Ремонт трубопроводов полимерным покрытием

Технология восстановления трубопроводов с помощью комплексных полимерных рукавов

Эта отечественная технология восстановления внутренней поверхности изношенных самотечных и напорных трубопро­водов используется на Московской канализации с 1997 г. При реализации технологии на используемый комплексный рукав необходимо иметь сертификат соответствия (например, «Рукав комплексный для санации трубопроводов марки КР-В»), выдава­емый Госстандартом РФ по соответствующим ТУ (например, ТУ 2256-001-42920499-97), а также гигиенический, предоставляемый Департаментом государственного санитарно-эпидемиологичес­кого надзора.

Метод применяется для нанесения сплошного защитного по­крытия на внутреннюю поверхность трубопроводов из различных материалов при любой глубине заложения труб (в грунте или непроходных каналах) и не зависит от типа фунтов, окружающих трубопровод. Он эффективен при следующих видах повреждений труб: трещины (продольные, поперечные, винтообразные и т.д.), абразивный износ, свищи (при отсутствии инфильтрации воды в трубу). При других повреждениях (раскрытые стыки, смещение труб в стыках) необходима предварительная подготовка, обеспе­чивающая соосность труб в местах дефектов.

С помощью комплексных пластиковых рукавов могут восста­навливаться трубопроводы диаметром от 150 до 1000 мм. В зависи­мости от назначения, состояния и размеров ветхого трубопровода толщина рукавной заготовки варьирует от 5 до 30 мм.

Комплексные пластиковые рукава должны обеспечивать тре­бования эксплуатации водоотводящих трубопроводов: водо- и химическую стойкость, физико-механическую устойчивость, гладкую внутреннюю поверхность, обеспечивающую высокую пропускную способность трубопроводов, и долговечность.

Работы по восстановлению ветхих участков трубопроводов с помощью комплексных рукавов проводятся в соответствии с тех­нологическим регламентом, согласно которому осуществляются следующие последовательные этапы:

• изготовление комплексного пропитанного рукава и доставка его на ремонтируемую трассу;
• подготовка внутренней поверхности участка трубопровода, подлежащего восстановлению;
• контроль качества подготовки ремонтного участка трубо­провода с помощью телеустановок;
• транспортирование рукава через колодцы внутри ветхого трубопровода;
• раздув комплексного рукава с прижимом его к стенкам ре­монтируемого трубопровода;
• прогрев паром для отверждения ремонтного покрытия;
• удаление оснастки, проведение контрольного телевизионного осмотра отремонтированного участка трубопровода и пуск его в эксплуатацию; в отдельных случаях по требованию заказчика перед пуском производятся гидравлические ис­пытания на водонепроницаемость внутреннего покрытия с использованием ресурсов и оборудования заказчика.

В зависимости от диаметра трубопроводов, для которых предназначены ремонтные покрытия, используются два типа комплексных рукавов:

• трехкомпонентный — из пленочного (защитного), армирующего (из синтетического войлока) и раздувочного (из полимерной пленки); предназначен для труб диаметром 150-200 мм;
• четырехкомпонентный — из пленочного (защитного), комби­нированного стеклоармирующего полотна, армирующего (из синтетического войлока) и раздувочного (из полимерной пленки); предназначен для труб диаметром от 300 до 450 мм.

Технология изготовления рукава состоит в раскройке стекло- холста до нужной ширины, складывании и прошивке внахлест на рукавной машине (например, японской фирмы «Brotcher»). Диаметр полученной заготовки должен быть меньше диаметра ремонтируемого участка трубы на 1-3% для избежания складок. В то же время подвижность шва и материала должна обеспечивать плотное прилегание рукава к внутренней стенке трубы. В про­цессе сшивки армирующего рукава в него помещается прочная капроновая лента. После сшивки рукав свертывается в рулон и поступает на сборку. Сборка включает два этапа: протягивание армирующего рукава в наружный полиэтиленовый и протягивание внутреннего раздувочного рукава в армирующий.

Армирующий рукав в собранной заготовке пропитывается связующим, в состав которого входят полиэфирная смола (НП-15 в количестве 100 ч. по массе), инициаторы (третбутилпербензоат в количестве 1,5 ч. по массе) и отвердители (перекись бензои­ла в количестве 0,5 ч. по массе). Подача полиэфирной смолы осуществляется насосом (например, НД-2.5-630/10 мощностью 2,5 кВт). Перемешивание составляющих производится в реакторе (например, РСЭ-100 объемом 100 л) в течение 15 минут. Раскатка связующего производится передвижными нагруженными валами. При этом происходит равномерное распределение связующего в армированном рукаве и его пропитка со скоростью 1—3 м/мин.

