Содержание к диссертации
Введение
Раздел 1. Анализ современного состояния магистральных нефтепроводов и способов восстановления их работоспособности 12
1.1. Анализ состояния действующих магистральных нефтепроводов 12
1.2. Анализ методов ремонта дефектов типа «потеря металла» магистральных нефтепроводов 20
1.3. Анализ методик расчета допустимого давления в трубопроводе при ремонте дефектного участка 27
Выводы по разделу 37
Раздел 2. Методика проведения эксперимента 38
2.1. Химический состав и механические свойства материалов, использованных для заварки экспериментальных ремонтных конструкций 38
2.2. Выбор формы и размеров экспериментальных образцов 40
2.3. Исследование выходных параметров источника питания 41
2.4. Тепловизионный анализ экспериментальных образцов 48
2.5. Металлографические исследования и механические испытания экспериментальных образцов 49
Выводы по разделу 50
Раздел 3. Разработка методики расчета допустимого давления в нефтепроводе при ремонте дефектов типа «потеря металла» 51
3.1. Математический и регрессионный анализ режимов заварки с учётом значимых факторов 51
3.2. Расчет зоны термического влияния дефектного участка ремонтной конструкции 64
3.2.1. Расчет эффективной тепловой мощности импульсного источника тепла 64
3.2.2. Определение зоны термического влияния ремонтного участка с учетом теплоотвода перекачиваемого продукта 68
3.3. Определение зоны температурного разупрочнения ремонтного участка 80
3.3.1. Математический и регрессионный анализ глубины зоны температурного разупрочнения ремонтного участка 80
3.3.2. Определение ширины зоны разупрочнения ремонтного участка 92
3.4. Определение допустимого давления в трубопроводе при ремонте дефектного участка 96
Выводы по разделу 101
Раздел 4. Разработка технологии ремонта дефектов типа «потеря металла» с использованием импульсных источников тепла с управляемой формой тока 102
4.1. Разработка рекомендации по расчету величины безопасных давлений в трубопроводе при ремонте дефектов типа «потеря металла» 102
4.2. Разработка технологии заварки дефектов 105
Выводы по разделу 108
Основные выводы по работе 109
Список литературы
- Анализ методов ремонта дефектов типа «потеря металла» магистральных нефтепроводов
- Выбор формы и размеров экспериментальных образцов
- Расчет эффективной тепловой мощности импульсного источника тепла
- Разработка технологии заварки дефектов
Введение к работе
Актуальность темы. Проблема восстановления работоспособности магистральных нефтепроводов всегда была актуальной. В настоящее время вследствие физического износа и естественного старения нефтепроводов, построенных в конце 60-х и начале 70-х годов, наблюдается значительное повышение количества их отказов. Причем большую часть повреждений составляют короткие местные дефекты типа «потеря металла», которые являются очагами зарождения магистральных трещин и разрушений трубопроводов. Поэтому выявление локальных дефектов стенки труб трубопроводов, оценка степени опасности и своевременное снижение напряженного состояния методами выборочного ремонта могут в значительной степени повысить и продлить их работоспособное состояние, снизить затраты и время ремонтных работ.
Самым простым и доступным способом выборочного ремонта нефтепроводов является заварка дефектных участков. Поэтому решение задач по оценке и назначению безопасных давлений при ремонте нефтепроводов без остановки перекачки продукта являются актуальными. Они могут решаться путем выявления закономерностей теплового разупрочнения металла стенки трубы, вызывающего значительные остаточные напряжения, за счет использования синергетических импульсно-дуговых процессов.
Существующие методы назначения безопасных давлений при ремонте длительно эксплуатирующихся нефтепроводов не дают возможности в полной мере определить величину напряженного состояния металла, подверженного ослабляющему воздействию дефекта в сочетании с тепловым разупрочнением ремонтируемого участка. В связи с этим являются актуальными научные исследования направленные на совершенствование методов и технологий восстановления исправного состояния трубопровода.
