А.Я. Яковлев, ООО «Севергазпром», к.т.н.; СВ. Романцев, ООО «Севергазпром»; В.М Шарыгин, ООО «ВНИИГАЗ - Севернипигаз», к.т.н.; A.M. Шарыгин, ООО «ВНИИГАЗ - Севернипигаз», д.т.н.; СВ. Казанков, ООО «РЭМНЕФТЕГАЗ»


Затраты на капитальный ремонт газопроводов в системе ОАО «Газпром» за последние 20 лет возросли в 6-7 раз, при этом заменено более 12,6 тыс. км труб. Для освоения возрас­тающих объемов капитального ремонта дефектных участков газопроводов требуется применение экономичных и нетрудоем­ких способов восстановления их прочности с целью дальнейшей безопасной эксплуатации в проектном режиме.

Развитие ремонтных технологий при­вело к созданию конструкций муфт на основе стеклопластиков, исключаю­щих сварочные работы в процессе мон­тажа муфт. Конструкционная проч­ность такой муфты может превосхо­дить прочность лучших трубных ста­лей. Кроме того, стеклопластик обла­дает рядом других важных свойств: меньшим удельным весом, чем у стали (в четыре раза), высокой стойкостью в условиях подземной прокладки. Эффек­тивность муфты возрастает с увеличе­нием усилий натяжения её на дефект­ном участке трубопровода. Оптималь­ное использование резервов прочнос­ти стеклопластикового полотна муфты при её монтаже на трубопроводе мо­жет быть достигнуто путем включения в силовую цепь муфты узла затяжки, выполненного из прочной стали.

Совместные исследования специалис­тов ООО «Севергазпром», ЗАО «Новые технологии», института «Севернипи­газ» привели к созданию ряда эффек­тивных ремонтных стеклопластиковых муфт типа РСМ, объединяющих досто­инства существующих муфт. Новые муфты отличаются повышенной про­чностью и сравнительно небольшой массой, что имеет немаловажное зна­чение при монтаже муфт в трассовых условиях, так как позволяет обходить­ся без тяжёлых подъемных механиз­мов.

К настоящему времени разработа­ны муфты для труб диаметром 530, 720, 1020,1220, 1420 мм. Созданные образцы РСМ объединяют следующие сходные элементы: силовая схема создания усилий натяга на дефектном участке трубопровода, на­личие в конструкции стеклопластико­вого полотна и узла затяжки, выпол­ненного из стальных деталей, а также принцип взаимодействия узла затяжки с концевыми участками полотна, ис­ключающий проявление изгибающих моментов во всех деталях муфты.

Различие образцов РСМ заключается в технологии изготовления полотна муф­ты и в конструктивном исполнении уз­ла затяжки. Эти различия отвечают за­дачам, которые выполняют муфты и определяются диаметром труб. Для муфт, устанавливаемых на трубы диаметром DH < 720 мм, технология из­готовления полотна основана на про­питке тканевой основы из стекломатериалов эпоксидным связующим. Проч­ность полотна достигает 200 МПа, что вполне достаточно для усиления де­фектных участков и обеспечения герметичности сквозных дефектов на газоконденсатопроводах.

На трубах диа­метром DH < 720 мм используются одноразъемные муфты с одним узлом за­тяжки.

Муфты, устанавливаемые на трубы диа­метром DH > 720 мм, изготавливаются по специальной технологии.
Полотно муфты образуется путем однонаправ­ленной намотки стеклошнура на шаб­лон в растянутом состоянии с последу­ющей пропиткой эпоксидным связую­щим. Прочность полотна превышает при разрыве 800 МПа.
Конструкция муфты содержит два разъема и соот­ветственно два узла затяжки. В каждом узле имеется несколько болтов (3-4 ед.), снабженных правой и левой резьбой.
Технология и конструкция двухразъемных муфт защище­ны двумя патентами на изобретения, описаны в стандарте предприятия ООО «Севергазпром».
Кроме того, разрабо­таны технические условия по РСМ для диаметров труб 530-1420 мм.

