способ ремонта локальных повреждений трубопроводов

Формула изобретения

Способ ремонта локальных повреждений трубопровода, транспортирующего пар, паровой конденсат или горячую воду, путем установки на поврежденный участок трубопровода двух металлических цилиндрических полуоболочек, повторяющих радиус поврежденной трубы, стягивания их и заполнения быстротвердеющим герметиком пространства между полуоболочками и трубой, отличающийся тем, что в качестве полуоболочек устанавливают две полумуфты, имеющая каждая кольцевые канавки по торцам размером не менее 3х3 мм, кольцевую центральную проточку глубиной не менее 3 мм и шириной на 20 мм более размера повреждения трубы и два штуцера, один из которых соединен с центральной проточкой, а другой с кольцевой канавкой на торце, совмещают место локального повреждения трубы с одним из центральных штуцеров, выдерживают время, необходимое для прогрева полумуфт до температуры трубопровода, заполняют термоотверждаемым герметиком кольцевые канавки через торцевые штуцеры, выдерживают время, необходимое для отверждения герметика, локализуя зону повреждения, а затем через центральный штуцер под давлением выше давления транспортируемого продукта в зону повреждения нагнетают рассчитанное количество термоотверждаемого герметика, необходимое для полного заполнения локализованного пространства между полумуфтами и поврежденной трубой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ремонта действующих трубопроводов, транспортирующих пар, паровой конденсат или горячую воду, и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности, на атомных и тепловых электростанциях, котельных и других потребителей и производителей пара, парового конденсата и горячей воды.

Повреждение трубопроводов, несущих пар, паровой конденсат и горячую воду, явление частое. Это вызвано постоянным воздействием на трубопровод коррозии, различных напряжений, возникающих при выполнении сварочно-монтажных работ, изменениями в несущих конструкциях трубопровода, а также механическими повреждениями в процессе эксплуатации трубопровода. Повреждение трубопроводов приводит к большим энергетическим и финансовым потерям, нарушениям технологических процессов и часто приводит к аварийным ситуациям.

Наиболее распространенные способы ремонта поврежденных трубопроводов осуществляются при остановке подачи пара, парового конденсата или горячей воды или при значительном снижении температуры и давления их транспортирования.

Перед авторами изобретения стояла задача восстановления конструктивной прочности и несущей способности трубопровода, транспортирующего пар, паровой конденсат или горячую воду, имеющего локальные повреждения в виде трещин, свищей, коррозионных кратеров и механических повреждений, в результате которых образовалось утоньшение стенки трубопровода, без остановки подачи транспортируемого продукта.

Необходимо было разработать такой способ ремонта, который позволял бы осуществлять срочный ремонт действующего трубопровода в местах их локальных повреждений без остановки подачи и снижения рабочих параметров проводимого по трубопроводу пара, парового конденсата, горячей воды с температурой от 90^oС до 250^oС и при давлении до 4,0 МПа (40 кгс/см²).

Известен способ ремонта локальных повреждений трубопроводов путем наложения на повреждение (продольные или поперечные трещины) металлических накладок с резиновыми прокладками. Накладки плотно прижимаются хомутами (Каммерер Ю. Ю. , Харкевич А.Е. "Аварийные работы в очагах поражения", М., Энергоиздат, 1990, стр.95-96).

Недостатком этого способа является невозможность устранения повреждений в виде трещин и свищей на действующем трубопроводе. Для выполнения работ по установке хомута требуется остановка подачи пара, парового конденсата или горячей воды. Кроме того, резиновые прокладки, если хомут будет установлен во время кратковременной остановки или снижении рабочих параметров проводимого по трубопроводу продукта, при последующей эксплуатации быстро разрушаются от воздействия высоких температур и давления, что приводит к разгерметизации трубопровода и повторному ремонту.

Известен способ ремонта трубопроводов, который включает наложение перед установкой хомута на трубу в местах расположения концевых участков хомута герметизирующих прокладок в виде резинового чулка, скрученного в направлении от дефекта к концевым участкам хомута, установку хомута, стягивание хомута болтами с образованием полости между трубой и хомутом, которую заполняют герметиком, и нанесение цементного раствора на участки перехода от хомута к телу трубы под углом 35^o (Авторское свидетельство СССР 1705660, F 16 L 55/175, опубл.15.01.92 г.).

Недостатком этого способа является невозможность осуществления ремонта повреждений в виде трещин и свищей на действующем трубопроводе, транспортирующем пар, паровой конденсат, горячую воду. Конструкция герметизирующих прокладок в виде резинового чулка не удержит давление пара в создаваемой полости между трубой и хомутом и, следовательно, не удержит герметик, вводимый в полость для создания защитной муфты вокруг поврежденного трубопровода. Кроме того, при ремонте локальных повреждений в виде коррозионного кратера на действующем трубопроводе, имеющем высокую температуру поверхности, применение цементных растворов невозможно, так как отверждение будет проходить неравномерно с образованием трещин, т.е. будет нарушаться сплошность и монолитность защитной муфты.

