Спосіб неруйнівного контролю якості робіт при муфтовому ремонті трубопроводів

Спосіб неруйнівного контролю якості робіт при муфтовому ремонті трубопроводів, що полягає в оперативному вимірі параметрів трубопроводу й муфти, що дозволяють розрахувати й створити в підмуфтовому просторі оптимальний тиск маси, яка самотвердіє, який відрізняється тим, що спочатку визначають товщини стінки труби й стінки муфти, а під час запресовування маси, яка самотвердіє, у підмуфтовий простір, вимірюють кільцеві механічні напруження в трубі на ділянці трубопроводу без муфти й кільцеві механічні напруження в стінці муфти й обчислюють значення їхнього відношення, а запресовування маси, яка самотвердіє, у підмуфтовий простір продовжують до моменту виконання умови Винахід відноситься до техніки ремонту трубопровідного транспорту, переважно магістральних трубопроводів високого тиску. При тривалій експлуатації трубопроводів може виникнути необхідність відновлення несучої здатності труби, що має механіко-корозійні (у тому числі й наскрізні) ушкодження, посилення дефектних кільцевих стиків, а також необхідність перекладу ділянок діючих трубопроводів у більш високу категорію. Це досягається шляхом підвищення міцності трубопроводів або їхніх ділянок за допомогою установки бандажів або ремонтних муфт. На діючих трубопроводах велике поширення одержав спосіб підвищення міцності труби за допомогою муфт із наповненням (патенти РФ 2314453, 2104439, 2134373, 2191317, 2213289 й ін.). Муфти з наповненням є ремонтними конструкціями довгострокової експлуатації. У загальному випадку, вони мають вигляд твердої металевої оболонки, герметично встановленої із зовнішньої сторони посилюваної ділянки трубопроводу. Най частіше тверду оболонку складають із двох напівмуфт, які зварюють між собою поздовжніми швами, або скріплюють іншими відомими способами. Простір між трубопроводом й оболонкою (підмуфтовий простір) заповнюють під тиском спеціальною речовиною. У більшості випадків використовують клейову масу, яка самотвердіє, на епоксидній або поліуретановій основі. При збільшенні міцності трубопроводу або його ділянки за допомогою зварених муфт із наповненням, досягається зниження як кільцевих, так і поздовжніх напружень у трубі. Поздовжні напруження в трубопроводі знижуються за рахунок зварювання елементів муфт із трубопроводом, а також за рахунок адгезії компаунда до елементів труби й муфти. Ефективність посилення трубопроводу муфтою з наповненням прийнято оцінювати ступенем зниження кільцевих напружень у стінці труби, яка ремонтується, які описуються рівнянням, отриманим на підставі простих математичних викладень: pУ ження розтягання в стінці муфти, - товщина стінки муфти. (19) UA (11) 92125 (13) стінки труби, - товщина C2 , де 0У - вимірювані кіль0У 0У цеві механічні напруження розтягання в стінці труби, рУ - вимірювані кільцеві механічні напру 3 Тp Рy 2 РМ 92125 1 Рy 2 РМ Рp (1) , М 1 Т де Pp - робочий тиск усередині трубопроводу, Т0 p Pу - тиск у трубопроводі під час заповнення речовиною підмуфтового простору, Р М - тиск речовини в підмуфтовому просторі, Т0 - кільцеві напруження розтягання в стінці труби без муфти при робочому тиску Pp ; Тр - кільцеві напруження розтягання в стінці труби із установленою муфтою, Т - товщина стінки труби, М - товщина стінки муфти. З виразу (1) видно, що розподіл напружень між посилюваною трубою й муфтою, а, отже, і ефективність муфтового ремонту, залежать від тиску в трубопроводі під час заповнення речовиною підмуфтового простору, тиску в підмуфтовому просторі й відношення товщин стінок труби й муфти. При цьому оптимальне значення тиску в підмуфтовому просторі дорівнює половині тиску усередині трубопроводу на момент заповнення муфти, тобто, PМ on 0,5 Pу , (2) де PМ on - оптимальний тиск речовини в підмуфовому просторі. Даний тиск у підмуфтовому просторі забезпечує постійний розподіл навантаження між трубою й муфтою, що не залежить від зміни робочого тиску в трубопроводі. Контроль правильності запресовування у підмуфтовий простір маси, яка самотвердіє, гарантує якісне виконання муфтового ремонту в цілому. Відомий