Наиболее широко проведены исследо­вания РСМ, установленных на трубоп­ровод диаметром 1220 мм (РСМ - 1220). В течение 2003-2005 гг. выполнены заводские, полигонные, а также натур­ные испытания, которые подтвердили большие потенциальные возможности РСМ для ремонта дефектных участков газопроводов. Высокая проч­ность полотна муфты позволила со­здать момент затяжки болтовых соеди­нений на уровне 600 Нм и поднять про­чность отремонтированного участка с трещиноподобным дефектом на 40% по предельному давлению и на 68-71% в режиме рабочего давления газа (5,4 МПа). Положительные результаты исследо­ваний и опытной апробации муфты РСМ-1220 инициировали разверты­вание работ по созданию муфт для трубопроводов диаметром 530, 1020, 720, 1420 мм. На конденсатопроводах диаметром 530 мм одной из проблем является ре­монт сквозных дефектов с минималь­ными затратами времени для устране­ния течи продукта. Для этой цели раз­работана муфта РСМ - 530, отличающа­яся быстротой установки, которая обеспечивается за счет конструктив­ных особенностей узла затяжки — муфта имеет один разъем, стягиваемый всего двумя болтами. Проведенные лабораторные исследо­вания и полигонные испытания под­твердили эффективность этой муфты как герметизирующего устройства при давлениях продукта до 4,0 МПа. Выяв­ленные конструктивные недостатки уз­ла затяжки были усовершенствованы и испытаны в лабораторных условиях. В результате создания момента затяжки на уровне 270 Нм получено значение контактного давления, равного 2,5 МПа, что позволяет эффективно ремонтиро­вать с помощью этой муфты опасные трещиноподобные дефекты. Наиболее целесообразна установка муфт в комп­лекте с заделкой дефектов быстротвердеющими компаундами. Конструк­ция узла затяжки РСМ - 530 защищена патентом на полезную модель.

Для расширения области применения двухразъемных муфт РСМ с однонаправленной намоткой были организо­ваны и проведены стендовые и поли­гонные испытания труб диаметром 1020 и 1420 мм, рассчитанные на ра­бочее давление 7,4 МПа. Результаты этих испытаний лягут в основу нового стандарта ОАО «Газпром» по стеклопластиковым муфтам с болтовой за­тяжкой, создание которого будет за­вершено в 2007 г. Для стендовых ис­пытаний муфт РСМ - 1020 была подго­товлена труба 1020x14 мм длиной 6 м с искусственными дефектами, пере­крытыми двумя муфтами, установлен­ными на специальный упрочняющий компаунд. Испытания проводили в ЦАГИ (г. Жуковский). Основное отличие этих испытаний от выполненных ранее - циклический ре­жим изменения давления количеством 11,5 тысячи циклов в диапазоне от 7,4 МПа с целью определения ресурса дефектной трубы, усиленной муфтами РСМ. Конструкция выдержала назна­ченный режим переменной нагрузки, ресурс конструкции в 5-6 раз превы­сил расчетное количество циклов до разрушения трубы. Муфты обеспечили целостность трубной плети с глубоки­ми дефектами и сохранили свои кон­структивные параметры. Параллельно на базе управления ава­рийно-восстановительных работ ООО «Севергазпром» в г. Ухте были прове­дены испытания трубной плети диаметром 1420x17 мм с двумя муфтами РСМ - 1420,установленными на искус­ственные дефекты одинаковой длины (205-215 мм), глубиной 9-12 мм, различной ширины - 3, 10, 20 мм. Каждая муфта перекрывала по три дефекта в верхней части тру­бы. Режимы нагрузки: ступенчатый подъем давления до 8,5 МПа, цикли­ческое изменение давления в диапа­зоне 0-7,4 МПа (200ц) и разрушаю­щий подъем давления. Параметры напряженно-деформиро­ванного состояния трубы с муфтами определяли на базе данных электри­ческой тензометрии, выполненной спе­циалистами инженерно-технического центра ООО «Севергазпром». Одним из важных показателей эффективности муфт является отношение предельного разрушающего давления в трубе с муф­тами к расчетному давлению разруше­ния трубы без муфт. В режиме эксплуатационного давления Р=7,4 МПа получен коэффициент сни­жения кольцевых напряжений в трубе, равный 1,71 по центру ширины муфты. Циклическое нагружение давлением привело к незначительному измене­нию контрольных значений деформа­ций трубы и стеклопластика. Сопоста­вление данных по первому и 201-му циклам показало, что значения дефор­маций металла трубы увеличились на 0,3 %, стеклопластика — на 3,7 %. Моменты затяжки болтов снизились в сред­нем на 15,7 %, что вызвано скорее все­го не остаточными деформациями кон­струкции, а перераспределением сил сцепления муфт с трубой при цикли­ческом воздействии давления среды. В процессе разрушающего подъема давления до значения 134 кгс/см2 произошел разрыв стенки трубы под муфтой по самому глубокому дефекту (12,2 мм), причем муфта обеспечила повышение прочности дефектного ме­талла трубы на 43,7%. Значительное упрочнение трубы полу­чено за счет увеличения диаметра бол­тов от 24 мм до 27 мм и толщины по­лотна муфты от 7,2 мм до 12,0 (по срав­нению с муфтой РСМ - 1220).

Таким образом, разработанные стеклопластиковые муфты с болтовой затяжкой обеспечивают достаточно высокий уро­вень защиты трещиноподобных дефектов в режимах эксплуатационной, предель­ной и циклической нагрузок, поэтому с вводом в действие стандарта ОАО «Газ­пром» найдут широкое применение для ремонта локальных дефектов газоконденсатопроводов диаметром 530-1420 мм.


Телефон ООО "РЭМНЕФТЕГАЗ" : (495) 660-90-00, 972-91-69

Источник информации:
www.remneftegaz.ru/info/711

.