Состояние изученности вопросов темы. Исследованию вопросов оценки безопасных давлений, а также поведения металла под тепловой нагрузкой в процессе ремонта дефектных участков трубопровода под давлением посвящены работы большого числа ведущих российских и зарубежных ученых: А.Г. Гумерова, Р.С. Зайнуллина, В.Л. Березина, Е.С. Фолиаса, Г.П. Черепанова, В.В. Фролова, Н.Н. Рыкалина, Г.Л. Петрова, В.А. Кархина, а также исследований проводимых в ВНИИСТ, ИПТЭР.
Целью работы является исследование и разработка метода оценки допустимого давления в нефтепроводе при ремонте дефектов типа «потеря металла» без остановки перекачки с использованием импульсно-дуговых процессов.
Основные задачи исследования:
- определить влияние технологических режимов заварки на величину
зоны разупрочнения при ремонте дефектных участков нефтепровода
импульсно-дуговым способом;
- исследовать закономерности распределения тепла в дефектном
участке от действия точечного движущегося импульсного источника с
учетом отвода тепла транспортируемым продуктом;
- определить геометрические параметры зоны ослабленной импульсно-
дуговым нагревом, с учетом отбора тепла транспортируемым продуктом;
определить влияние размеров зоны ослабления ремонтируемого участка на величину предельного давления продукта в трубопроводе;
разработать рекомендации по технологии заварки дефектов типа «потеря металла» с использованием импульсных источников тепла с управляемой формой тока.
Объектами исследования являются дефектные участки стенки труб магистральных нефтепроводов.
Предметом исследования является работа дефектного участка стенки трубы, нагруженного внутренним давлением продукта под действием теплового разупрочнения импульсной дугой.
Научная новизна работы. На основании выполненных исследований получены следующие результаты:
Установлено влияние технологических режимов заварки дефектов на величину эффективной тепловой мощности импульсного источника, определяющая работоспособность ремонтируемого участка.
Установлены геометрические параметры зоны разупрочнения ремонтной конструкции от действия точечного движущегося импульсного источника тепла с учетом теплоотвода транспортируемым продуктом.
Предложен показатель ослабления ремонтируемого участка, который учитывает склонность стали к образованию трещин в результате температурного разупрочнения.
Разработана методика расчета величины допустимого давления в нефтепроводе при ремонте дефектного участка методом заварки с учетом разупрочнения от действия точечного движущегося импульсного источника тепла.
Достоверность и обоснованность результатов обеспечена путем проведения теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования базировались на теории механики разрушения, а также на теории сварочных процессов.
Для экспериментальных исследований использовали тепловизионный контроль ремонтного участка по ГОСТ 23483-79, металлографические исследования, методы определения механических свойств металла по ГОСТ 6996-66, а также электродинамические измерения выходных параметров импульсного источника сварочной дуги.
Связь с тематикой научно-исследовательских работ. Диссертационная работа выполнена в рамках целевой комплексной программы "НЕФТЬ и ГАЗ Западной Сибири", программы "Энергетическая стратегия России".
Практическая ценность. Результаты исследований рекомендуется использовать при ремонте дефектов стенки нефтепроводов типа «потеря металла». Рекомендуется использовать в курсах обучения студентов по специальностям: «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов, баз и хранилищ», «Оборудование и технология сварочного производства», а также на курсах ИПК и ПК для специалистов, работающих в области строительства нефтегазовых объектов, в том числе специалистов сварочного производства.
Личный вклад автора. Усовершенствована методика оценки допустимого давления в нефтепроводе при ремонте дефектов типа «потеря металла» без остановки перекачки с использованием импульсно-дуговых процессов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: VII и VIII научно - технической конференциях молодежи ОАО «АК «Транснефть»» (Тюмень, 2006 и 2007 г.); региональной научно-практической конференции (Тюмень 2006 г.); конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 2007 г.); Всероссийской научно-практической конференции (Тюмень, 2007 г.); расширенном заседании кафедры «Сооружение и ремонт нефтегазовых объектов» в 2008 г.
