ИЗМЕРИТЕЛЬ СТРЕЛЫ ИЗГИБА ТРУБ И ТРУБНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Предлагаемая полезная модель относится к инструменту для контроля кривизны труб обвязок объектов магистральных трубопроводов при проведении их технического диагностирования с целью оценки уровня изгибных напряжений, а также для определения кривизны труб и отклонений от теоретической окружности в зоне сварного шва на дуге окружности длиной не менее 200 мм при проведении первичной оценки качества труб, предназначенных для повторного применения после их демонтажа из газонефтепроводов.
Известный способ контроля деформаций и напряжений в трубопроводах объектов магистральных газонефтепроводов предполагает использование в качестве основных инструментов: нивелира и нивелирной рейки [Методические указания по диагностированию технического состояния и определению сроков последующего освидетельствования технологических трубопроводов и сосудов, работающих под давлением, компрессорных станций, РАО «Газпром», М., 1996; СТО Газпром РД 1.10-098-2004, Методика проведения комплексного диагностирования трубопроводов и обвязок технологического оборудования газораспределительных станций магистральных газопроводов, М., 2005]. Работа с данными инструментами имеет следующие недостатки:
- большая трудоемкость и невысокая точность, связанные с определением (построением) упругой линии деформированного трубопровода по данным геодезической съемки;
- необходимость одновременной работы двух человек;
- невозможность проведения нивелирования обвязок трубопроводов, расположенных в одной плоскости один под другим;
- невозможность измерения прогиба вертикальных участков обвязок трубопроводов;
- невозможность измерения прогиба трубопровода в горизонтальной плоскости.
Близким к заявляемой полезной модели является измеритель прогиба трубопровода [Патент РФ №56594 от 21 марта 2006 г., G01C 9/24], включающий уровень, состоящий из корпуса с измерительной поверхностью и жестко закрепленных в нем стеклянных колб - горизонтальной и вертикальной, в корпусе уровня дополнительно выполнено резьбовое отверстие с осью, перпендикулярной измерительной поверхности уровня, в которое с возможностью перемещения вдоль него установлен винт, снабженный на одном торце ручкой для его вращения, а на другом торце проточена коническая поверхность, в корпусе также выполнен паз, в котором закругленным концом с помощью фиксаторов закреплена линейка со шкалой, продольные ребра которой перпендикулярны измерительной поверхности уровня и лежат в одной плоскости с осью резьбового отверстия, а винт снабжен указателем, выполненным с возможностью перемещения вдоль шкалы линейки. Этот измеритель прогиба трубопровода имеет следующие недостатки:
1. Невысокая точность и большая трудоемкость определения уровня изгибных напряжений, действующих на контролируемом участке трубопровода (необходимо измерить перепады высот контрольных точек относительно первой на обследуемом участке трубопровода, при проведении измерений в каждой точке вращать вручную винт для установки уровня в горизонтальное положение, по измеренным значениям перепадов контрольных точек построить упругую линию изгиба трубопровода, выбрать участок трубопровода с наибольшей стрелой изгиба и вычислить радиус изгиба трубы на этом участке, после этого оценить наибольший уровень изгибных напряжений).
2. Невозможность измерения прогиба трубопровода в горизонтальной плоскости.
Технической задачей настоящей полезной модели является снижение трудоемкости и повышение точности определения кривизны и уровня изгибных напряжений деформированных участков трубопровода.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый измеритель стрелы изгиба труб, включающий корпус, представляющий прямоугольную пластину, в центре которой перпендикулярно ее измерительной поверхности, выполнено сквозное отверстие для установки индикатора часового типа, по середине пластины выполнен сквозной продольный паз, проходящий через центр отверстия, на расстоянии от края отверстия в теле пластины, перпендикулярно ее боковой грани, выполнено сквозное отверстие, разделяемое продольным пазом на две половины, одна половина отверстия имеет гладкую поверхность, в другой - выполнена резьба, в резьбовую половину одним концом ввернута шпилька, на другой конец шпильки навернута корончатая гайка, дополнительно по углам пластины выполнены четыре резьбовых отверстия, в которые ввернуты винты с проточенными на конус концами.
