Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технология ремонта газопровода диаметром 273 мм

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет им.М.К.Аммосова»

Технологический институт

Колледж технологий

Костромыкин Дмитрий Федорович

ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ГАЗОПРОВОДА ДИАМЕТРОМ 273ММ

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

по специальности 150203.51 «Сварочное производство»

Якутск. 2013.
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………...4

Глава 1. Конструкторская часть

1.1. ВИДЫ РЕМОНТНЫХ РАБОТ НА ГАЗОПРОВОДЕ………………...7

1.1.1. Текущий ремонт газопроводов………………………………………8

1.1.2. Капитальный ремонт газопроводов……………………………........9

1.1.3. Экономическая эффективность применения методов ремонта

газопроводов без остановки перекачки газа……………......……......11

1.2. Выбор технологий ремонта газопроводов газа прекращения

перекачки газа ……………………………………………………….16

1.2.1. Технология ремонта газопровода с вырезкой дефектного

участка газопровода………………….………..………………...…....16

1.2.2 Композитно-муфтовая технология ремонта….…………………….18

1.2.3. Способ ремонта сквозных отверстий магистрального газопровода

полимерным рукавом…..…………...………………………………....23

1.2.4. Напыляемые полимочевинные эластомерные покрытия………….26

1.2.5. Сводный анализ технологий ремонта газопроводов……………….32

Глава 2. Технологическая часть

2.1. Выбор вида и способа сварки………………………………..….....38

2.2. Расчет параметров режима сварки………………………………...39

2.3. Выбор сварочных материалов……………………………………......42

2.4. Выбор сварочного оборудования………………………………......48

2.5. Технология выполнения ремонтной сварки газопровода…...........55

Глава 3. Контроль качества

3.1.Визуально-измерительный контроль

3.2. Рентгенографический контроль

Глава 4. Охрана окружающей среды, труда и техники безопасности

3.1.Охрана окружающей среды …………………………………...............58

3.2.Охраны труда и техники безопасности…………………………..........62

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………….…………………………………………66

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……..…………………69

ВВЕДЕНИЕ

Одной из важнейших проблем развития газовой промышленности является повышение уровня эксплуатационной надежности магистральных газопроводов с целью поставки запланированных объемов газа отечественным и зарубежным потребителям. Главная задача в транспортировке газа - обеспечение надежного функционирования системы магистральных газопроводов за счет комплекса плановых мероприятий, в том числе капитального ремонта.

Анализ технического состояния газопроводов России показывает следующее: средний возраст магистральных газопроводов равняется 27-ми годам; из 150 000 км газопровода всей страны около 36 000 км нуждаются в переизоляции и ремонте.

Старение трубопроводов объективно связано с увеличением рисков при эксплуатации. Это объясняется снижением защитных свойств изоляционных покрытий, накоплением и развитием дефектов в трубах и сварных соединениях, изменением напряженно-деформированного состояния, процессами старения самого трубного металла.

Неотъемлемой частью рациональной системы обслуживания трубопроводов является их своевременный ремонт. Эффективность ремонта зависит от получения достоверных данных о дефектах и местах их расположения на трубопроводе (это позволяет определять объемы ремонта, сроки и средства на его проведение) и от используемой технологии работ.

Текущий ремонт - минимальный по объему и содержанию вид ремонта, осуществляемый в процессе эксплуатации и заключающийся в систематически и своевременно проводимых работах по предупреждению преждевременного износа линейных сооружений, устранению мелких повреждений и неисправностей. Текущий ремонт подразделяется на профилактический, количественно и качественно определенный и планируемый заранее по объему и выполнению, и неплановый - по фактическому техническому состоянию, определяемый в процессе эксплуатации и осмотров.

Капитальный ремонт - наибольший по объему и содержанию вид ремонта, который производится при достижении предельных величин износа в линейных сооружениях и связан с разборкой, восстановлением и заменой изношенных или неисправных составных частей сооружений. K этому виду ремонта относятся: замена дефектных участков трубопровода и антикоррозионной изоляции, запорной арматуры; устранение дефектов труб нефтепровода; прокладка нового дюкера; берего- и дноукрепительные работы на водных переходах; сооружение защитных кожухов на пересечениях с железными и шоссейными дорогами; ремонт и восстановление защитных противопожарных сооружений, земляных дамб на переходах через овраги; ремонт блок-постов и т.п.

В случаях повреждения газопровода с потерей герметичности проводится аварийный ремонт.