В качестве прототипа предлагаемого способа ремонта выбран способ ремонта локальных повреждений трубопровода путем нанесения двух цилиндрических полуоболочек, приложенных с разных сторон трубопровода и соединенных вместе вдоль их краев для образования цилиндрической обшивки. Соединение двух полуоболочек может быть съемного типа, например, с использованием болтов и гаек, но может применяться и постоянное сварное соединение. Цилиндрическая обшивка имеет кольцевые резиновые прокладки на каждом из двух краев обшивки в соответствии с кольцевым выступом на краю обшивки. Кольцевые прокладки зажимают между выступами и внешней стенкой трубопровода с помощью стяжек, крепящихся к фланцам, расположенным с двух концов обшивки для образования удерживающего давления промежутка вокруг поврежденного участка трубопровода. Затем в промежуток вводят смолистую смесь, полностью заполняя его. Вытесненный воздух выводят через вентиляционный вентиль, после этого вентиляционный вентиль закрывают, а введение смолистой смеси продолжают до получения внутри промежутка повышенного давления.

Вентиль закрывают, а введенную смолу оставляют затвердевать для получения сплошности между обшивкой, затвердевшей смолой и трубопроводом.

В качестве смолистой смеси могут быть использованы различные типы промышленных смол: жидкие эпоксидные смолы в комбинации с отвердителем аминного типа, акриловые, виниловые или аллиловые жидкие мономеры, используемые в комбинации с полимеризационным катализатором, способным выделять свободные радикалы, обычно выбираемым из перкарбонатов, пероксидов и гидроксидов, причем полимеризацию осуществляют внутри промежутка (Патент РФ 2104439, F 16 L 55/175, опубл. 10.02.96 г.).

Основным недостатком этого способа является невозможность осуществления ремонта повреждений трубы в виде трещин и свищей без остановки подачи транспортируемого продукта, так как под действием высоких температур до +250^oС и давлением около 40 атм торцевые склеенные резиновые уплотнения разрушаются, что приводит к разгерметизации цилиндрической обшивки вокруг зоны повреждения и выбросу герметика. Кроме того, этот способ является трудоемким и имеющим сложное конструкционное исполнение. По описанному в прототипе способу требуется тщательная подготовка поверхности поврежденного участка трубопровода и внутренних поверхностей полуоболочек для обеспечения лучшей адгезии смолы: зачистка и зашкуривание до металла, обезжиривание, очистка струей сжатого воздуха. При монтаже цилиндрической обшивки требуются специальные держатели для поддержки нижней полуоболочки, центрирование полуоболочек вокруг повреждения для получения однородной толщины защитной оболочки, дополнительно к полуоболочкам требуются фланцы для поджатия торцевых резиновых уплотнений. Резиновые уплотнения из линейного отрезка резины или другого эластичного материала требуют склейки на концах. Все вышеперечисленные операции выполнить в зоне действия струи пара не представляется возможным без риска для здоровья работающих.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является восстановление прочности и несущей способности трубопровода в зоне локального повреждения без остановки подачи и снижения рабочих параметров транспортируемого пара, парового конденсата и горячей воды, сокращение времени ремонта, упрощение выполнения ремонта и повышение его надежности.

Для достижения вышеуказанного технического результата в способе ремонта локальных повреждений трубопровода, транспортирующего пар, паровой конденсат или горячую воду путем установки на поврежденный участок трубопровода двух металлических цилиндрических полуоболочек, повторяющих радиус поврежденной трубы, стягивания их и заполнения быстроотверждаемым герметиком пространства между полуоболочками и трубой, в качестве полуоболочек устанавливают две полумуфты, имеющая каждая кольцевые канавки по торцам размером не менее 33 мм, кольцевую центральную проточку глубиной не менее 3 мм и шириной не менее, чем на 20 мм больше размера повреждения трубы, и два штуцера, один из которых соединен с центральной проточкой, а другой - с кольцевой канавкой на торце, совмещают место локального повреждения трубы с одним из центральных штуцеров, выдерживают время, необходимое для прогрева полумуфт до температуры трубопровода, заполняют термоотверждаемым герметиком кольцевые канавки через торцевые штуцеры, выдерживают время, необходимое для отверждения герметика, тем самым локализуя зону повреждения, а затем через центральный штуцер под давлением выше давления транспортируемого продукта в зону повреждения нагнетают рассчитанное количество термоотверждаемого герметика, необходимое для полного заполнения локализованного пространства между полумуфтами и поврежденной трубой.

В качестве термоотверждаемого герметика могут быть использованы герметики на основе акриловых или аллиловых мономеров, содержащих карборановые, малеинатные, изоциануратные, фталатные, кремнийсодержащие и другие фрагменты, повивающие термическую стойкость мономеров. В качестве катализаторов отверждения - соединения, генерирующие радикалы при воздействии температуры, например пероксиды, азосоединения.

