Спосіб монтажу підсилюючої муфти на дефектний стик діючого трубопроводу

1. Спосіб монтажу підсилюючої муфти на дефектний стик діючого трубопроводу, який включає установку технологічних кілець, які приварюють до трубопроводу з частковим проплавленням його стінки, і розрізної муфти, виготовленої із двох частин і розміщеної на кільцях, заповнення порожнини між трубою і муфтою газонепроникливою 36426 стиком, оскільки перевищення шва перешкоджає щільному приляганню муфти до труби. Крім того, міжшаровий просвіт не дозволяє ефективно розвантажувати стінку труби при підвищенні внутрішнього тиску і сприяє розвитку корозійних процесів в міжтрубній порожнині, В основу винаходу поставлена задача розробити такий спосіб монтажу підсилюючої муфти на дефектні стики трубопроводу за допомогою нової послідовності технологічних операцій, який забезпечить безпечні умови зварювання і надійну герметизацію міжтрубного простору, а також сумісне і рівномірне навантаження муфти трубопроводу. Ця задача вирішується тим, що у відомому способі монтажу посилюючої муфти на трубопроводі, який включає встановлення технологічних кілець, які приварюють до трубопроводу, з частковим проплавленням його стінки, і розрізної муфти, виконаної із двох частин, розташованих на кільцях, заповнення порожнини між трубою і муфтою газонепроникливою самотвердіючою масою, з двох сторін дефектного стику трубопроводу встановлюють по два технологічних кільця із зазором між ними. Розрізну муфту збирають на технологічних кільцях і приварюють до них кутовими швами, розташованими від зовнішніх торців кілець на відстані (0,3-0,5) товщин стінки кілець, при цьому самотвердіючу масу подають в порожнину, утворену дефектним стиком і муфтою. Розрізну муфту виготовляють із добре зварюваної сталі меншої міцності ніж метал трубопроводу, товщина листа якої дорівнює 0,56t1·К, де t1 товщина стінки труби, К- співвідношення границь міцності металу труби і муфти. Товщину стінки технологічних кілець вибирають рівною (0,5-1,0) товщини стінки труби. Спосіб пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показано трубопровід у з'єднанні з конструктивними елементами. На фіг. 2 - розріз АА фіг. 1. На фіг. З - розріз Б-Б фіг. 1. На фіг. 4 розріз В-В фіг. 1. На фіг. 5 показані зварні з'єднання технологічних елементів на трубі. За результатами внутрішньотрубної діагностики виявляється монтажний стик трубопроводу з недопустимими за нормативними вимогами дефектами. Дефектний стик і примикаючі до нього ділянки трубопроводу 1 шириною 250-300 мм зачищають від ізоляційного покриття, іржі і бруду. З двох сторін стику 2 щільно встановлюють по два технологічних кільця 3 і 4 з визначеним зазором (0,4-0,6) t1 між ними. Товщина стінки технологічних кілець 3 вибирається із умови t2=(0,5-1,0) t1, яка забезпечує потрібний опір зрізу кільцевих швів при мінімальній витраті металу на технологічні кільця, де t1 - товщина стінки трубопроводу. При цьому, якщо t1£12 мм, приймається максимальне граничне значення коефіцієнта, в іншому випадку (t1>12 мм) - мінімальне. Мінімальна ширина кілець повинна бути не менше 100 мм (за вимогами СніП і ВСН до взаємного розміщення несних зварних з'єднань). Кожне кільце 4 складається із двох частин, які зварюються між собою поздовжніми швами 5 на залишкових металевих підкладках 6, не торкаючись стінки трубопроводу 1. Після чого виконують зварювання кільцевих напустково-стикових з'єд нань 7 з регулюванням глибини проплавлення стінки трубопроводу 1, для чого на краю технологічних кілець виконують зрізи під кутом 10-15° і встановлюють зазор між ними, рівний (0,4-0,6) t1 (товщина стінки трубопроводу), але не менше 6 мм. Далі в заводських умовах виготовляють розрізну муфту 8 методом вальцювання оболонки із листа добре зварюваної сталі із внутрішнім діаметром, рівним зовнішньому діаметру технологічних кілець, і подальшим розрізанням її на дві частини продовж твірної. Товщина стінки розрізної муфти 8 вибирається за умов компенсації зниження міцності монтажного зварного стику трубопроводу, викликаного такими дефектами: непровари у шві до 20% його висоти, значна протяжність пор і шлакових вкраплень по периметру шва. Приймаючи як крайній випадок ослаблення стику на 20% і вводячи коефіцієнт запасу міцності - 2, необхідно компенсувати умовне зменшення товщини стінки труби на 40%. Таким чином, товщина стінки муфти повинна дорівнювати t3=0,4t1·К, де К - співвідношення границь міцності металу труби і муфти. Враховуючи, що поздовжні напруги, які діють в трубопроводі, повинні передаватися на розрізну муфту 8 через кутові шви (розрахунковий переріз яких проходить по бісектральній площині), необхідно розраховану