спосіб контролю якості робіт при виконанні муфтового ремонту підводного переходу трубопроводу (патент РФ 2251047). Після установки муфти й герметизації її торців, у підмуфтовий простір через нижній патрубок подають композиційний матеріал на основі епоксидної смоли. Заповнення підмуфтового простору контролюють по появі композиційного матеріалу на верхніх патрубках. Після цього патрубки закривають, а процес заповнення припиняють. Даний спосіб контролю процесу заповнення не виключає порожнечі в підмуфтовому просторі. Крім того, ремонт проводиться за умови зниження тиску в трубопроводі на 30%. Відомий спосіб контролю якості робіт при виконанні муфтового ремонту підводного переходу трубопроводу (патент РФ 2287105). Після установки муфти й герметизації її торців, проводять пневматичні випробування з метою контролю герметичності підмуфтового простору. Після цього в підмуфтовий простір через нижній патрубок подають цемент. Заповнення підмуфтового простору контролюють по появі цементу на верхніх патрубках. Після цього верхні патрубки закривають, а тиск цементу в підмуфтовому просторі збільшують до 2,0МПа, після чого обладнання для заливання 4 демонтують. Якість робіт контролюють за значенням тиску цементу без прив'язки до тиску усередині трубопроводу, що в більшості випадків не забезпечує рівномірний розподіл навантаження між трубою, яка ремонтується й муфтою. Відомий спосіб контролю якості робіт при виконанні муфтового ремонту трубопроводу (патент РФ 2097646). У трубопроводі скидають тиск до заданого значення, після чого на ділянку, яка ремонтується встановлюють муфту. Порожнечі між трубою й муфтою в місцях нещільного прилягання заповнюють речовиною, яка швидко твердіє. Від значення тиску в трубопроводі під час проведення робіт залежить ступінь розвантаження труби. Для реалізації способу необхідний вимір і можливість керуванням тиском продукту, що транспортується. Відомий спосіб контролю якості робіт при ремонті протяжних ділянок трубопроводу (патент РФ 2352855), що є найближчим аналогом винаходу, що заявляється. Ремонт здійснюють за допомогою багатосекційної муфти. Заповнення підмуфтового простору починають із крайніх секцій, поступово збільшуючи тиск маси, яка самотвердіє. Якість робіт визначається вибором тиску запресовування у під муфтовий простір маси, яка самотвердіє, який задають виходячи з даних про тиск у трубопроводі, який ремонтується. Тиск вимірюють за допомогою манометрів. Разом з тим, у ряді випадків, точне значення тиску усередині трубопроводу під час проведення робіт може бути невідомо. Така ситуація може виникнути при ремонті ділянок складної розгалуженої системи поставки продукту. Без об'єктивних даних про тиск усередині трубопроводу спосіб не дозволяє вибрати оптимальний режим запресовування у підмуфтовий простір маси, яка самотвердіє. В основу винаходу покладене завдання підвищення якості ремонту діючого трубопроводу за рахунок запресовування у підмуфтовий простір маси, яка самотвердіє, під тиском, вибір якого здійснюють на основі оперативного контролю співвідношення значень механічних напружень у трубі й муфті. Це дозволить домогтися заданого розподілу навантаження між трубопроводом і муфтою при будь-яких значеннях тиску в трубопроводі. Завдання, покладене в основу винаходу, вирішується за рахунок того, що в способі неруйнівного контролю якості робіт при муфтовому ремонті трубопроводів, що полягає в оперативному вимірі параметрів трубопроводу й муфти, що дозволяє розрахувати й створити в підмуфтовому просторі оптимальний тиск маси, яка самотвердіє, відповідно до винаходу, спочатку визначають товщини стінки труби й стінки муфти, а під час запресовування у підмуфтовий простір маси, яка самотвердіє, вимірюють кільцеві механічні напруження в трубі на ділянці трубопроводу без муфти і кільцеві механічні напруження в стінці муфти й обчислюють значення їхніх відношень, а запресовування у підмуфтовий простір маси, яка самотвердіє, продовжують до моменту виконання умови МpУ Т , де Т0У - вимірювані кільцеві Т 0У Т М механічні напруження розтягання в стінці труби, 5 92125 МрУ - вимірювані кільцеві