По результатам исследований опубликовано 10 печатных работ, получено 2 патента на полезную модель, в том числе одна в журнале, рекомендованном ВАК России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, общих выводов, приложения, списка литературы из 137 библиографических ссылок. Общий объём диссертации 124 страницы, в том числе 22 таблицы, 39 рисунков.
Анализ методов ремонта дефектов типа «потеря металла» магистральных нефтепроводов
Одной из главных задач при выборе метода ремонта дефектных участков магистральных нефтепроводов является обеспечение конструктивной надежности трубопровода с учетом минимальных трудовых и финансовых затрат на восстановление его полной работоспособности. Дифференцированный подход при выборе метода ремонтно-восстановительных работ, обеспечивающий рациональное сочетание капитального и выборочного ремонта, позволяет в значительной степени повысить экономическую и прочностную эффективность проведенного ремонта. Одним из приоритетных направлений в области разработки и совершенствования методов ремонта является возможность проведения восстановительных работ без остановки перекачки продукта.
Опыт проведения ремонтно-восстановительных работ показывает, что в настоящее время широко используются следующие методы ремонта магистральных нефтепроводов [9; 39; 40; 77; 102; 103; 108; 111; 112 и др.]: - вырезка дефектного участка; - установка ремонтной конструкции (муфты, патрубки); - шлифовка; - заварка.
Шлифовка применяется для ремонта дефектов типа «потеря металла» глубиной до 20 % толщины стенки труб. При использовании данного метода основной задачей является снижение концентрации напряжений в зоне дефекта и восстановление плавной формы поверхности. Однако применение шлифовки не позволяет компенсировать геометрические параметры поврежденного дефектом участка и восстановить его первоначальные прочностные свойства.
Вырезка дефектного участка является одним из самых распространенных методов ремонта. В этом случае участок трубы вырезают из нефтепровода и заменяют бездефектной «катушкой» или новым участком трубопровода. Реализация данного метода ограничивается теми участками трубопровода, где наблюдается высокая плотность скопления дефектов, устранение которых с использованием выборочного ремонта является экономически нецелесообразным.
При ремонте указанным методом одиночных и объединенных с незначительной габаритной площадью дефектов отчетливо проявляются следующие его существенные недостатки, а именно: - необходимость в остановке процесса транспортировки нефти на время проведения ремонтных работ, что приведет к экономическим потерям в результате недопоставки продукта потребителям (штраф); - необходимость опорожнения нефтепровода, что требует отвода нефти по технологическим трубопроводам в специальные котлованы или закачку ее в резервуары временного хранения, что экологически не безопасно, при этом в большинстве случаев после опорожнения трубопровода требуется последующая очистка грунта от нефтяных загрязнений и рекультивация прилегающей территории; - высокая трудоемкость технологического процесса.
Ремонт магистральных трубопроводов методом вырезки без остановки перекачки продукта может быть реализован путем врезки обводного участка в ремонтируемый нефтепровод. Применение указанной технологии, разработанной американской фирмой T.D.Williamson, целесообразно при ремонте протяженных участков трубопровода, в основном, при ликвидации аварийных ситуаций. Это связанно с высокой трудоемкостью сборочно-сварочных работ, применением дорогостоящего специализированного оборудования для врезки в ремонтируемый трубопровод, большие затраты на материалы для строительства обводного участка, необходимостью вварки трубопроводной арматуры, снижающей прочность нефтепровода.
Перечисленные выше обстоятельства не позволяют считать данный метод эффективным при ремонте одиночных и объединенных дефектов типа «потеря металла», незначительной глубины и протяженности.
Использование муфтовых конструкций для ремонта позволяет восстанавливать работоспособность трубопровода без остановки перекачки продукта (при давлении не более 2,5 МПа) при глубине дефекта до 70 - 90 % толщины стенки.