Своевременное и качественное проведение ремонтных работ способствует улучшению использования газопроводов и сооружений и обеспечивает бесперебойное снабжение потребителей газом.

На сегодняшний день газ – важное топливо, которое используется в автомобильном транспорте, в отоплении жилья, в качестве бытового газа. Поэтому бесперебойная поставка газа чрезвычайно важна, что является одной из важных проблем в газовой отрасли.

В курсовой работе рассматривается проблема разработки и использования новых методов ремонта газопроводов с экономией времени, ресурсов при сохранении подачи газа.

Прежде всего, технология ремонта должна быть универсальной и простой, обеспечивать массовый ремонт магистральных трубопроводов высокого давления и большого диаметра с повреждениями различного вида, а также необходимо, чтобы ремонт был выборочным и проводился без остановки эксплуатации газопроводов.

Цель курсовой работы: Технология ремонта газопровода диаметром 273 мм без прекращения перекачки газа .

Задачами курсовой работы являются:

рассмотреть виды ремонтных работ на газопроводе и дать экономическую оценку применения технологий ремонта газопроводов без прекращения перекачки газа;
изучить и проанализировать применение технологий ремонта газопроводов без прекращения перекачки газа:

технология ремонта газопровода с вырезкой дефектного участка газопровода;
композитно-муфтовая технология ремонта;
способ ремонта сквозных отверстий магистрального газопровода полимерным рукавом;
напыляемые полимочевинные эластомерные покрытия.

Объектом исследования курсовой работы являются организационные системы и методы ремонта газопроводов.

Предмет исследования курсовой работы – методы ремонта газопроводов без прекращения перекачки газа.

Глава 1. Конструкторская часть

ВИДЫ РЕМОНТНЫХ РАБОТ НА ГАЗОПРОВОДЕ

Важное значение в бесперебойной работе газопроводов имеет их ремонт.

Ремонтные работы представляют собой совокупность мер по поддержанию газопроводов и других сооружений в состоянии технической готовности и по сохранению этими сооружениями необходимых эксплуатационных качеств. Основное внимание работников газовых хозяйств должно быть сосредоточено на предупреждении аварий и поддержании газопроводов и оборудования в хорошем состоянии. Это достигается с помощью системы планово-предупредительного ремонта, который представляет собой комплекс периодически осуществляемых организационно-технических мероприятий по надзору и уходу за сооружениями, по проверкам оборудования и производству всех видов ремонта. Система планово-предупредительного ремонта предусматривает выполнение профилактических работ, текущего и капитального ремонтов.

К профилактическим работам относят периодические осмотры, а также устранение мелких неисправностей, выявленных в процессе осмотра.

Текущий ремонт заключается в устранении небольших неисправностей и повреждений газопроводов и сооружений, а также в проведении ревизий отдельного оборудования.

В процессе капитального ремонта заменяют изношенные узлы и детали, разбирают оборудование, заменяют отдельные участки газопровода. При капитальном ремонте устраняют износ и восстанавливают первоначальное состояние газопроводов.

Текущий ремонт газопроводов

Текущий ремонт производят, главным образом, для устранения причин, вызвавших утечку газа.

Подразделение работ по текущему ремонту представлено на Рис. 1.1.

Рис.1.1. Подразделение работ по текущему ремонту

Непредвиденный текущий ремонт заключается в срочном исправлении повреждений, которые могут быть заранее обнаружены и устранены при профилактическом ремонте.

При текущем ремонте устраняются все дефекты, выявленные в результате проведения работ по техническому обслуживанию газопроводов.

К текущему ремонту относят следующие работы:

устранение мелких дефектов и утечек на арматуре, ремонт разрывов стыков варкой катушек, ремонт отдельных мест повреждений изоляции;
устранение провеса надземных газопроводов, восстановление или замена креплений надземных газопроводов;
окраска надземных газопроводов;
приведение в порядок настенных знаков;
проверка состояния люков, крышек колодцев, коверов и устранение перекосов, оседаний и других неисправностей;
окраска люков колодцев и коверов;
разборка задвижек, замена износившихся деталей, шабровка, расточка или замена уплотнительных колец и т. д.;
окраска задвижек, кранов и компенсаторов;
проверка плотности резьбовых соединений конденсатосборников, устранение повреждений их оголовков, наращивание или обрезка выводных трубок конденсатосборников и контрольных трубок;
проверка подземных вводов газопроводов в здания и приведение их в надлежащее состояние;
растворение льда в стояках конденсатосборников и гидрозатворов специальными растворителями с последующим удалением конденсата;
очистка конденсатосборников от грязи путем подачи через стояк воды с последующим удалением осадка насосом;
замена неисправных деталей конденсатосборников и гидрозатворов.

