презентация ремонт нефтепровода
TRANSCRIPT
Технология ремонта локальных повреждений трубопроводов
2
Схема работы стенки нефтепровода
Повреждения нефтепроводов
Транспортировка труб
Сборка при монтаже
ЭксплуатацияТехнологические сварочные дефекты
Внутреннее давление
Продольное напряжение
Кольцевое напряжениеИзгиб трубы
Технология ремонта нефтепроводовЛокальные дефекты Протяженные дефекты
Муфтаhд > 0,2tн
Lд.о > πDн/6
Шлифовкаhд ≤ 0,2tн
Заваркаhд > 0,2tн
tост ≥ 5 ммS ≤ 80x80 мм2
Заплатаhд > 0,4tн
dд > 100 мм
Патрубокdд > 100 мм
Чопhд = tн
dд < 2tн
3
Врезка катушки
hд - глубина дефекта; dд – диаметр дефектаtн – номинальная толщина стенкиtост - остаточная толщина стенкиS – площадь поверхности дефектаDн – наружный диаметр трубыLд.о - длина дефекта в окружном направлении
Трубы ремонтируемого участка трубопроводов
Катушки
4
Конструкции и технологии установки чопов
Головка чопа
Уплотняемая часть чопа
Установочная часть чопа
Стенка трубы
Гладкий чоп Резьбовой чоп
Чопы не используются за рубежом, их применение рассмотрено только в трудах российских ученых (Хромченко Ф.А., Ладыжанский А.П., Зандберг А.С.).
5
Гладкие и резьбовые чопы, собранные под сварку
Поперечные сечения лабораторных образцов с чопами
Конструкции лабораторных образцов с типовыми видами чопов
1 2
3 4
5 6
Вырезанные образцы Испытательная машина SCHENCK с максимальным усилием 900 кН.
6
Испытания лабораторных образцов чопов
7
Результаты анализа циклической прочности чопов на лабораторных образцах
Макрошлифы образцов с чопами после испытаний
Трещины длиной 0,5 и 0,8 мм
Трещин нет Трещины длиной 0,8 и 1,2 мм
Трещины длиной 4,1 и 2,2 мм
Трещины длиной 4,2 и 4,4 мм
Трещины длиной 8,1 и 15 мм (сквозная)
Оценка прочности выполнена по наличию и длине усталостных трещин.Опасность разрушения после ремонта зависит от конструкции и размеров чопа.
1 2 3
4 5 6
Рекомендуемые виды конструкции и технологии установки чопов
Чоп с головкойЧоп с разделкой
8Задача: определить рациональные размеры конструкции и технологии приварки чопов с разделкой и с головкой по критериям долговечности
Головка чопа
Стенка трубы
Разделка
d - диаметр отверстияt - толщина стенки трубы
Dг - диаметр головкиh - высота головкиК – катет шва
Два типа ориентации концентратора в корне шва:
тип 1 - по толщине трубы тип 2 - вдоль поверхности
Классификация конструкций чопов по ориентации концентратора в корне шва
9
10
Компьютерное моделирование процесса приварки чопа с головкой
Схема установки чопа с головкой при ремонте нефтепровода
Сетка конечных элементов и раскладка валиков для чопа с головкой
11
Теплофизические свойства фазовых составляющих стали К60
Теплопроводность Теплоемкость
Аустенит
Перлит, Бейнит
12
Рассчитанный сварочный термический цикл для точки B рядом со швом
Сопоставление рассчитанной зоны проплавления с макрошлифом натурного образца
Зона проплавления
B
13
Механические характеристики стали К60 (шов Э50А)
Модуль упругости при сдвиге
Объемный модуль упругости Свободная температурно-структурная деформация
Предел текучести
1. Аустенит2. Перлит шва3. Бейнит шва 4. Перлит основного
металла 5. Бейнит основного
металла
Аустенит
Перлит, Бейнит
Скорость роста трещин в стали К60
Зависимость роста трещины за 10 000 циклов от размаха коэффициента интенсивности напряжения
14
Результаты экспериментальных исследований
l Δl
Рост менее 2 мм
Рост более 20 мм
15
Эпюры сварочных напряжений
После 7-го (корневого) валика
После 10-го валика
После завершения сварки
σ1
σ1
σ1,
16
Анализ остаточных напряжений после приварки чопа с головкой и напряжений от рабочего давления
1) Остаточное напряжение
2) Остаточное напряжение +
напряжение от рабочего давления
3) После разгрузки
Напряжение от рабочего давления (без учета остаточных напряжений)
σ1
σ1
σ1,
17
Сетка конечных элементов осесимметричной модели и раскладка валиков для чопа с разделкой.
Компьютерное моделирование процесса приварки чопа с разделкой
Форма проплавления и изотермы максимальных температур, достигнутых в процессе сварки чопа с разделкой в сопоставлении с макрошлифом натурного образца
Зона проплавления
18
Анализ остаточных напряжений после приварки чопа с разделкой и напряжений от рабочего давления
1) Остаточное напряжение
2) Остаточное напряжение + напряжение от
рабочего давления
3) После разгрузки
Напряжение от рабочего давления (без учета
остаточных напряжений)
σ1σ1
σ1,
Рекомендуемые конструкции чопа
D - диаметр ремонтируемого отверстия, t – толщина стенки трубы
19
• Чоп с головкой является универсальной конструкцией и может использоваться для герметизации отверстий диаметром от 8 до 40 мм.
• Чоп с разделкой имеет более узкое применение – для герметизации отверстий диаметром от 8 до 20 мм.
Рекомендуемые соотношения размеров чопов
Чоп с головкой Чоп с разделкой
Изготовление натурных образцов (технология)
20
Способ сварки - ручная дуговая сварка электродами с покрытием основного типа (Э50А по ГОСТ 9467 или Е7016 по AWS A5.1). Диаметр электродов – от 3,0 до 3,2 мм.Сварочный ток – 90…120 А.
Изготовление натурных образцов (чоп с разделкой)
21
Изготовление натурных образцов (чоп с разделкой)
22
Изготовление натурных образцов (чоп с разделкой)
23
Изготовление натурных образцов (чоп с разделкой)
24
Изготовление натурных образцов (чоп с разделкой)
25
Изготовление натурных образцов (чоп с головкой)
26
Изготовление натурных образцов (чоп с головкой)
27
Изготовление натурных образцов (чоп с головкой)
28
Изготовление натурных образцов (чоп с головкой)
29
Изготовление натурных образцов (чоп с головкой)
30
Изготовление натурных образцов
31
32
Испытания натурных образцов
Максимальное давление
Минимальное давление
Статическое давление
10 000 циклов
2 часа
Нагружение натурных образцов труб с чопами
33
Шлиф чопа с разделкой поперек оси трубы – обнаружена трещины длиной 0,71 мм
Фотографии шлифов, вырезанных из испытанных чоповШлиф чопа с головкой поперек оси трубы –
трещины не обнаружены
Разработанные конструкции вошли в нормативный документ и применяются для ремонта трубопроводов диаметром до 1220 мм с давлением до 10 МПа
Спасибо за внимание