В зависимости от геометрии ремонтируемой поверхности трубы, а также вероятности разгерметизации трубы за счет роста наружного дефекта, используют приварные обжимные и необжимные муфты.
Практическое применение данной технологии выявило ряд серьезных недостатков, в частности: - низкое разгружающее действие, оказываемое на зону дефекта; - резкое увеличение концентраторов напряжения в зоне сварного шва из-за разной "жесткости" в районе муфтового и прилегающего участка трубопровода; [47] - низкая долговечность после разгерметизации трубы по дефекту ввиду высокой нагруженности сварных швов;
Выбор формы и размеров экспериментальных образцов
Для исследования процесса механизированной сварки с управляемой формой тока и возможности ее применения при ремонте дефектных участков нефтепровода использовали источник питания Invertec STT II компании Lincoln Electric, технические характеристики которого представлены в табл. 2.7. Данный источник питания хорошо себя зарекомендовал на заводах крупных автомобильных концернов США, а также при сварке коревого шва стыков трубопровода. Реализованный в источнике питания процесс STT (Surface Tension Transfer) представляет собой разновидность полуавтоматической сварки с периодическими короткими замыканиями. Отличительной особенностью данного процесса является перенос электродного металла за счет сил поверхностного натяжения, что обеспечивает возможность снизить и в широком диапазоне регулировать тепловложение в основной металл, уменьшить потери электродного металла на разбрызгивание, а также регулировать давление электрической дуги на область расплавленного металла. Кроме того, процесс STT обеспечивает минимальное содержание диффузионного водорода в металле шва, что существенно расширяет диапазон свариваемых сталей и снижает вероятность водородного растрескивания.
При сварке указанным методом перенос электродного металла в сварочную ванну осуществляется не за счет действия электродинамических сил, а под действием сил поверхностного натяжения расплавленного металла на поверхности капли. Реализация этого эффекта схематично представлена на рис. 2.2. Такой подход позволяет регулировать размеры сварочной ванны и, следовательно, зону термического влияния.
Согласно рис. 2.2 в импульсном процессе с управляемой формой тока можно выделить следующие характерные интервалы времени:
Т0—Т — базовый ток — на этом этапе действует базовый ток и происходит подготовка капли к моменту короткого замыкания, т.е. капля принимает форму сферы. Правильная сферическая форма благоприятна для плавного объединения капли со сварочной ванной;
Т—Т2 - формирование капли — переход капли в сварочную ванну, образование перемычки между ванной и электродной проволокой;
Т2-Тз - этап Пинч-эффекта. В этот момент источник прекращает плавное наращивание тока и резко снижает его до уровня порядка 5 А. Происходит образование шейки (рис. 2.3), т.к. рост электрического сопротивления этого участка проводника приводит к уменьшению поперечного сечения перемычки;
T4 - отделение капли происходит в момент Т4 при низком токе. Происходит мягкое отделение капли и её плавное соединение со сварочной ванной за счёт превосходящих сил поверхностного натяжения, действующих на каплю со стороны сварочной ванны;
Тэ-Тб - рост плазменного столба - непосредственно за отделением капли и прерыванием короткого замыкания между электродом и сварочной ванной на электрод подаётся высокий ток, вызывающий активизацию плавления электрода и поддерживающий длину дуги. Реактивные силы, действующие на электрод со стороны катода - сварочной ванны, -поджимают вверх начавшую формироваться каплю, удлиняя дугу и исключая возможность преждевременного возникновения короткого замыкания; Тб-Т7 - стабилизация - в этой фазе цикла ток дуги плавно снижается до базового значения.