Работы по текущему ремонту должны выполняться по графику, утвержденному главным инженером предприятия. Ремонт запорной арматуры, компенсаторов, колодцев и коверов производится по мере необходимости; окраска надземных газопроводов и оборудования — по мере необходимости, но не реже одного раза в 5 лет.

Результаты проверки и ремонта арматуры и компенсаторов заносят в паспорт газопровода.

1.1.2. Капитальный ремонт газопроводов

При неудовлетворительном состоянии газопровода (повреждении почвенной коррозией или блуждающими токами, отсутствии изоляции труб, разрыве сварных швов или их неудовлетворительном качестве) появляется необходимость капитального ремонта газопровода.

Капитальный ремонт производят для устранения серьезных неисправностей газопровода и его арматуры.

Отбор объектов для капитального ремонта производится на основании дефектных ведомостей.

При капитальном ремонте магистральных газопроводов проводят замену труб, поврежденных коррозией глубиной более 20%.

Капитальный ремонт включает в себя следующие работы:

все виды работ, применяемых при текущем ремонте;
замена изоляции газопроводов, восстановление стенки трубы с заменой изоляции, наложение заплат, вырезка и врезка новой катушки, замена отдельных участков труб;
ремонт кладки колодцев с разборкой и заменой перекрытия, ремонт гидроизоляции и оштукатуривание колодцев, смена лестницу и ходовых скоб, наращивание высоты колодцев;
вынос отдельных участков газопроводов на фасады зданий;
разборка задвижек и смена износившихся деталей, шабровка, расточка или замена уплотнительных колец, смазывание;
замена износившихся задвижек;
демонтаж или замена конденсатосборников и гидрозатворов, ремонт и замена коверов;
замена опор надземных газопроводов;
прокладка отдельных участков газопроводов.

Под выборочным капитальным ремонтом следует понимать такой способ ремонта, при котором на участке магистрального газопровода, ограниченном двумя последовательно расположенными линейными кранами, выполняются локальные ремонтно-восстановительные работы на местах выявленных дефектов.

Виды выборочного капитального ремонта представлены на Рис. 1.2.

Рис.1.2. Виды выборочного капитального ремонта на магистральных газопроводах

Выборочный ремонт под давлением газа применяется при замене изоляционного покрытия газопровода на локальном участке и ликвидации повреждений металла труб, не требующей остановки перекачки.

1.1.3. Экономическая эффективность применения методов ремонта газопроводов без остановки перекачки газа

В настоящее время поддержание технического состояния магистрального газопровода выполняют традиционными методами капитального ремонта, которые ведутся на отключенном и полностью освобожденном от газа участке трубопровода, что требуют больших финансовых затрат.

Технология проведения выборочного метода ремонта на действующем газопроводе без остановки перекачки газа позволит снизить недопоставки газа потребителю, затраты на замену трубы, потери газа при опорожнении в атмосферу и потери газа при продувке газопровода.

Рассмотрим пример расчета экономической эффективности при применении технологии ремонта на газопроводе участком 40 км (Ø1420 мм) без остановки перекачки газа.

Экономическая эффективность будет определяться в виде средних суммарных затрат

Э_э= З_т+ З_нед.г + З_с.г+ З_п.г, (1.1)

где Э_э – экономическая эффективность применения технологии ремонта газопровода без остановки перекачки газа; З_т – затраты на замену трубы; З_нед.г – затраты на недопоставку газа; З_с.г – затраты на опорожненный газ в атмосферу; З_п.г – затраты на продувку газа.

Затраты от недопоставки газа потребителю определяются по формуле

З_нед.г= С · q · t , (1.2)

где C – стоимость газа; q – объем недопоставленного газа (тыс.м³/сутки); t – время простоя трубопровода (сутки).

Объем недопоставленного газа рассчитывают по формуле

, (1.3)

где Р_н– начальное давление газа на расчетном участке; Р_к – конечное давление газа на расчетном участке; K – условный коэффициент; L – длина расчетного участка (м); z – коэффициент сжимаемости газа.

Объемы недопоставки газа потребителю в зависимости от системы газопровода представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

объемы недопоставки газа потребителю в зависимости от системы газопровода

Система газопровода	Объем недопоставки газа тыс.м³/сутки при Ø 1420 мм газопровода
2-х ниточная	23 870
3-х ниточная	9 660
4-х ниточная	4 800

Потери при недопоставке газа потребителю при выводе участка газопровода, указанные в табл. 1.1, при использовании традиционных методов капитального ремонта сроком на 30 суток приведены в табл. 1.2 (цены на газ внутри страны).

