Ремонт свищевых повреждений

Практика эксплуатации газопроводов показывает, что одной из серьезных проблем, стоящих перед газотранспортными предприятиями отрасли, является ремонт свищевых повреждений в стенках труб, через которые теряются значительные объемы природного газа, что, приводит к значительному ущербу и загрязнению окружающей среды. Кроме того, сквозные дефекты в трубах являются источниками возникновения взрывов и пожаров в местах прохождения трасс газопроводов и расположения компрессорных станций. Указанные дефекты могут возникнуть в процессе изготовления труб при производстве строительно-монтажных работ (складирование и транспортировка труб, сварочно-монтажные и изоляционно-укладочные работы), а также при эксплуатации газопроводов.

В настоящее время участки газопроводов, имеющие свищевые повреждения, ремонтируются преимущественно способом врезки катушек [15], что связано с большими материальными и трудовыми затратами.

Таким образом, методы и средства ремонта свищевых повреждений должны обеспечивать:

ü безопасность при проведении ремонтных работ;

ü технологичность работ по ликвидации свищевых повреждений;

ü простоту изготовления и низкую стоимость устройств;

ü экологичность.

Проведенный анализ методов и средств ликвидации свищевых повреждений позволил выявить и детально рассмотреть наиболее перспективные технологии проведения ремонтных работ при ликвидации сквозных дефектов [59].

Возможны два варианта ликвидации свищевых повреждений – снаружи и изнутри.

Ликвидация сквозных локальных дефектов газопровода без остановки перекачки продукта снаружи технически проще, чем изнутри, т.к. значительно упрощается определение местоположения дефекта, доставка средств ремонта и имеется возможность установки на трубу различных пространственных конструкций.

Простейшим способом ликвидации свищей небольшого диаметра (порядка 1¸3 мм) является зачеканивание отверстия свища пластичным металлом (свинцом, медью) с помощью омедненного инструмента.

Основные недостатки этого способа: большая опасность, связанная с нанесением ударных нагрузок и недостаточная надежность по причине возможной разгерметизации.

Простейшими устройствами для устранения небольших утечек газа из газопроводов через свищи, трещины, пробоины и т.п. дефекты являются устройства типа хомутов, струбцин, прижимов, обеспечивающих плотное и герметичное перекрытие мест утечек и уплотняющих прилегающие зоны трубопровода с помощью эластичных прокладок, пластырей, подкладок.

Известно техническое решение [59], представляющее собой устройство для укрепления и уплотнения участка трубопровода с применением укрепляющего элемента в виде металлической накладки, устанавливаемой на дефектный участок поверхности трубопровода и прижимается удерживающими хомутами. Накладка имеет специальные штуцеры для ввода уплотняющего вещества. Штуцеры расположены вдоль краев накладки и имеют сквозные каналы для пропуска уплотняющего вещества в уплотняющую камеру. Уплотняющая камера представляет собой сплошной желоб, проходящий вдоль краев накладки, соединяя между собой отверстия сквозных каналов. Уплотняющее вещество в уплотняющей камере для увеличения прочности может армироваться, например, сеткой из «тянутого» металла.

Подобные герметизирующие накладки сами по себе не применимы на газопроводе, работающем под давлением, т.к. для затвердевания уплотняющего вещества необходимо какое-то время, в противном случае, уплотняющее вещество будет выдавлено и не даст нужного эффекта. Поэтому данное устройство требует доработки в плане разделения во времени процесса затвердевания герметизирующего вещества под накладкой и достижения полной герметизации отверстия в трубопроводе. Такое разделение по времени может обеспечить, например, специальный патрубок с краном, который приваривается к накладке посередине, над самым свищом. Пока происходит отвердевание герметизирующего вещества, кран должен быть открыт, и пропускать газ, не создавая напряжений, открывающих накладку. После отвердения герметизирующего вещества кран должен быть закрыт, и выход газа будет полностью прекращен.

При применении метода магнитов на свищи в теле трубы устанавливаются специальные бруски-магниты, которые способны выдерживать давление газа в данном месте. Бруски-магниты должны иметь уплотняющие прокладки или устанавливаться с нанесением слоя уплотняющего вещества.

При применении каучуковых уплотнителей на свищи накладывается каучуковая пробка, которая с помощью бандажа вдавливается в отверстие свища. Через определенное время каучуковый состав затвердевает, обеспечивая достаточную плотность.

Американской фирмой «Plidco» [59] разработаны устройства, позволяющие произвести надежную герметизацию локальных свищевых повреждений для их последующего ремонта на действующих газопроводах. К ним относятся:

ü разборная ремонтная муфта, предназначенная для постоянного ремонтного соединения, работающего под давлением. После прекращения выхода газа для повышения надежности возможна приварка муфты;

ü ремонтная трубная муфта, которая позволяет остановить утечки газа через отверстия, вызванные питтинговой коррозией. Характерной особенностью этой муфты является патентованный центрирующий штифт, который направляет вершину конуса из каучука в отверстие свища. Прижимным винтом создается усилие, прижимающее конус к месту свища. После устранения утечки место уплотнения накрывается прочным колпаком и приваривается.

