Ремонт металлических трубопроводов

Устранение течи. Появление течи в сварных стыках между фланцами, через сальники арматуры и непосредственно в теле трубопровода – наиболее часто встречающаяся неисправность трубопровода. Небольшие трещины по телу трубы устраняют наложением гладких хомутов, которые во время капитального ремонта или обваривают, или заменяют катушкой. Для ликвидации трещин на сварных стыках или в теле трубы, а также коррозионных отверстий применяют цилиндрические муфты         (рис. 31, а), изготовляемые из труб большего диаметра, чем трубопровод.

На внутренней стороне муфты выточены выемки (выточки 3) для валика и пазы резинового уплотнения. При затяжке муфты, благодаря наличию выточек, резина плотно прилегает к трубе. Плотно прижатые к трубопроводу половинки 1 муфты приваривают электросваркой. Зажимы (рис. 31, б) после приварки снимают. Неполные разрывы стыков устраняют наложением двустворчатого хомута на свинцовой, фибровой или другой прокладке.

Полный разрыв стыка устраняют путем вырезки поврежденного участка и вварки в это место катушки (патрубка) такого же диаметра, длиной не менее 0,5 – 0,8 м. Для полной изоляции места сварки от внутренней полости трубопровода, где возможно скопление нефтяных паров или взрывчатой смеси паров с воздухом, на концах труб вырубают зубилом одно или два окна и через них набивают глиняные пробки.

Окно в трубе можно вырезать при помощи приспособления (рис. 32), которое состоит из корпуса 4 с проходящим внутри штоком 5, на нижнем конце его укреплены сверло 1 и фреза 2. Верхняя квадратная часть штока входит в патрон 6 трещотки 9, которая упирается в планку 7, соединенную с корпусом двумя болтами 8. Для установки приспособления к трубе приваривают патрубок с фланцем.

Если из-за течи нефтепродукта невозможно проверить патрубок, то к нему приваривают полухомут, прикрепляемый болтами к трубе. Затем к фланцу присоединяют прибор и сверлят отверстие. После набивки глиняных пробок приступают к вырезке разрушенного стыка.

По окончании сварки стыков катушки на окно приваривают заплаты, а глиняные пробки размывают перекачиваемым продуктом. Следует иметь в виду, что открытые огневые работы на газопроводах проводят обязательно при небольшом избыточном давлении газа в трубе, так как в этом случае главную опасность представляет не пожар, а возможность взрыва.

Практикуется также установка свинцовой пробки. На болт со сферической головкой, вставляемой в отверстие на теле трубы, надевается свинцовая пробка. Последняя, деформируясь при затягивании гайки, заполняет отверстие и обеспечивает плотность.

Очистка трубопровода. Характер отложений, скапливающихся в действующем трубопроводе, зависит от свойств транспортируемого продукта и параметров технологического режима.

Отложения, как правило, накапливаются постепенно, сужая сечение трубопровода и повышая его гидравлическое сопротивление. В трубопроводе с горячими растворами это может быть накипь; в трубопроводе с нефтепродуктами – смолистые отложения; в трубопроводе, по которому транспортируется «известковое молоко», – осажденный известковый порошок и т.п. В некоторых случаях закупорка трубопровода происходит вследствие застывания продуктов с высокой температурой плавления (концентрированные щелочи, сера, парафин).

Трубопровод, подготовляемый к очистке, отсоединяют от основной системы. Всю имеющуюся па нем арматуру снимают. Наиболее производительный способ очистки трубопровода от твердых отложений и накипи – промывка водой или слабым раствором соляной кислоты. В некоторых случаях весьма эффективным оказывается подогрев воды до 70 – 80°C.

Промывка может также сопровождаться обстукиванием трубопровода деревянными или медными молотками.

Для промывки трубопроводов, забитых смолистыми отложениями, подбирают специальные растворители. В некоторых случаях очистить трубопровод можно путем продувки его сжатым воздухом и обстукиванием.

Короткие участки сильно загрязненных трубопроводов могут быть очищены при помощи приспособлений, аналогичных применяемым для очистки кожухотрубных теплообменников.

Иногда для очистки участков трубопроводов длиной до 20 – 30 м приходится пользоваться металлическим ершом, многократно протягиваемым через очищаемый участок. Первоначально через этот участок проталкивается отрезок провода длиною около 40 м и диаметром 4 – 5 мм. Ерш прикрепляют к проводу, а к ершу – еще кусок провода такой же длины.

Восстановление внутреннего антикоррозийного покрытия. Как правило, участки трубопровода с поврежденным антикоррозийным покрытием снимают и заменяют новыми.

В некоторых случаях можно восстановить покрытие. Для этого через трубу протаскивают гибкую металлическую щетку 4 (рис. 34), соединенную с электрическим реле 6. Как только щетка коснется обнаженного металла трубопровода, реле включает закрепленное рядом с ним распыливающее устройство 5 с небольшими резервуарами газа и эпоксидной смолы и струя газа наносит на поврежденное место слой изолятора-смолы.