Таблица 1.2

стоимость недопоставки газа тыс.руб. за 30 суток при Ø 1420 мм газопровода

Система газопровода	Стоимость недопоставки газа тыс.руб. за 30 суток при Ø 1420 мм газопровода
2-х ниточная	1 790 250
3-х ниточная	724 500
4-х ниточная	360 000

При ремонте газопроводов традиционными методами ремонта проводят замену труб, поврежденных коррозией глубиной более 20%. Экономически эффективно производить замену труб на ремонтируемом участке не более 30%, так как дальнейшее увеличение замены труб приведет к тому, что затраты будут соответствовать строительству нового газопровода.

Затраты на замену труб определяются по формуле

З_т = С · L, (1.4)

где C – стоимость трубы одного погонного метра; L – длина заменяемых труб (м).

Затраты от стравливания газа в атмосферу определяются по формуле

З_с.г= С· V, (1.5)

C – стоимость стравленного газа в атмосферу; V – объем стравленного газа в атмосферу [10].

Объем стравленного газа рассчитывают по формуле

, (1.6)

где D – диаметр газопровода; L – длина стравленного газопровода; Р_ср – среднее давление в газопроводе; T_ср – средняя температура стравливаемого газа; z – коэффициент сжимаемости газа.

Рассчитанные объемы ставленого газа представлены в табл. 1.3.

Таблица 1.3

затраты на стравливание газа при капитальном ремонте газопровода Ø 1420 мм

Давление в трубе, МПа	Длина стравленного газопровода, км	Средний объем стравленного газа, тыс.м³	Средняя стоимость стравленного газа тыс.руб. (на внутреннем рынке)
2,5	40	163,01	407,53
5,5		383,08	957,69
7,5		540,81	1 352,04

Затраты на продувку газопровода определяются по формуле

З_п.г = С · V, (1.7)

где C – стоимость газа; V – объем продуваемого газа в атмосферу.

Объем продуваемого газа рассчитывают по формуле

, (1.8)

где D – диаметр газопровода; L – длина стравленного газопровода; T_ср – средняя температура стравливаемого газа.

Рассчитанные объемы продуваемого газа представлены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

затраты на продувание участка газопровода Ø1420 мм

Длина продуваемого газопровода, км	Средний объем продуваемого газа, тыс. м³	Средняя стоимость продуваемого газа тыс.руб. (на внутреннем рынке)
40	61,29	153,23

После подстановки всех данных в выражение (1.1) определим суммарные затраты при проведении капитального ремонта магистрального с заменой труб (срок ремонтных работ 30 суток). Расчеты затрат многониточных систем газопроводов представлены в табл. 1.5.

Таблица 1.5

суммарные затраты при проведении капитального ремонта магистрального газопровода с заменой труб

Система газопровода	Средняя стоимость затрат капитального ремонта магистрального газопровода с заменой труб
Система газопровода	10% замены трубы	15% замены трубы	20% замены трубы	25% замены трубы	30% замены трубы
2-х ниточная	1965,35	2052,35	2139,34	2226,34	2318,33
3-х ниточная	899,60	986,60	1073,59	1160,59	1252,58
4-х ниточная	535,10	622,10	709,09	796,09	888,08

Как показывают результаты расчетов, применение традиционных методов капитального ремонта требует больших затрат. Технические и организационные решения, сопоставимые прокладке новых труб, оказываются непозволительными в современных условиях хронической нехватки финансовых ресурсов. Единственным экономически реальным выходом из этой сложной ситуации является освоение передовых технологий и поиск нестандартных, принципиально новых методов и средств ремонта без прекращения подачи газа. Таким образом, сложившиеся условия свидетельствуют об актуальности применения выборочного метода ремонта без прекращения подачи газа, которые позволят экономить финансовые, материальные и людские ресурсы.

1.2. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЙ РЕМОНТА ГАЗОПРОВОДОВ БЕЗ ПРЕКРАЩЕНИЯ ПЕРЕКАЧКИ ГАЗА

1.2.1. Технология ремонта газопровода с вырезкой дефектного участка

газопровода

Данная технология ремонта газопровода позволяет вырезать дефектный участок трубы газопровода без прекращения перекачки газа.