механічні напруження розтягання в стінці муфти, Т - товщина стінки труби, М - товщина стінки муфти. Запропонований спосіб ґрунтується на наступних міркуваннях. У трубі, не посиленою муфтою з наповненням, діють кільцеві напруження, у загальному випадку визначені виразом: Р р Dвнутр (3) , Т0 2 Т де Dвнутр - внутрішній діаметр труби. При цьому кільцеві напруження Мр в оболо нці муфти визначаються виразом: Рр Р у 2 РМ Dвнутр (4) Мр 2 Т М Нехай муфта встановлюється при деякому невідомому тиску в трубопроводі Р у . У цьому випадку, у трубі на ділянці без муфти, будуть діяти кільцеві напруження Р У D внутр (5) , Т 0У 2 Т де Т0У - механічні кільцеві напруження в трубі на ділянці без муфти, що перебуває під тиском Р у . Напруження в стінці муфти при цьому будуть визначатися виразом: РМ Dвнутр (6) , МрУ Т М де МрУ - механічні кільцеві напруження в стінці муфти, заповненою масою, яка самотвердіє, під Р М тиском. Якщо маса, яка самотвердіє, буде запресована в підмуфтовий простір під оптимальним тиском, визначеним виразом (2), то вираз (6) приводиться до виду: Р У Dвнутр (7) . МрУ 2 Т М При цьому відношення значення кільцевих напружень у стінці муфти до значення кільцевих напружень у стінці труби поза зоною установки муфти, буде визначатися виразом: МpУ Т (8) . Т 0У Т М Отже, можливо, вимірюючи в процесі накачування у підмуфтовий простір маси, яка самотвердіє, механічні напруження в стінці муфти й труби поза зоною установки муфти, попередньо визначивши товщини стінок труби й муфти, забезпечити оптимальні режими запресовування маси. При цьому відпадає необхідність в інформації про внутрішній тиск трубопроводу, який ремонтується. Спосіб здійснюють у такий спосіб. Безпосередньо перед початком запресовування у підмуфто 6 вий простір маси, яка самотвердіє, визначають товщини стінок труби й муфти. Інформація може бути отримана з техдокументації на трубопровід і ремонтну конструкцію, або в результаті вимірів за допомогою товщиномера (наприклад, ультразвукового). Після цього, вимірюючи кільцеві механічні напруження в стінках труби й муфти, починають запресовування у підмуфтовий простір маси, яка самотвердіє. Виміри кільцевих механічних напружень у трубі роблять на певній відстані від муфти, для виключення впливу ремонтної конструкції на точність виміру. Виміри кільцевих механічних напружень у стінці муфти роблять переважно в центральній частині оболонки, для зниження впливу на точність виміру напружень, створюваних ущільнювачами на торцях муфти. Далі, обчислюють відношення МpУ , де Т 0У - вимірювані Т 0У кільцеві механічні напруження розтягання в стінці труби, МрУ - вимірювані кільцеві механічні напруження розтягання в стінці муфти, і порівнюють отриманий результат з раніше розрахованим знаТ ченням , Т - товщина стінки труби, М Т М - товщина стінки муфти. Запресовування у підмуфтовий простір маси, яка самотвердіє, здійснюють до виконання умови МpУ Т . Після цьоТ 0У Т М го отвір для запресовування закривають, а нагнітаюче устаткування відключають. Спосіб пояснюється малюнком, Фіг., на якому представлена функціональна схема пристрою, що реалізує запропонований спосіб. Де: 1 - трубопровід, 2 - муфта, 3 - маса, яка самотвердіє, 4 - нагнітач, 5 - вимірники кільцевих механічних напружень, 6 - схема розподілу, 7 - граничний пристрій. Пристрій дозволяє автоматизувати застосування пропонованого способу й працює в такий спосіб. Після включення нагнітача 4, сигнали з вимірників кільцевих механічних напружень 5, що несуть інформацію про значення Т 0У й МpУ , надходять на входи схеми розподілу 6, у якій виробляється обчислення відношення МpУ . На Т 0У граничному пристрої 7 проводиться порівняння МpУ Т й . У випадку рівності Т М Т 0У значень, на виході граничного пристрою 7 формується сигнал, що подається на керуючий вхід нагнітача, відключаючи подачу маси, яка самотвердіє, у підмуфтовий простір. Використання пропонованого способу дозволить підвищити якість ремонту трубопроводів, забезпечивши прогнозоване підвищення міцності трубопроводу. значень Комп’ютерна верстка М. Ломалова Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601