Замена изношенных участков трубопровода. Этот вид ремонтных работ складывается из трех основных этапов: подготовка деталей трубопровода и сборка монтажных узлов; демонтаж изношенного участка; монтаж нового трубопровода. Предварительная подготовка и сборка узлов намного сокращает сроки ремонтных работ и улучшает их качество. Подготовка начинается со снятия с действующего трубопровода размеров (рис. 35), необходимых для изготовления монтажных узлов. Такими размерами являются расстояния между двумя соседними поворотами, между концами заменяемого участка и поворотами, между фланцами арматуры и т. п.

Обычно расконсервацию труб, предназначенных для ремонта, проводят вручную, протирая их (по одной) уайт-спиритом. Такой способ вреден для здоровья, малопроизводителен и огнеопасен. Для расконсервации труб применяют также раствор моющего порошка МЛ 5%-ной концентрации. Раствор МЛ заливают в ванну длиной 7000 мм и нагревают до 60 – 80°C, пропуская через змеевик пар. Затем в ванну при помощи крана погружают пучок труб. На дне ванны оборудованы барботеры для подачи сжатого воздуха, осуществляющего интенсивное перемешивание раствора. Это способствует ускоренной очистке труб от масляной пленки. Раствор МЛ одновременно пассирует поверхности труб, что улучшает их качество.

Отобранные для изготовления монтажных узлов трубы размечают под резку и сварку в соответствии со снятыми размерами. При этом встречаются такие виды разметок, как разметка по длине; разметка мест изгибания; нанесение местоположения врезок; разметка для вырезки отверстий в трубах и др. Вырезают отверстия в трубах и обрезают концы труб для сварного тройника по разметке при помощи шаблонов.

Резка размеченных труб, как правило, ведется газопламенными кислородными горелками. Недостатками этого способа являются, во-первых, очень низкая производительность и, во-вторых, необходимость зачистки кромок реза, а для труб из легированных сталей – удаление слоя металла толщиной 2 – 4 мм, поврежденного огневой резкой. Поэтому для трубных заготовок желательно использовать различные приспособления, такие, например, как станок для газопламенной резки труб системы Кудрявцева, установка УРХС-3 для кислородно-флюсовой резки и др.

При ремонте трубопроводов небольшого (до 100 мм) диаметра приходится осуществлять гнутье труб на месте ремонта. Для гнутья стальных труб применяют три способа: холодное на трубогибочных станках; горячее с набивкой труб песком; складчатое с нагревом отдельных мест.

В холодном состоянии гнут трубы диаметром не более 159 мм. Для гнутья труб диаметром до 25 мм применяют ручные. Трубы большего диаметра гнут на трубогибочных станках с механическим приводом.

Для горячего гнутья труб с набивкой песком должна быть устроена специальная площадка, оборудованная подъемно-транспортными механизмами, печами для подогрева труб и песка, железобетонными плитами с закрепленными на них секторными шаблонами и вышками для набивки труб песком. Набивка труб песком сопровождается его утрамбовкой путем обстукивания трубы пневматическими молотками. После окончания набивки верхний конец трубы закрывают пробкой, не допуская пустот между верхним слоем песка и нижней поверхностью пробки.

Длина участка трубы, подлежащего разогреву, определяется по формуле:

где R– радиус загиба трубы, мм; a – угол загиба, град.

Трубу разогревают настолько, чтобы в конце операции ее температура была не ниже 700° С (для труб из углеродистой стали). Для приближенного определения температуры нагрева трубы из углеродистой стали можно пользоваться следующей таблицей цветов каления, °С.

Бурый..................................... 500 желто-красный………………..950

коричнево-красны.................. 600 оранжевый…………………….1000

темно-красный....................... 700 темно-желтый…………………1100

темно-вишневый.                750 светло-желтый………………...1150

светло-красный...................... 850 ослепительно-белый………......1250

ярко-красный.........................     900  

После нагрева трубу перемещают на гибочную плиту и укладывают между секторными шаблонами 2 (рис. 38). Гнутье производят лебедкой 7 при помощи троса 5, запатованного в отводные блоки. Отводной блок 6 по мере изменения свободного конца трубы переносят с одного якоря на другой.

Гнутье труб с гофрами (складками) применяют для труб диаметром 200 мм и выше. Места расположения гофр определяют следующим образом. По всей длине будущего гиба со стороны его «затылка» проводят две параллельные линии, отделяя полосу, которая не должна нагреваться. Ее ширина 1/6 ÷ 1/9 длины окружности трубы. Размер шага между складками определяется по формуле:

где k – общая длина отвода;

k –количество складок.

Размер шага а слагается из размеров двух участков: нагреваемого b, из которого выжимается складка, и ненагреваемого m, который не изменяет своей формы. Размер m подбирают опытным путем при изготовлении первого отвода.

Для быстрейшего нагрева гиба следует для труб диаметром до 200 мм пользоваться одной горелкой, а выше 200 мм – двумя горелками. Нагрев ведут до температуры 800 – 900°С. Гнутье производят на обычной гибочной плите.