Поверхность трубы, находящейся под давлением, на всю длину участка газопровода в котловане очищают от остатков грунта, изоляции на расстоянии не менее 100 мм в каждую сторону от границ предполагаемых сварных соединений узлов врезки. Очистку производят вручную либо пескоструйными установками, скребками, другими инструментами безударного действия.

Определяют и намечают мелом на поверхности трубы места врезки и установки узлов врезки (отводных патрубков, разрезных тройников, перепускных патрубков.

Четыре фитинга привариваются на трубопровод: два внешних под байпас и два внутренних под перекрытие (Рис.2.1.). Расстояние между фитингами для запорных устройств и местом выполнения огневой работы должно быть не менее 8 м.

Рис.2.1. Четыре приваренных фитинга на газопроводе

На фитинги устанавливаются временные плоские задвижки, и через них выполняется врезка под давлением в действующий трубопровод (Рис.2.2.).

Рис.2.2. Врезка под давлением в действующий газопровод

На задвижки монтируются две машины для врезки. На внешние фитинги устанавливается байпас. Временный байпас подсоединяют перпендикулярно поверхности земли к вертикальным (либо горизонтальным) ответвлениям тройников фланцевым соединением через плоские задвижки.

Заглушенный участок освобождают от продукта и продувают. Производится обрезка и ремонт заглушенного участка или установка линейной задвижки на этом участке (Рис.2.3.). Новый участок продувают и заполняют продуктом до давления, равного давлению в основном трубопроводе. Запорные головки поднимают.

Рис.2.3. Обрезка заглушенного участка

Перекрывающие устройства снимают с задвижек. Байпас демонтируют. В фитинги устанавливают заглушки с помощью механизма для врезок. После этого снимают временные задвижки, и на заглушенные фитинги устанавливают глухой фланец (Рис.2.4.).

Рис.2.4. отремонтированный участок газопровода

Варианты технологических схем установки перекрывающих устройств для ремонта участка трубопровода без остановки перекачки

Рис.2.5. Перекрытие с двух Рис.2.6. Перекрытие с двух Рис.2.7. Перекрытие с двух

сторон с помощью устройства. сторон. Установка линейной сторон. Вырезка дефектного

задвижки. участка.

Преимущества:

врезка в трубопроводы (нефтепроводы и газопроводы) без отключения;
перекрытие трубопровода (нефтепровода и газопровода) без отключения;
заглушка участка трубы под давлением;
ремонт дефектных участков трубопровода различных типов и размеров.

1.2.2. Композитно-муфтовая технология ремонта

Технология ремонта предусматривает использование двух стальных частей муфты большего (по сравнению с трубой) диаметра, которые должны быть соединены таким образом, чтобы охватить поврежденный участок. При этом между трубой и муфтой остается кольцевой зазор 30-40мм. Кольцевой зазор с двух сторон заполняется быстро схватывающим материалом, а затем заполняется жестким композитом при очень низком давлении.

Композитный материал - полимерная композиция холодного отверждения на основе эпоксидных диановых смол.

Композитная смесь гарантирует прекрасное соединение обеих стальных поверхностей, обеспечивая продольную и поперечную поддержку. Сочетание стальной внешней муфты и композитного раствора обеспечивает значительную преграду на пути развития вздутия, таким образом, исключая или сводя к минимуму механизм образования дефектов.

Сварка не требуется, и данная процедура может быть проведена без остановки перекачки продукта. Две половинки муфты соединяются путем болтового соединения.

В нижней полумуфте располагается входной стальной патрубок, предназначенный для подсоединения к нему гибкого шланга, по которому подается композитный материал.

В верхней полумуфте располагается выходной стальной патрубок. Кроме того, в самой муфте имеются контрольные отверстия, предназначенные для выпуска воздуха и контроля уровня композитного материала при заливке. По мере заполнения муфты композитным материалом в контрольные отверстия ввинчиваются болты (Рис.2.8.).

В обеих полумуфтах имеются резьбовые отверстия, в которые вворачиваются установочные болты, предназначенные для регулировки зазора между муфтой и трубой и выполняющие функцию опор при установке муфты на трубопровод.

Рис.2.8. Композитная муфта с болтовым соединением полумуфт

Полумуфты изготавливаются из листового материала в заводских условиях. В качестве материала муфты используется сталь, аналогичная стали ремонтируемой трубы (с эквивалентными механическими характеристиками) и толщиной не меньше номинальной толщины стенки ремонтируемой трубы. Внутренняя поверхность полумуфт обрабатывается таким же образом, что и внешняя поверхность трубопровода, чтобы получить ту же адгезию между композитным материалом и металлом муфты.