СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ РЕМОНТЕ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
METHOD OF OPTIMIZING TEMPERATURE STRESS AT REPAIR OF MAIN PIPELINES

Изобретение относится к эксплуатации подземных магистральных трубопроводов (МТ), в части производства ремонтных работ по устранению дефектных участков.
В соответствии с нормативной документацией (СП 36.13330. 2012. Магистральные трубопроводы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.06-85*. - Введ. 2013-07-01. - М.: Госстрой, ФАУ «ФЦС», 2012. - IV, 93 с.), продольные напряжения в трубопроводе определяются по формуле:
где μ - коэффициент поперечной деформации Пуассона;
- кольцевые напряжения от внутреннего давления газа, МПа;
α - коэффициент линейного расширения стали;
Е - модуль упругости трубной стали, МПа;
Δt - расчетный температурный перепад, принимаемый положительным при нагревании, °С;
u
σ - напряжения упругого изгиба, МПа.
Расчетный температурный перепад вычисляется по формуле:
1
где t - начальная температура, за которую принимается температура воздуха при сварке захлесточного стыка при строительстве МТ (температура замыкания);
2
t - вторая зафиксированная температура, за которую принимается температура газа при эксплуатации/ремонте МТ.
Из формулы (1) следует, что чем меньше величина Δt, тем меньше напряжения в трубопроводе от температурного перепада (вторая составляющая). Минимизация температурного перепада, при которой величина Δt будет стремиться к нулю, позволит оптимизировать температурные напряжения.
Прототипом является способ ремонта участка газопровода (СТО Газпром 14-2005. Типовая инструкция по безопасному проведению огневых работ на газовых объектах ОАО «Газпром». - Введ. 2005-11-01. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2005. - 60 с.) с недопустимыми дефектами, заключающийся в освобождении участка МТ от газа, его вскрытии, вырезке технологических окон, установке временных герметизирующих устройств (ВГУ), отсекающих ремонтируемый участок от возможного поступления газа в сварочную зону, замене дефектного участка через вырезку катушки с дефектом и врезку новой катушки. Чтобы обеспечить безопасность сварочных работ осуществляется продувка воздухом с помощью специального устройства. Недостатком данного способа является то, что сварка захлесточного стыка проводится без учета температуры наружного воздуха, что может вызвать, в соответствии с формулой (1), ненормативные напряжения в трубопроводе в процессе его эксплуатации. Ненормативные растягивающие напряжения способны привести к разрыву участка МТ, сжимающие - к выпучиванию и разрушению.
Целью изобретения является разработка способа оптимизации температурных напряжений при ремонте участка МТ, возникающих от температурного перепада между температурой воздуха при сварке захлестов при строительстве МТ и температурой газа при его эксплуатации/ремонте.
cp
2
Технический результат достигается тем, что согласно диспетчерским данным определяют среднегодовую температуру газа для ремонтируемого участка МТ (t≈t). На вскрытом и освобожденном от газа участке вырезают технологические окна, отсекают ремонтируемый участок от возможного поступления газа в сварочную зону установкой ВГУ, и вырезают катушку с дефектом. При врезке новой катушки, в процессе выполнения работ по сварке захлесточного стыка в трубопроводе поддерживают температуру, близкую к среднегодовой температуре газа при эксплуатации МТ, путем продувки воздухом, подогретым с помощью специального устройства, например передвижной парогенераторной установки (https://studfiles.net/preview/383386/page:4/ Назначение передвижной парогенераторной установки (ППУ)).
Суть изобретения поясняется продольным сечением вскрытого ремонтируемого участка трубопровода, изображенного на фиг. Способ оптимизации температурных напряжений при ремонте МТ осуществляют в следующей последовательности:
1 Шурфовка дефектного участка трубопровода 1 общей протяженностью около 30 м.
2 Вырезка технологических окон 2 и 3, установка ВГУ 4.
3 Продувка ремонтируемого участка трубопровода потоком воздуха 5, подогретым при помощи специальной машины подогрева (СМП) 6.
4 Вырезка дефектной катушки.
cp
5 Монтаж новой катушки 7 и сварка кольцевых сварных стыков 8, 9 (захлесточный стык), с поддержанием расчетной температуры поверхности трубопровода, близкой к t, продувкой подогретым воздухом с помощью СМП. Контроль температуры поверхности трубопровода выполняется переносным бесконтактным измерителем температуры.
6 Завершение продувки, удаление ВГУ из технологических окон.
7 Заварка технологических окон.
Преимуществом изобретения является то, что при ремонтных работах на участке МТ обеспечивается минимальный температурный перепад, а значит оптимальные (близкие к нулю) температурные напряжения в процессе эксплуатации независимо от температуры воздуха при замыкании.