не приводит к полному разрушению коллектора. Но опасность состоит в появлении напряжения конструкции на большой протяженности. Вмятина или гофра образуются в процессе производства, сгибания или неаккуратной укладки на земляное ложе.

Еще один комплекс нарушений целостности – это свищи, трещины сварных соединений или коррозионные дефекты бесшовных труб. Причинами их появления являются не выдерживание технологии транспортировки, монтажа, эксплуатации. Разрушение имеет вид сквозных и несквозных отверстий, расслоения металла, отсутствия сплошности материала в направлении проката. Возможно появление других изменений: металлическое отслоение, окисленный разрыв, ликвация – содержание в кристаллической решетке инородных примесей неметаллического характера.

Ликвации, канавки, отслоения и разрывы являются следствием металлургического брака. В результате возможно развитие:

• дефектов стенки трубы с сверхнормативным уменьшением её толщины на большой площади поверхности;
• единичных и локальных повреждений;
• линейных изменений структуры.

Реакция по утончению стенки наблюдается в основном при наличии в грунте блуждающих токов. Их воздействию подвержены тонкостенные трубы, неизолированные футляры. Критическим значением при осмотре состояния трассы, пораженной коррозией, считается не столько площадь изъяна, сколько толщина металлической стенки.

Методы обнаружения дефектов сварных соединений магистральных трубопроводов, тепловых сетей

Контроль качества сварочных работ выполняется согласно требованиям СНиП и ГОСТ. В первую очередь проверяется наличие допуска у сварщика. Затем исследуется качество материалов: электродов, сварочной проволоки, флюсов. При внешнем осмотре проверяется легкая выпуклость стыка, плавность перехода к телу трубы.
Возможные дефекты при гибке, прокате трубопроводов, на различной стадии их эксплуатации обнаруживаются следующими видами физического контроля:

• просвечиванием сварных соединений;
• магнитографическим и ультразвуковым методом;
• вскрытием шва;
• пневматическим и гидравлическим испытанием;
• керосиновой пробой;
• механическим испытанием.

Сварные стыки бракуются при наличии трещин, непровара по сечению стыка, газовых пустот, шлаковых включений.

Важно! При обнаружении брака в газопроводах с давлением до 0,6 МПа тестируется удвоенное количество швов. Повторное обнаружение некачественной сварки требует 100%-й проверки.

Вероятность выявления дефектов труб при неразрушающем контроле, когда внутренняя структура материала не подвергается изменению, абсолютная. Чаще всего при проверке металлов используется внешний осмотр, гамма-, рентгенографический, ультразвуковой и магнитографические способы. Например, акустический метод выгодно отличается от других тем, что диагностическая аппаратура достаточная простая. С его помощью можно обнаружить дефекты стальных и полиэтиленовых труб, в отличие от вихревых, магнитных или электрических приборов.

Предупреждение нарушений целостности трубопроводов

Дефекты с изоляцией трубопроводов связаны с нарушением пассивной или отсутствием активной защиты (катодной, протекторной, электродренажной). Пассивный метод изолирует трассу от контакта с окружающим грунтом и ограничивает проникновение блуждающих токов. На поверхность изделия круглого сечения наносятся битумные покрытия с наложением армирующих средств из стекловолокна, полимерных пленок.
Одновременно противокоррозионное покрытие выполняет функцию по защите изоляции трубопроводов от механических повреждений. Оно должно быть сплошным, химически стойким, с увеличенной механической прочностью и прилипаемостью, эластичным, с водоотталкивающими свойствами.

Эффективным средством, противостоящим коррозионному повреждению трубопроводов, является активная защита. В основе электродренажа лежит организованный отвод блуждающих токов от трассы к источнику. Катодный способ предусматривает поляризацию с применением внешней электросети и закопанных вокруг трубы малорастворимых электродов. Они представляют собой графитовые или чугунные стержни, выполняющие роль анодов. Протекторная защита предусматривает катодную поляризацию защищаемой трубы путем подключения к ней анодных заземлителей. Последние обладают большим электрохимическим потенциалом в грунте, чем сам трубопровод.