товщину стінки муфти (t3) збільшити в 1,4 рази. В кінцевому вигляді t3=0,4t1·К·1,4=0,56t1·К Довжина розрізної муфти 8 вибирається таким чином, щоб торці її були розташовані від крайок технологічних кілець на відстані (0,3-0,5)t2. При цьому забезпечується демпфіруючий ефект і сприятливий розподіл напруг в місцях переходу від більш жорсткої дільниці (посиленого кільцями і муфтою) до менш жорсткої (трубопроводу) при циклічному характері навантаження внутрішнім тиском. Крім того, розміщення у цих місцях кутових швів 13 дозволяє підвищити ступінь обтискання технологічних кілець 3 на трубопроводі за рахунок усадки металу швів, що позитивно позначається на демпфіруючому ефекті виступаючої гільзи технологічного кільця 3 і опору зрізу напустково-стикового з'єднання 12 при дії розтягуючих поздовжніх напруг в трубопроводі. Розрізну муфту 8 встановлюють на технологічні кільця 3 і 4 і зварюють поздовжніми швами з повним проваром. Ділянку поздовжнього шва, розміщеного над стиком трубопроводу, виконують на залишковій металічній підкладці 9 товщиною 2-3 мм. Після цього зварюють муфту 8 з технологічними кільцями 3 кутовими швами 10. З метою попередження корозії в утворену міжтрубну порожнину закачують клейову композицію через штуцер 11, розміщений в нижній частині муфти. Штуцер 11 у верхній частині муфти необхідний тільки для манометра, якщо необхідно створити якийсь тиск в указаній порожнині. В іншому разі у цьому місці висвердлюється просто отвір для виходу повітря при заповненні клейової композиції. Розрізну муфту 8 зварюють поздовжніми швами з використанням теплоізолюючої прокладки 12 із склотканини. Після заповнення порожнини, не очікуючи повної полімеризації клею, виконують локальне підігрівання муфти навколо штуцера до 80-100°С і зрізають його механічним способом. 2 36426 Приклад реалізації способу В результаті внутрішньої діагностики магістральних газопроводів ДУ 1400х18 мм із сталі марки Х70 виявлено дефектний стик з непроваром по висоті шва до 20% і протяжністю 0,2 периметра. За нормативними вимогами, вказаний стик необхідно вирізати з наступною заміною котушки при повному звільненні і продуванні газопроводу 1. Оскільки газопровід 1 неможливо було вивести із експлуатації, було прийнято рішення підсилити дефектний стик муфтою 8, встановленою за наведеним способом на трубопроводі під тиском 3,9 МПа. З кільцевого стику і примикаючих ділянок на ширині 250-300 мм була знята ізоляція і поверхня труби зачищена від продуктів корозії. Із сталі марки 09Г2С з товщиною стінки 10 мм виготовлено 8 напівкілець шириною 100 мм, які були встановлені попарно з двох сторін стику трубопроводу за допомогою центратора щільно до труби. Напівоболонки технологічних кілець зварювались між собою поздовжніми швами на залишеній підкладці, не торкаючись стінки труби. Зазор між кільцями становив 8-12 мм, який забезпечував необхідну площу сплавлення зі стінкою труби і безпечність під час зварювання напустково-стикового кільцевого з'єднання на трубопроводі під тиском. Зварювання кільцевих швів виконувалось з неповним заповненням розробки (без підсилення). Потім на технологічні кільця встановлювалась розрізна муфта 8 із сталі 09Г2С (яка добре зварюється) з товщиною стінки 14 мм, розрахованій за формулою: t3=0,56t1·К·1,4, де К - співвідношення границь міцності металу труби із сталі марки Х70, рівної 70 кгс/мм2 і муфти із сталі 09Г2С, рівної 50кгс/мм2; t1 - товщина стінки труби, яка дорівнює 18 мм. Довжина муфти 8 вибрана 360 мм, що забезпечило розташування кутових швів з'єднання муфти з кільцями на відстань від зовнішнього краю 50 мм. Муфта встановлювалась на технологічні кільця 3 і 4 за допомогою кріпильних з'єднань, які дозволили щільно обтиснути напівоболонки на кільцях і виконувати зварювання штучними електродами типу Е50А поздовжніх швів з повним проваром в розробці, без сплавлення з технологічними кільцями (за рахунок прокладки 12 із склотканини товщиною 0,5 мм). Потім виконували зварювання кутових швів з'єднання муфти 8 з кільцями. В утворену дефектним стиком і муфтою порожнину, через отвір у нижній частині муфти, закачували клейову композицію на основі епоксидної смоли. Повітря із порожнини виводилося через отвір у верхній напівмуфті. Для того, щоб прискорити полімеризацію клею, застосовували підігрівання газополум'яним способом поверхні муфти до температури 80100°С протягом години. Результати експериментальної перевірки показали, що спосіб забезпечує безпечне виконання зварювання на трубопроводі під тиском і герметизацію трубопроводу. Фіг. 1 3 36426 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 Фіг. 5 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4