Способы ремонта включают использование сварных охватывающих муфт, заплат и наплавляемого металла.

Рассмотрим применение муфт, т.к. вопросы использования заплат и наплавок для ремонта труб приведены выше.

Охватывающая сварная муфта, используемая либо для исправления дефектов, либо для выполнения ответвлений трубопроводов, представляет собой один из четырех типов, представленных на рис. 9.13.

Ремонтная муфта, обозначенная как муфта типа «А», представляют собой усиливающие бандажи, расположенные концентрично с несущей трубой и плотно облегающие се. Две половины муфт могут иметь нахлесточное соединение или стыковое с У-образной подготовкой кромок. Эти муфты могут до некоторой степени воспринимать кольцевые напряжения, возникающие в стенке трубы. Но вследствие того, что торцы их не заварены, они не могут быть использованы для ликвидации сквозных дефектов.

На рис. 9.13 представлены также муфты, торцы которых привариваются к трубе. Они обозначаются как муфты типа «В» и могут удерживать давление продукта, передающееся через жидкость под муфту.

Рис. 9.13. Типы муфт:

а – нахлесточное соединение; б – стыковое соединение

Муфта типа «В» с продольными стыковыми швами в некоторых случаях применяется для исправления дефектов с целью ликвидации утечек. Муфта типа «А» и муфта типа «В», когда она не находится под давлением продукта, могут воспринимать часть кольцевых напряжений. Для этого муфта должна быть смонтирована на трубе с соблюдением определенных условий. Небрежность при установке может привести к потере способности муфты воспринимать часть напряжений в стенке трубопровода. Фактически доля восприятия муфтой напряжений в большинстве случаев не очень велика.

Рассмотрим теоретическую долю восприятия напряжений муфтой для количественной оценки еевозможностей. Предположим, что на трубу, находящуюся под давлениемР_r, установлена хорошо подогнанная муфта (P_r – давление при производстве ремонтных работ, обычно составляющее часть рабочего давления), тогда напряжения в несущей трубе газопровода можно определить из выражения:

s = P_r – D/2d, (9.26)

где D и d – соответственно диаметр и толщина стенки трубы.

После поднятия давления в газопроводе до рабочего Р _о напряжения в несущей трубе определяться по формуле:

s₀=P_r – D/2d=(P₀+ P_r)D/d + d_s, (9.27)

где d_s – толщина стенки муфты.

Другими словами, при повышении давления отP_r доР_о, в случае хорошо пригнанной муфты, напряжения будут распределяться между муфтой и несущей трубой. Т.к. напряжения в несущей трубе при рабочем давлении без муфты были равны s = Р_о D/2d, то можно определить коэффициент уменьшения напряжений для любого давления Р, снижаемого на период проведения ремонтных работ, по формуле:

d/d₀= Р/P₀ + (1 – Р/P₀)/(1+d_s/_d). (9.28)

По уравнению (9.28) построен график, из которого следует, что муфта с той же толщиной стенки, что и несущая труба (d_s/d =1), установленная при внутреннем давлении равном нулю(Р_r = 0), дает уменьшение напряжений в трубе на 50%. Напряжения распределяются в этом случае поровну между муфтой и несущей трубой. Более толстостенные муфты уменьшают величину напряжений в трубе еще больше.

Рис. 9.14. Теоретическая зависимость соотношений напряжений, давлений и толщины стенок трубы и муфты

1 – для d/d₀= 1/2; 2 – для d/d₀= 1; 3 – для d/d₀= 2; 4 – для d/d₀= 4

Реальный интервал отношений давления при ремонте к рабочему давлению (Р_r / Р_о), (рис. 9.14). Последнее значение считается безопасным верхним пределом при работе около известного дефектного участка. Из графика видно, что в пределах данного интервала восприятие части усилий муфтой не сможет снизить напряжения в несущей трубе более чем на 40%, даже если применить муфту, толщина стенки которой в 4 раза будет превышать толщину стенки несущей трубы. Для случая, обычно используемого в экспериментах (d_s/d = l и P_r/P_o = 0, 67), доля восприятия муфтой усилий составляет менее 17%. Таким образом, даже при идеальной подгонке муфты напряжения в несущей трубе составляют около 83% от тех напряжений, которые бы она воспринимала, ели бы вообще не подвергалась ремонту.

Одно из назначений муфт типа «А» или типа «В», не находящейся под давлением продукта, заключается в том, что муфта может ограничивать выпучивание в районе дефекта, которое обычно имеет место перед разрушением. Дефектные участки трубопровода при увеличении давления обязательно деформируются перед разрушением.

Предполагается, что плотно подогнанная муфта будет ограничивать выпучивание, тем самым предотвращать переход дефекта в разрушение даже при давлении, превышающем разрушающее давление в случае отсутствия муфты. Действительно, отношение давления, разрушающего дефект при наличии муфты, к давлению, разрушающему дефект до установки муфты, является показателем эффективности муфты типа «А» и муфты типа «В», ненаходящейся под давлением.

Этот критерий не применяется к муфтам типа «В», находящимся под давлением продукта, ввиду того, что, по крайней мере, теоретически, под такой муфтой не может произойти выпучивание.

В этом случае муфта должна быть столь же прочной, как и несущая труба. Следовательно, эффективность муфты типа «В», когда она находится под давлением продукта, может быть сравнимой с эффективностью неповрежденной трубы. Степень эффективности таких муфт определяется отношением разрушающего давления муфты к уровню давления, отсутствующему 100% минимального предела текучести.

Бандажирование труб

Для восстановления несущей способности труб магистральных газопроводов, имеющих дефекты, может быть использован метод их бандажирования, предусматривающий нанесение на трубы армирующего стеклопластикового покрытия.

К отличительным свойствам стеклопластиков относятся: высокая механическая прочность небольшая плотность (1, 6¸ 1, 8 г/см³), высокая коррозионная стойкость, низкая тепло- и электропроводность, малая горючесть, устойчивость к действию агрессивных сред и микроорганизмов, водостойкость [20]. Формирование изделий из стеклопластиков производится при низких давлениях по сравнительно простой технологии и обычно не требует громоздкого и сложного оборудования.

В качестве армирующего компонента применяется нетканый ориентированный стекловолокнистый материал марки ОБН-230-Т или нетканая перекрестная стеклянная сетка марки НПСС-Т-Г, основные физико-механические показатели которых приведены в табл. 9.12.

Таблица 9.12

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 789 Следующая ⇒