Измерения и регистрацию амплитудного значения напряжения, силы сварочного тока и времени нарастания тока производили методом съема переменных электрических сигналов с использованием шунта, включенного в электрическую сварочную цепь. Метод исследований основан на преобразовании выходного сигнала, прошедшего через усилитель и делитель напряжения, в цифровую форму с обработкой данных в центральном процессоре. Затем производились количественное отображение графической формы электрических сигналов на откалиброванных осях. Регистрация технологических параметров при заварке ремонтных конструкций осуществлялись одновременно по двум каналам (по напряжению на дуге и силе сварочного тока) с частотой дискретности 10 кГц.
Регистрацию параметров заварки проводили с помощью мобильного регистратора технологических процессов МРС-01 фирмы ООО «ИТЦ Пром Комплект Инжиниринг». Обработку электрических сигналов осуществляли с помощью программного продукта Telma Registrator VI.2.2.
Установка обеспечивает стабилизацию скорости и направления перемещения полуавтомата, а также строгую фиксацию угла отклонения полуавтомата от вертикали.
Установка для исследования параметров полуавтоматической сварки в среде защитных газов состоит из самоходной тележки, пульта управления скоростью движения тележки, штанги, суппортов для перемещения штанги в горизонтальном и вертикальном направлениях, приспособления для крепления полуавтомата (схема приспособления представлена на рис. 2.5), зажима для фиксации сварочных шлангов и полукруглой шкалы для определения угла отклонения полуавтомата от вертикали.
Жесткое крепление полуавтомата на штанге посредством прижима, наличие полукруглой шкалы для определения угла отклонения полуавтомата от вертикали и зажим для фиксации шлангов позволяют стабилизировать скорость и направление перемещения полуавтомата, а также необходимый угол наклона полуавтомата. При этом исключалось влияние квалификации сварщика на качество сварного соединения.
Техника проведения эксперимента по исследованию режимов полуавтоматической сварки состоит в следующем. Перед экспериментом полуавтомат 7 устанавливают в прижим 11, причем фиксирующий болт 13 должен быть ослаблен, а наружная створка 12 открыта.
Расчет эффективной тепловой мощности импульсного источника тепла
Однако при ремонте необходимо учитывать технологические особенности процесса восстановления работоспособности дефектного участка стенки нефтепровода методом механизированной сварки с управляемой формой тока. По результатам собственных исследований установлено, что при значении пикового тока в диапазоне до 230 А, а базового тока - до 50 А, наблюдается нестабильное расплавление сварочной проволоки, а при их увеличении свыше 300 - повышенная глубина хвостовой части сварочной ванны (по результатам макроанализа) и высокая степень разбрызгивания металла. Повышение базового тока свыше 60 А приводило к повышению ширины наплавляемых слоев и, как следствие, увеличению зоны разупрочнения.
Увеличение параметра Tailout, который характеризует скорость нарастания тока, свыше 6 по условной шкале, способствовало крупнокапельному переносу расплавленного металла, что, в свою очередь, приводило к повышению тепловой мощности импульсной дуги, а также к увеличению высоты наплавленного металла при заварке дефектного участка стенки нефтепровода. При значении параметра Tailout 0 наблюдался не стабильный процесс горения сварочной дуги и повышенное разбрызгивание расплавленного металла, что, свою очередь, приводит к неравномерности геометрических размеров наплавленного металла.
На рис. 3.3 представлена экспериментальная зависимость высоты усиления ремонтной конструкции от величины заднего фронта импульса тока (Tailout) в рабочем диапазоне значений пикового и базового тока (1б = 57 А, /„ = 260 A, v = 4 мм/с). Из графика видно, что при увеличении данного параметра в диапазоне от 0 до 10 (по условной шкале) наблюдается увеличение высоты наплавленного металла на 40%.
Таким образом, регулирование эффективной тепловой мощности сварочной дуги при ремонте дефектного участка стенки нефтепровода методом заварки с использованием источника с управляемой формой тока можно осуществлять не только базовым и пиковым током, но и изменением величины заднего фронта импульса тока (Tailout). При этом, варьируя данные параметры в рекомендуемых рабочих диапазонах, можно добиться изменения эффективной тепловой мощности сварочной дуги от 0,8 до 1,3 кВт.