Дефекты полиэтиленовых труб

Полиэтилен представляет собой высокомолекулярный продукт полимеризации этилена. Изготавливают трубы методом непрерывного выдавливания материала на специализированном оборудовании. При всех плюсах материала — небольшой массе, устойчивости к коррозии, он хрупкий и непрочный. Чаще всего разрушение трассы происходит при вскрытии грунта экскаватором. При этом возможно:

• локальное нарушение целостности;
• появление вмятины;
• частичный или полный разрыв трубопровода;
• утечка транспортируемого сырья.

Случается производственный брак или дефекты при пайке полипропиленовых труб.

В результате местного нарушения в виде прокола для его устранения применяются электросварные заглушки, усиливающие накладки. Место утечки обрабатывается и на него накладывается пластырь с последующей приваркой специальным аппаратом. Вмятины на поверхности образуются в основном при монтаже газопровода. Их устраняют полной запрессовкой трубы. Если деформации поверхности полиэтиленового изделия составляют величину более 1/10 от полной толщины стенки, то устанавливают новый фрагмент.

При разрыве изделия ремонт дефектов трубопроводов заключается в полной замене разрушенного куска, который фиксируется на двух муфтах с помощью электросварочного устройства. При работах на подводных трассах крепление осуществляется механическим способом. Чаще всего утечки – это следствие не механического повреждения, а нарушения технологии сварки, наличия остатков воды в трубе или ошибки из-за неопытности.

Поэтому требованием по качественному исправлению полиэтилена является чистая и сухая внутренняя полость трубы. В противном случае при нагревании и обжатии муфты образуется пар под избыточным давлением. Он меняет параметры сплавления синтетического материала. Возникают сквозные каналы, которые делают стык полностью непригодным к эксплуатации. Чем больше полость изделия, тем серьезнее негативные последствия.

Устройства для поиска повреждений трубопроводов

Протяженные коррозионные нарушения теплотрасс возникают по причине постепенного заполнения тепловых камер и каналов водой. Выявление повреждения трубопровода на тепловых сетях выполняется с помощью акустических и корреляционных течеискателей. Сущность поиска заключается в определении места утечки воды фиксацией звуковых сигналов датчиком вибрации, который отслеживает выброс воды вдоль контролируемого участка. Координаты нарушения устанавливаются по максимальному значению звукового сигнала в заданном диапазоне частот. Корреляционный метод предусматривает применение двух вибродатчиков, расположенных на удалении в несколько сотен метров друг от друга. Точки установки прибора определяются штатным расписанием.

Детектор повреждений трубопровода переносной марка ДПП А предназначен для нахождения точек нарушения изоляции старых и строящихся газовых сетей без раскопки котлована под любым видом дорожного покрытия. Используется для установки места нахождения труб, силовых электрических кабелей. Максимальный радиус действия при поиске действующего трубопровода – 500 м, вновь строящегося – 2 км.

Прибор позволяет проводить только периодический контроль. Он регистрирует характер изменения напряжения вдоль трассы при прохождении тока по цепи: гетеродин — труба — земля – гетеродин. Направление трассы и глубина её нахождения устанавливаются на основе метода индукции.

Прибор запитывается от батареи напряжением 9 В. Подключается к аппаратуре ОДК в контрольных пунктах, предусмотренных проектом. Длина проверяемого участка — 6 км, класс э/защиты – ІІ, сила тока – 1,5 мА. Аппарат можно эксплуатировать при температуре наружного воздуха в диапазоне – от -45 до +45°С и влажности – 45-75%.

Надежность работы систем газо-, водо-, теплоснабжения зависит от своевременного выявления причин повреждения трубопроводов и ликвидации их последствий. Закладывается она на этапе проектирования, монтажа и в процессе эксплуатации. Для этого сооружаются параллельные нитки распределительных систем, создаются закольцованные участки сети.

Источник