Штампованные и гнутые отводы, прямые и изогнутые куски труб, переходы, фланцы, а также арматура и другие детали, тщательно осмотренные, очищенные от консервирующей смазки, грязи и следов коррозии, должны быть собраны и скреплены в соответствии с эскизом трубопровода.

При сборке узлов трубопровода на фланцах одной из основных операций является напасовка фланцев. Фланцы устанавливают с таким расчетом, чтобы болтовые отверстия были симметрично смещены относительно главных осей поперечного сечения трубопроводов, арматуры, аппаратов и другого оборудования. Уплотнительная поверхность фланца должна быть строго перпендикулярна оси трубы. Между уплотнительной поверхностью плоского фланца и торцом трубы должен быть оставлен уступ (недовод) для приварки фланца со стороны уплотнительной поверхности. Правильность напасовки фланцев проверяют фланцевым угольником.

При напасовке воротниковых фланцев особое внимание должно быть обращено на совпадение осей фланца и трубы. Приваривают фланцы точечной электросваркой. После полной сборки и подгонки деталей монтажного блока все прихватки обваривают непрерывным газонепроницаемым швом. Торцы стальных труб, соединяемые встык электросваркой, должны иметь скосы, равные 30 – 35°. Кроме того, нужно, чтобы разность между толщинами стенок (в мм) стыкуемых труб не превышала:

при толщине стенок 3 – 4               1

»                   »   »    5 – 6               1,5

»   »       »     7 – 8               2

»   »       »     9 – 14                   2,5

»   »       »     15 и выше     3

Если разность превышает приведенные выше допуску более толстые стенки труб должны быть обработаны (наждачной машинкой или другим способом) с таким расчетом, чтобы внутренние и наружные диаметры труб были одинаковыми.

При сборке трубопроводов, работающих под большим давлением, во время стыковки и сварки труб используют подкладные кольца. Они значительно улучшают приварку и предотвращают образование внутри трубы грата (застывших капель металла). Подкладное кольцо устанавливают в один из концов стыкуемой трубы, чтобы половина его ширины выступала из трубы, и приваривают его к кромке трубы с наружной стороны. Вторую трубу надвигают на выступающую часть подкладного кольца, оставляя зазор 4 – 6 мм.

Перед сваркой труб как с подкладными кольцами, так и без них необходимо проверить их соосность. С этой целью применяют различные приспособления.

После центровки и стыковки производят прихватку соединяемых концов труб. Подготовка отдельных узлов завершается контрольной сборкой без прокладок и без постановки всех болтов. Затем монтажные узлы снова разделяют, продувают сжатым воздухом, концы закрывают деревянными пробками и перемещают к месту монтажа.

Демонтаж вышедшего из строя участка производят следующим образом. При помощи арматуры и заглушек участок отключают, пропаривают и промывают. За несколько часов до разборки фланцевые соединения очищают от грязи, а резьбу шпилек или болтов смачивают керосином. Гайки отвертывают в два приема: сначала все гайки на '/в полного их оборота крестообразно, а затем – в любом порядке, освобождая в первую очередь нижние болты для спуска оставшегося продукта.

Если участок соединен с остальным трубопроводом сваркой, его отделяют при помощи газовых резаков или переносных труборезов.

Трубы и детали трубопровода по окончании демонтажа должны быть удалены с площадки. С помощью подъемных механизмов поднимают новые узлы на опоры и соединяют их между собой. При подъеме узлы трубопроводов следует стропить в двух местах, чтобы они были уравновешены и при подсоединении к другим узлам была бы исключена их перестроповка.

Ремонт опор. Ремонт простых скользящих опор трудностей не представляет и сводится к очистке их от грязи и следов коррозии, подтягиванию ослабленных гаек, замене поврежденных болтов, шпилек и гаек. Замене подлежат также лопнувшие обоймы, шарики или ролики. После ремонта все детали опор покрывают густой смазкой.

При ремонте пружинных опор необходимо проверить, не заклинивается ли пружина в стакане опоры, не лопнула ли она, соответствует ли нагрузке, которую создает опирающийся на нее трубопровод. Лопнувшую пружину заменяют новой, причем величина допустимой нагрузки определяется по формуле:

где р –максимальная нагрузка, Н/см²; d –диаметр проволоки пружины, см; D – средний диаметр витка пружины, см; R_кр – максимальное допустимое напряжение кручения, Н/см².

Обычно пружины поставляют с техническим паспортом, в котором указывается величина максимально допустимой нагрузки, размер сжатия (растяжения) при этой нагрузке. Если таких данных не имеется, необходимо провести тарировку пружины.

Ремонт изоляции, предназначенной для защиты трубопровода от коррозионного воздействия окружающей среды, начинается с очистки наружной поверхности труб от старой изоляции и следов коррозии. Труба стальными щетками зачищается от металлического блеска, после этого изолируемый участок покрывают грунтовкой, которую выливают из лейки и растирают по поверхности щетками, не допуская пропусков и сгустков. После полного высыхания грунтовки приступают к наложению горячей битумно-резиновой мастики, поверх которой трубопровод обертывают гидроизолом, крафт-бумагой либо другими материалами спирально с нахлёстом краев последующего витка не более 20 мм.