Для построения математической модели распространения температурного поля от импульсного источника тепла в зоне дефектного участка стенки нефтепровода необходимо учитывать ряд конструктивных и технологических особенностей: - поверхность стенки нефтепровода не имеет граничных краев по ширине и длине, а ограничивается только толщиной стенки трубы (z = 0, z = s), что дает возможность рассматривать ее как бесконечный плоский слой; - тепловыделение от импульсного источника тепла распространяется по толщине стенки трубопровода не равномерно, что связано с высокой степенью теплоотвода от внутренней поверхности стенки трубы транспортируемым продуктом; - так как стенка трубы ограничена двумя параллельными плоскостями (z = 0, z = s), необходимо учитывать отражение тепла от этих плоскостей; - импульсный источник тепла заглублен на величину выборки дефекта.
С учетом вышеизложенного за основу приняли схему подвижного точечного источника в бесконечном плоском слое, температуру в различных точках которого можно определить по формуле [65]: где Kn - модифицированная функция Бесселя второго рода нулевого порядка; X - коэффициент теплопроводности металла стенки трубопровода, Вт/(м-С); г - пространственный радиус-вектор до рассматриваемой точки в декартовой системе координат, м; s — толщина стенки трубопровода, м; v - скорость перемещения источника тепла, м/с; F0(r,z) — функция, обуславливающая степень повышения температуры в плоском слое по сравнению с полубесконечным телом; а — коэффициент температуропроводности, м /с. Пространственный радиус-вектор определяли из выражения: r = j(xf + (y-zy (3.23) где х, у — пространственные координаты рассматриваемой точки в подвижной декартовой системе, м (рис. 3.5); и х пространственные координаты в декартовой системе подвижного точечного источника, отстающего от начала подвижной системы координат, м.
Для выполнения расчетов принимали 100 фиктивных источников, что позволяет получать результаты с высокой точностью ( 0,001 С).
Коэффициент температуропроводности определяли из выражения: а = — (3.25) ср где ср — объемная теплоемкость металла стенки трубопровода, Дж/(м3-С).
Уравнение (3.22) описывает распространение теплового поля точечного движущегося источника в подвижной системе координат без учета теплооотвода в окружающею среду при квазистационарном (t— оо) состоянии (температурное поле не изменяется со временем).
Для учета влияния теплоотвода перекачиваемым продуктом от внутренней поверхности стенки трубы на глубине z = s воспользовались законом Ньютона с учетом граничного условия 3-го рода [51; 115; 131]: д = а(Тх-Тж) з (3.26) где а - коэффициент теплоотвода перекачиваемым продуктом с внутренней поверхностью нефтепровода, Вт/(м2-С); Ts — температура на граничной внутренней поверхности нефтепровода и транспортируемого продукта, С; Тж - температура транспортируемого продукта, С.
Разработка технологии заварки дефектов
Предложенная методика расчета безопасных давлений в трубопроводе может быть использована с учетом следующих ограничений: 1) минимальная остаточная толщина стенки трубы должна быть не менее 5 мм; 2) глубина дефекта не должна превышать 70 % толщины стенки трубы при максимальных линейных размерах дефекта не более 3s; 3) глубина дефекта не должна превышать 30 % толщины стенки трубы при максимальной площади D-s; 4) минимальное расстояние между соседними дефектами не должно превышать 4s.
Структурная схема оценки безопасных давлений при ремонте дефектов типа «потеря металла» с использованием импульсно-дуговых процессов представлена на рис. 4.1.