Отдельные этапы технологии подготовки комбинированного рукава представлены на рисунке ниже.

Этапы изготовления комбинированного рукава для ремонта трубопроводов:

а — исходный комбинированный рукав с рукавом-емкостью для связующего; б — подана связующего в рукав-емкость; в — распределение связующего по длине комбинированного рукава посредством вытягивания рукава-емкости;
г-пропитка комбинированного рукава валковым устройством; д — выворот в пропитанный комбинированный рукав полиэтиленового рукава;
1 — заготовка комбинированного рукава; 2 — рукав-емкость; 3 — связующее;
4 — вытягивающие валки; 5 — отжимные валки;
6 — внутренний пленочный рукав

Перед началом ремонта дефектный участок действующего трубопровода отключается установкой специальных пневма­тических пробок. Участок промывается водой (под давлением 0,8—1,2 МПа), подаваемой из реактивной струйной насадки каналоочистительной машины. После прочистки производится осмотр трубопровода с помощью телевизионной камеры. По результатам видеообследования составляется детальный план (паспорт) участка с обязательной видеозаписью результатов ос­мотра внутренней поверхности ветхого трубопровода.

Обнаруженные при видеоосмотре дефекты (например, остатки корней деревьев, камни, осколки трубы и т.д.) удаляются с помо­щью традиционной оснастки: корнерезов, дисков, швабр, мячей и т.д. Готовый рукав и оснастка перевозятся к месту ремонта на специальной машине, оборудованной подъемным бортом и бытовым отсеком.

Процесс ремонта включает выполнение трех операций: транспортирование рукава через колодцы внутри ветхого трубо­провода; раздув комплексного рукава с прижимом его к стенкам ремонтируемого трубопровода; прогрев паром для отверждения ремонтного покрытия.

В состав стандартного оборудования для реализации ука­занных и других операций входят: швейная рукавная машина, реактор, насосная установка, устройство для пропитки (система валиков, расположенных на наклонной плоскости), передвиж­ная котельная установка (котел, электростанция, компрессор), автомашина с грузоподъемным бортом, лебедка с тросом, набор шлангов, каналопромывочная машина с набором насадков и телевизионная установка.

Первая операция заключается в доставке рукава к месту ремонта в спецавтомобиле, оснащенном подъемником, и его подаче через систему роликов в стартовый колодец. Протаскивание рукава в ремонтный участок по направлению стока осуществляется через систему специальных блоков, установленных в финишном колод­це, с помощью троса и лебедки. Концы рукава герметизируются посредством ввода во внутренний пленочный рукав специальных заглушек с последующим их закреплением на рукаве тканевыми бандажными нарукавниками и стяжными хомутами.

Операция раздува производится паром, получаемым из пе­редвижной котельной установки, смонтированной в фургоне на шасси грузового автомобиля. В состав установки входят котел, передвижная электростанция и компрессор. Пар подается через шланг в месте установки одной из заглушек. Для удаления воз­духа и летучих веществ, выделяющихся из пропитанного рукава, наружный пленочный рукав надрезается в непосредственной близости от герметизирующих заглушек. В состав оборудования входят агрегат по подготовке специальной воды для котла, пере­движная электростанция и компрессор. Вблизи второй заглушки устанавливаются контрольный манометр и труба с вентилем для сброса конденсата.

Операция прогрева комплексного рукава производится в те­чение 3-5 часов (при давлении 0,05 МПа и температуре 100°С), затем давление сбрасывается, заглушки удаляются и ремонтное покрытие охлаждается. С помощью пневматической машины с алмазными дисками обрезаются законцовки, и восстановлен­ный трубопровод подвергается контрольному телевизионному осмотру.

Для определения качества защитного покрытия после за­вершения всех восстановительных работ производится осмотр внутренней поверхности отремонтированного участка телеуста­новкой. В случае видимых дефектов (разрыв рукава, вздутие и отслоение защитной пленки, наличие сборок и т.д.) комплексный рукав извлекается из трубы и процесс санации повторяется. По результатам видеоосмотра могут быть назначены гидравлические испытания на герметичность.

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