Способ оптимизации температурных напряжений при ремонте магистральных трубопроводов
Владельцы патента RU 2692185:
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ УФА" (RU)
Изобретение относится к эксплуатации подземных магистральных трубопроводов (МТ), в части производства ремонтных работ по устранению дефектных участков. Целью изобретения является разработка способа оптимизации температурных напряжений при ремонте участка МТ, возникающих от температурного перепада между температурой воздуха при сварке захлестов при строительстве МТ и температурой газа при его эксплуатации/ремонте. Технический результат достигается тем, что согласно диспетчерским данным определяют среднегодовую температуру газа для ремонтируемого участка МТ. На вскрытом и освобожденном от газа участке вырезают технологические окна, отсекают ремонтируемый участок от возможного поступления газа в сварочную зону установкой временных герметизирующих устройств (ВГУ) и вырезают катушку с дефектом. При врезке новой катушки в процессе выполнения работ по сварке захлесточного стыка в трубопроводе поддерживают температуру, близкую к среднегодовой температуре газа при эксплуатации МТ, путем продувки воздухом, подогретым с помощью специального устройства. 1 ил.
Изобретение относится к эксплуатации подземных магистральных трубопроводов (МТ), в части производства ремонтных работ по устранению дефектных участков.
В соответствии с нормативной документацией (СП 36.13330. 2012. Магистральные трубопроводы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.06-85*. - Введ. 2013-07-01. - М.: Госстрой, ФАУ «ФЦС», 2012. - IV, 93 с.), продольные напряжения в трубопроводе определяются по формуле:
где μ - коэффициент поперечной деформации Пуассона;
- кольцевые напряжения от внутреннего давления газа, МПа;
α - коэффициент линейного расширения стали;
Е - модуль упругости трубной стали, МПа;
Δt - расчетный температурный перепад, принимаемый положительным при нагревании, °С;
σu - напряжения упругого изгиба, МПа.
Расчетный температурный перепад вычисляется по формуле:
где t1 - начальная температура, за которую принимается температура воздуха при сварке захлесточного стыка при строительстве МТ (температура замыкания);
t2 - вторая зафиксированная температура, за которую принимается температура газа при эксплуатации/ремонте МТ.
Из формулы (1) следует, что чем меньше величина Δt, тем меньше напряжения в трубопроводе от температурного перепада (вторая составляющая). Минимизация температурного перепада, при которой величина Δt будет стремиться к нулю, позволит оптимизировать температурные напряжения.
Прототипом является способ ремонта участка газопровода (СТО Газпром 14-2005. Типовая инструкция по безопасному проведению огневых работ на газовых объектах ОАО «Газпром». - Введ. 2005-11-01. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2005. - 60 с.) с недопустимыми дефектами, заключающийся в освобождении участка МТ от газа, его вскрытии, вырезке технологических окон, установке временных герметизирующих устройств (ВГУ), отсекающих ремонтируемый участок от возможного поступления газа в сварочную зону, замене дефектного участка через вырезку катушки с дефектом и врезку новой катушки. Чтобы обеспечить безопасность сварочных работ осуществляется продувка воздухом с помощью специального устройства. Недостатком данного способа является то, что сварка захлесточного стыка проводится без учета температуры наружного воздуха, что может вызвать, в соответствии с формулой (1), ненормативные напряжения в трубопроводе в процессе его эксплуатации. Ненормативные растягивающие напряжения способны привести к разрыву участка МТ, сжимающие - к выпучиванию и разрушению.
Целью изобретения является разработка способа оптимизации температурных напряжений при ремонте участка МТ, возникающих от температурного перепада между температурой воздуха при сварке захлестов при строительстве МТ и температурой газа при его эксплуатации/ремонте.
Технический результат достигается тем, что согласно диспетчерским данным определяют среднегодовую температуру газа для ремонтируемого участка МТ (tcp≈t2). На вскрытом и освобожденном от газа участке вырезают технологические окна, отсекают ремонтируемый участок от возможного поступления газа в сварочную зону установкой ВГУ, и вырезают катушку с дефектом. При врезке новой катушки, в процессе выполнения работ по сварке захлесточного стыка в трубопроводе поддерживают температуру, близкую к среднегодовой температуре газа при эксплуатации МТ, путем продувки воздухом, подогретым с помощью специального устройства, например передвижной парогенераторной установки (https://studfiles.net/preview/383386/page:4/ Назначение передвижной парогенераторной установки (ППУ)).
Суть изобретения поясняется продольным сечением вскрытого ремонтируемого участка трубопровода, изображенного на фиг. Способ оптимизации температурных напряжений при ремонте МТ осуществляют в следующей последовательности:
1 Шурфовка дефектного участка трубопровода 1 общей протяженностью около 30 м.
2 Вырезка технологических окон 2 и 3, установка ВГУ 4.
3 Продувка ремонтируемого участка трубопровода потоком воздуха 5, подогретым при помощи специальной машины подогрева (СМП) 6.
4 Вырезка дефектной катушки.
5 Монтаж новой катушки 7 и сварка кольцевых сварных стыков 8, 9 (захлесточный стык), с поддержанием расчетной температуры поверхности трубопровода, близкой к tcp, продувкой подогретым воздухом с помощью СМП. Контроль температуры поверхности трубопровода выполняется переносным бесконтактным измерителем температуры.
6 Завершение продувки, удаление ВГУ из технологических окон.
7 Заварка технологических окон.
Преимуществом изобретения является то, что при ремонтных работах на участке МТ обеспечивается минимальный температурный перепад, а значит оптимальные (близкие к нулю) температурные напряжения в процессе эксплуатации независимо от температуры воздуха при замыкании.
Способ оптимизации температурных напряжений при ремонте магистральных трубопроводов, заключающийся во вскрытии освобожденного от газа ремонтируемого участка трубопровода, производстве ремонтных работ, включающих замену дефектного участка трубы врезкой катушки, отличающийся тем, что в процессе выполнения работ по сварке захлесточного стыка на поверхности трубопровода поддерживают температуру, близкую к среднегодовой температуре газа при его эксплуатации, путем продувки воздухом, подогретым с помощью специального устройства.