Исходными данными для расчетов являются следующие показатели:
1. физико-механические свойства материала трубы: пределы прочности ств и текучести стали Со,2, коэффициент теплоотвода перекачиваемым продуктом с внутренней поверхности нефтепровода а, эквивалентное содержание углерода в стали Сэкв, коэффициент деформационного упрочнения стали т;
2. условия эксплуатации трубопровода: срок эксплуатации трубопровода t, коэффициенты, учитывающие условия работы трубопровода mh надежность по материалу к/, по назначению трубопровода к2, по нагрузке п2, коэффициент, учитывающий опасность последствия разрушения п - геометрические параметры трубопровода и дефектного участка: наружный диметр трубопровода D, толщина стенки s, глубина дефекта И, длина дефекта /;
3. технологические режимы импульсно-дуговой заварки: величина базового 1б и пикового 1П тока, длительность заднего фронта импульса тока (Tailout) ТІ, скорость перемещения импульсного источника тепла и, скорость подачи электродной проволоки г п, расход углекислого газа Dr.
На первом этапе для оценки безопасного давления при ремонте дефектного участка стенки трубопровода необходимо определить эффективную тепловую мощность сварочной дуги по формуле (3.21) или по графикам (рис. 3.2); при этом ее значение должно находиться в пределах 0,8- 1,3 кВт.
На основании принятой величины эффективной тепловой мощности сварочной дуги рассчитываются геометрические размеры зоны разупрочнения. Глубина разупрочнения zKp определяется по графикам (рис. 3.15 - 3.17) или по формуле (3.44). Значение zKp не должно выходить за пределы 3,5 мм при ремонте дефектного участка с остаточной толщиной стенки 5 мм, что связано с потерей несущей способности остаточного слоя под зоной разупрочнения. Поэтому при назначении технологических режимов заварки необходимо учитывать значение коэффициента теплоотвода а. Радиус зоны разупрочнения укр определяется по графикам (рис. 3.18) или по формуле (3.48).
Для оценки коэффициента ослабления косл [формула (3.52)] в зависимости от геометрических размеров зоны разупрочнения, необходимо определить относительную ширину ть по формуле (3.53) и относительную глубину т: по формуле (3.54).
Следующим этапом расчета является определение коэффициента эксплуатации кэкс (формула [3.50]) согласно принятым значениям по СНиП 2.05.06-85 и коэффициента старения стали Ks (формула [3.51]) в зависимости от срока службы трубопровода и эквивалента углерода стали.
Разрушающее окружное напряжение 7Р рассчитывается по формуле (1.17) в зависимости от площади дефекта в продольном сечении трубы и площади сечения до появления дефекта, а также от значения коэффициента Фолиаса (1.18), который характеризует концентрацию напряжений в зоне дефекта. Геометрические размеры дефекта должны отвечать требованиям согласно РД 23.040.00-КТН-090-07.
По найденным значениям коэффициентов и величины разрушающего окружного напряжения по формуле (3.49) определяется максимальное допустимое давление при ремонте дефектного участка стенки трубы.
Перед проведением ремонтных работ необходимо выполнить ряд подготовительных мероприятий, которые включают в себя разметку зоны выборки, выполнение выборки металла, ультразвуковой контроль остаточной толщины стенки трубы и капиллярный контроль для выявления поверхностных трещин.
Выборку необходимо производить фрезерованием либо шлифованием с удалением продуктов коррозии на величину не менее 1 мм. При этом выборка должна иметь форму и размеры согласно рис. 2.1.
Заварка ремонтной конструкции должна включать выполнение наплавочного слоя, заполняющих, контурного шва и облицовочного слоя (рис. 4.2). Заварку необходимо выполнять методом «на спуск» не менее, чем в два слоя параллельными валиками, ширина которых не должна превышать 10 мм в целях уменьшения тепловложения в металл.
Для уравновешивания сварочных деформаций каждый последующий слой ремонтного шва необходимо накладывать перпендикулярно направлению предыдущего слоя (рис. 4.3). При этом каждый последующий слой будет вызывать деформации, обратные тем, которые возникли при наложении предыдущего слоя.
Похожие диссертации на Разработка методики оценки величины максимального давления при ремонте нефтепроводов методом заварки с управляемой формой тока
