image
energas.ru

Территория Нефтегаз № 6 2017

Материаловедение

01.06.2017 10:00 Определение запаса продольной устойчивости втулок CPS при прохождении средств очистки и диагностики
С начала применения втулок внутренней защиты сварного шва на трубопроводах с антикоррозионным покрытием перед специалистами подразделений, эксплуатирующих данные объекты, встало множество вопросов, в числе которых определение продольной устойчивости втулок при прохождении через них различных средств очистки и диагностики (СОД). В идеале на вопрос, какие СОД можно применять на трубопроводе с установленными втулками, должны отвечать производители втулок и СОД. На практике эксплуатанты эмпирическим путем определяют возможность применения СОД на трубопроводах с установленными втулками защиты сварного шва. Производители СОД на данный момент отстранились от данного вопроса и производителям втулок приходится на свой страх и риск давать рекомендации, основываясь на обратной связи и отзывах потребителей продукции, что приводит порой к таким эксцессам, как, например, срыв снарядом установленных втулок или, наоборот, остановка снаряда на втулке. Чтобы обозначить критерии выбора и применения того или иного СОД, достаточно определить усилие, которое оказывает снаряд на установленную в трубопроводе втулку, и сравнить его с усилием срыва втулки, иными словами – с ее продольной устойчивостью. Определение продольной устойчивости втулки обычно не представляет сложности и реализуется на любом гидравлическом прессе с контролем усилия. Для решения задачи остается определить усилие воздействия на втулку проходящего через нее снаряда. Авторами статьи были проведены испытания, целью которых являлось определение продольной устойчивости втулок CSP при прохождении устройств различных конструкций – манжетных, поролоновых «пуль» и полиуретановых шаров Ду 100, 150 и 200 мм. Испытания проводились на контрольном образце, представляющем собой две сваренные катушки с установленной на сварном шве втулкой. Снаряд заводился в образец с помощью временно приваренных переходов и направляющих катушек. Проталкивание снаряда осуществлялось с помощью набора различных оснасток. По результатам испытаний сделан вывод об эффективности использования данного метода определения запаса продольной устойчивости втулок. Полученные данные позволяют рекомендовать использование для трубопроводов с покрытием и установленными втулками марки CPS манжетных и поролоновых очистных устройств. Для формирования рекомендаций о применимости СОД других конструкций требуется проведение отдельных испытаний.
Ключевые слова: запас продольной устойчивости, втулки внутренней защиты сварного шва, средства очистки и диагностики, манжетные поршни, полиуретановые шары.
Ссылка для цитирования: Новиков С.В., Веревкин А.Г., Неткачева И.Е. Определение запаса продольной устойчивости втулок CPS при прохождении средств очистки и диагностики // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2017. № 6. С. 44–46.
Открыть PDF


С учетом допущения, что максимальное усилие воздействия на снаряд в момент его прохождения через втулку равно усилию, передающемуся на втулку, было принято решение продавить снаряд через стык с установленной втулкой на гидравлическом прессе с контролем усилия (рис. 1). Для испытаний были выбраны подходящие для трубопроводов с покрытием очистные устройства различных конструкций (диагностические снаряды пока не испытывались из-за отсутствия запросов) – манжетные, поролоновые «пули» и полиуретановые шары трех наиболее актуальных условных диаметров – 100, 150 и 200 мм (рис. 2).

1.png

Главную сложность вызвал процесс заведения снаряда в контрольный образец (две сваренные катушки с установленной на сварном шве втулкой) и его продавливание через втулку при наличии больших упругих деформаций. Для заведения снаряда в контрольный образец мы использовали временно приваренные переходы и направляющие катушки, а для дальнейшего проталкивания – набор различных оснасток. После первых проведенных испытаний потребовалась доработка оснастки для лучшей подачи снаряда в тело трубы.

1_1.png

Стоит отметить, что при воздействии штангой на поролоновый или полиуретановый снаряд нагрузка в итоге получается не распределенной по всей поверхности снаряда, как в обычном трубопроводе, наполненном жидкостью, а сосредоточенной на поршне пресса. В итоге снаряды испытывали сильные упругие деформации, и часть тела снарядов оставалась между поршнем и втулкой, что приводило к увеличению сдвигающих усилий на втулку. Но результаты было решено не корректировать, а считать полученные нагрузки с неким запасом.

Полученные результаты дали наглядное представление о запасе продольной устойчивости втулок CPS при прохождении очистных устройств различных конструкций. Неоднократные опыты показали, что с наименьшими усилиями через втулку проходят манжетные поршни. Запас продольной устойчивости втулки колебался от 40 до 96 %, или 80 % в среднем (рис. 3).

1_1_1.png

Соответственно, для очистки трубопроводов с покрытием и установленными втулками рекомендуется применять в первую очередь манжетные поршни. Дополнительно уменьшить усилия, передающиеся на втулку, и тем самым сократить риск ее срыва можно за счет использования снаряда с расстоянием между манжетами, равным или большим длины втулки. При его прохождении на втулку будет передаваться усилие только от передней манжеты, а после ее выхода из втулки – только от задней манжеты. Это может быть актуально при использовании двойных или даже тройных пар манжет.

1_1_2.png

Вполне допустимые нагрузки показали поролоновые поршни с полиуретановой оболочкой. Были проведены испытания с «пулями» с плотностью 40 и 70 кг/м3. Запас продольной устойчивости втулки колебался от 20 до 90 %, или 62 % в среднем (рис. 4).

Подобные очистные устройства также рекомендуются к использованию, но для поршней с большей плотностью требуется провести дополнительные испытания.

1_1_3.png

И третий вид очистных устройств (полиуретановые шары в особо мягком исполнении) показал диапазон запаса продольной устойчивости втулки от 92 до 0 %, или 61 % в среднем (рис. 5).

Поскольку эксперимент показал возможность срыва втулок подобными устройствами, их применение не рекомендуется. Причины срывов кроются в том, что полиуретановые шары даже из особо мягкого полиуретана довольно жесткие и, соответственно, очень чувствительны к изменению проходного сечения даже в пределах нескольких миллиметров.

В целом полученные результаты считаем достоверными и вполне ожидаемыми. На их основании можно сделать следующие выводы:

1) представленный метод определения запаса продольной устойчивости втулок является вполне работоспособным и позволяет определить возможность применения тех или иных СОД для очистки трубопровода с антикоррозионным покрытием и установленными втулками;

1) при известных, даже единичных случаях срыва втулок снарядами для выдачи рекомендаций требуется проведение обязательных испытаний;

3) для трубопроводов с покрытием и установленными втулками марки CPS в первую очередь рекомендуется использование манжетных и поролоновых очистных устройств. Запас продольной устойчивости втулок CPS в среднем находится в пределах 62–80 %;

4) для формирования рекомендаций о применимости того или иного СОД с другими конструкциями втулок требуется проводить отдельные испытания, методика которых может отличаться от представленной.



← Назад к списку


im - научные статьи.