Общим признаком, характеризующим тип устройств для ликвидации свищей изнутри, является то, что они перемещаются внутри трубопровода в потоке перекачиваемого продукта, останавливаются, реагируя на свищ или иное повреждение, фиксируются на стенках трубы и герметизируют место повреждения, предотвращая утечку и позволяя производить ремонтные работы, [59].

Типичным представителем таких устройств является следующая конструкция: поршень, имеющий полый конус с установленными по концам его внешней поверхности уплотнениями, между которыми в стенке корпуса имеется отверстие и запирающее его в отверстие, выполненное в виде подпружиненной втулки. При прохождении устройства над местом утечки давление в пространстве между кольцевыми ободами падает, в результате чего кольцевые ободы прижимаются давлением газа к стенке трубопровода. Устройство останавливается над местом утечки и тем самым перекрывает его, после чего можно произвести восстановление герметичности стенки трубы.

Оригинально решен вопрос срабатывания запорного органа в устройстве для временного перекрытия течи в действующем трубопроводе. Повышение надежности его срабатывания осуществляется за счет того, что в средней части корпуса выполнены сквозные окна, а запорный орган выполнен в виде охватывающего корпус и закрепленного по его концам гибкого эластичного рукава с подвижными в радиальном направлении клиновидными элементами, выступающими через окна в корпусе.

При прохождении над местом течи в кольцевой полости между трубопроводом и корпусом с манжетой происходит быстрое падение давления, и гибкий эластичный рукав под действием давления в трубопроводе прижимается к его стенке оттягивая за собой клиновидные элементы. В результате этого перепад давления в трубопроводе резко уменьшается и, за счет трения, манжет о стенки трубопровода устройство останавливается. После устранения утечки и выравнивания давления в кольцевой полости и полости корпуса рукав вместе с клиновидными элементами возвращается в исходное положение, восстанавливается перепад давления, который перемещает устройство по трубопроводу.

Одним из важных вопросов в разработке конструкций подобных устройств является надежная фиксация запорного устройства в трубопроводе.

Представляет интерес устройство для аварийного перекрытия трубопровода в случае возникновения утечек, представляющее собой цилиндрическую пружину, заключенную в оболочку из пластичного материала. При закручивании пружины ее наружный диаметри,следовательно, диаметр оболочки уменьшается. Наружный диаметр полностью разгруженной (незакрученной) пружины несколько больше внутреннего диаметра трубопровода. Внутри пружины помещен привод, осуществляющий вращение концов пружины навстречу друг другу вокруг оси ее образующего цилиндра. Запорное устройство вводится в трубопровод при включенном приводе, когда наружный диаметр оболочки приспособления меньше внутреннего диаметра трубопровода.

В месте, где предполагается использование устройства, привод отключается, и оболочка прижимается пружиной к трубопроводу, фиксируя устройство.

В последнее время все чаще предлагаются устройства для комплексного решения проблемы восстановительного ремонта внутренней поверхности трубопровода, когда устройства не только перекрывают трубопровод в месте повреждения, но и устраняют это повреждение. Так, например, существует устройство для устранения утечек, содержащее корпус, на котором закреплены детектор обнаружения утечки, подпружинные колеса и манжета. Вокруг колеса навит рулоном герметизирующий элемент в виде обрезиненной с одной стороны полосы из упругой пружинной стали, который удерживается от раскручивания тарельчатыми шайбами, сносными с корпусом. Эти шайбы подпружинены, и в корпусе помещен импульсный кольцевой электромагнит. При достижении места повреждения по сигналу детектора на короткий промежуток времени подключается электромагнит, притягивая тарельчатые шайбы к торцам корпуса, и освобождает герметизирующий элемент, который, распрямляясь под действием упругих сил, прижимается к внутренней стенке трубопровода, перекрывая течь.

Недостатком данного устройства является лишь то, что внутренние «заплатки» могут стать помехой при пропуске очистных устройств. Однако, в экстремальных случаях, например, при возникновении взрывоопасной обстановки от утечки газа при невозможности проведения немедленного ремонта, эта мера может оказаться единственной.

При сравнении двух методов ремонта свищевых повреждений на газопроводах наружного и внутреннего следует отметить очевидные преимущества первого, заключающего, прежде всего в простоте используемых устройств и оснастки. Кроме того, наружный метод ремонта свищевых дефектов не требует предварительной подготовки участка трассы газопровода для пропуска шаблона и дорогостоящего внутритрубного снаряда с устройством камер запуска и приема поршней.

ВНИИГАЗом в настоящее время разработан и успешно испытан ряд специальных устройств для безопасного ремонта свищевых повреждений, а также поверхностных дефектов металла труб действующих газопроводов, без остановки процесса перекачки газа [14].