Преимущества предложенного изобретением способа будут ясны из примера реализации его при ремонте действующего трубопровода, по которому транспортируется насыщенный водяной пар с давлением Р=1,6 МПа (16 кгс/см²) и температурой 200^oС, имеющего локальное повреждение в виде продольного свища длиной 30 мм и шириной 2 мм.

Предлагаемый способ ремонта локальных повреждений поясняется чертежами, где

на фиг.1 показана часть трубопровода, освобожденного от защитной оболочки;

на фиг.2 показаны полумуфты, собранные в зоне повреждения трубопровода;

на фиг.3 показан вид А на фиг.2, уточняющий расположение штуцеров;

на фиг.4 представлено сечение Б-Б на фиг.3, показывающее полимерную муфту вокруг поврежденного участка трубы.

Способ осуществляется следующим образом.

Трубопровод 1, имеющий локальное повреждение в виде свища 2 освобождается от влаго- и теплоизоляции (см. фиг.1). На трубопровод 1 рядом с зоной повреждения свищем 2 устанавливают две полумуфты 3 и 4, повторяющие радиус поврежденной трубы, которые соединяют болтами (шпильками) и радиально охватывают трубу 1 (см. фиг.2, 3, 4). На полумуфтах имеются кольцевые канавки 5, 6 по торцам размером 33 мм, кольцевая центральная проточка 7 глубиной 5 мм и шириной 50 мм, т.е. на 20 мм больше длины свища поврежденной трубы, штуцера 8, 9 с кранами, соединенные с центральной проточкой 7 и штуцера 10, 11 с кранами, соединенные с кольцевыми канавками 5, 6. Полумуфты перемещают вдоль трубы и совмещают свищ 2 с отверстием штуцера 8 так, чтобы струя пара свободно истекала через штуцер и открытый кран под давлением транспортировки пара, т. е. при Р=1,6 МПа (16 кгс/см²). Кран на штуцере 9 также открыт для выхода пара из-под муфты. Лопаткой на опорные поверхности 12 полумуфт, которыми они соприкасаются между собой, наносят тонкий слой (1-2 мм) герметика, например герметизирующую композицию УНИГЕРМ-100 ТУ 2257-285-00206947-98, после чего полумуфты стягивают болтами (шпильками), выдерживают время, необходимое для прогрева полумуфт до температуры, примерно равной температуре трубопровода, т.е. до 200^oС.

Открывают краны на штуцерах 10 и 11 и с помощью подсоединяемого поочередно к кранам дозатора (на чертеже не показан) в кольцевые канавки 5 и 6 нагнетается термоотверждаюшийся герметик УНИГЕРМ-100 до прекращения истечения пара через торцы полумуфт, что свидетельствует о полном заполнении канавок герметиком и локализации зоны повреждения.

Краны на штуцерах 10 и 11 перекрывают. Выдерживают 3-5 минут до полного термоотверждения герметика. Закрывают краны на штуцерах 8, 9. К крану штуцера 8 подсоединяют дозатор, после чего кран на штуцере 8 открывают и в зону повреждения нагнетают герметик под давлением больше давления в трубопроводе на 1,0-1,5 МПа (10-15 кгс/см²). Подпор пара из трубопровода отбрасывает и уплотняет нагнетаемый герметик к перефирии от зоны повреждения (свища), постепенно заполняя камеру, образованную внутренней поверхностью кольцевой проточки 7 полумуфт и поверхностью трубы. Подача герметика заранее расчитывается по объему камеры и контролируется по шкале дозатора.

После нагнетания герметика кран на штуцере 8 закрывают. Выдерживают 5 минут. Под действием температуры герметик полимеризуется, образуя полимерную муфту 13 вокруг поврежденного участка трубопровода. Для контроля сплошности полимерной муфты 13 открывается кран на штуцере 9. Если через него происходит истечение пара, то кран перекрывают, подсоединяют дозатор и производят дополнительную подачу герметика до достижения давления более 1,0-1,5 МПа, чем давление внутри трубопровода. Дозатор и кран с полумуфт снимают, а полумуфты остаются на трубопроводе, выполняя роль защитной оболочки, до его остановки на капитальный ремонт.

Аналогичным способом осуществляют ремонт локальных повреждений в виде коррозионного кратера и механических повреждений, в результате которых образовалось утоньшение стенки трубопровода без пропуска пара.

Предложенный способ ремонта локальных повреждений трубопровода был использован при ремонте паропроводов на Калининской атомной электростанции (Тверская область), на "Заводе окиси этилена и гликолей" ОАО "Сибур-Нефтехим" (г. Дзержинск, Нижегородской области) и на опытном заводе ФГУП "НИИ полимеров" (г. Дзержинск, Нижегородской области).

Результаты испытаний показали, что предлагаемый по изобретению способ ремонта позволяет в кратчайший срок восстановить прочность и несущую способность трубопровода без остановки подачи и снижения рабочих параметров транспортируемого пара. Дальнейшая эксплуатация паропровода показала надежность предлагаемого способа ремонта.