Полезная модель поясняется чертежом, представленным на фиг. Измеритель стрелы изгиба труб и трубных элементов состоит из прямоугольной пластины 1 с измерительной поверхностью 2. В центре пластины 1, перпендикулярно ее измерительной поверхности 2, выполнено сквозное отверстие 3 для установки индикатора часового типа 4 с диапазоном измерения 0-5 или 0-10 мм [Диапазон измерения индикатора указан в ГОСТ 577-68. Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Технические условия]. Посредине пластины 1 выполнен сквозной продольный паз 8, проходящий через центр отверстия 3. На расстоянии примерно 1 см от края отверстия 3 в теле пластины 1, перпендикулярно ее боковой грани, выполнено сквозное отверстие, разделенное продольным пазом 8 на две половины. Одна половина отверстия имеет гладкую поверхность, в другой выполнена резьба. В резьбовое отверстие одним концом ввернута шпилька. На другой конец шпильки навернута корончатая гайка 7. При закручивании гайки 7 берега паза 8 сближаются и фиксируют индикатор 4 в рабочем положении. Дополнительно по углам пластины 1 выполнены четыре резьбовых отверстия, оси которых перпендикулярны измерительной поверхности 2 пластины 1. В эти отверстия ввернуты четыре винта 5 с контргайками 6. Концы винтов 5 проточены на конус.
Подготовка измерителя к работе происходит следующим образом. Винты 5 выворачивают из отверстий пластины 1 до положения, когда нижние точки их конических оконечностей будут лежать в одной плоскости, параллельной измерительной поверхности пластины 2. Такое положение винтов 5 фиксируют контргайками 6. Измеритель устанавливают на прямолинейном участке трубы с диаметром равным диаметру обследуемого трубопровода. Сообщают измерительному стержню 9 индикатора 4 натяг, равный примерно половине диапазона измерения индикатора. С помощью корончатой гайки 7 фиксируют это положение индикатора 4. Совмещают нулевой штрих шкалы со стрелкой.
в
г
ф
Плотно прижимая коническими оконечностями винтов 5 измерители к поверхности обследуемой трубы поочередно в вертикальной и горизонтальной плоскостях, по отклонению стрелки индикатора 4 от нуля определяют непосредственно величины стрел изгиба f и f в вертикальной и горизонтальной плоскостях, соответственно. Фактический радиус изгиба трубы ρ находят по формуле
ф
где L - базовая длина измерителя стрелы изгиба (расстояние между осями винтов 5 по длине трубы); f - обобщенная стрела изгиба.
При кососимметричном изгибе значение обобщенной стрелы изгиба определяют по формуле
в
г
где f и f - стрелы прогибов в вертикальной и горизонтальной плоскостях
Уровень изгибных напряжений на каждом конкретном участке трубы определяют по формуле
H
ф
2
где D - наружный диаметр трубы; E=20000…21000 кг/мм - модуль упругости стальной трубы; ρ - фактический радиус изгиба трубы.
ф
Перемещая измеритель вдоль обследуемой трубы, находят участок с максимальным значением обобщенной стрелы изгиба f и по формулам (1)-(4) максимальный уровень изгибных напряжений в деформированной (обследуемой) трубе. Для определения значений отклонений от теоретической окружности в зоне сварного шва на дуге окружности длиной 200 мм используют измерители с базой L=200 мм. Подготовленный к работе измеритель устанавливают перпендикулярно оси трубы на участке, где отсутствуют отклонения от теоретической окружности. Сообщают измерительному стержню индикатора натяг, равный примерно половине длины измерительной шкалы, и с помощью корончатой гайки фиксируют это положение. Совмещают нулевой штрих шкалы со стрелкой. После этого измеритель устанавливают перпендикулярно оси трубы на участке, внутри определяют величину отклонения от теоретической окружности в зоне сварного шва на дуге окружности длиной 200 мм.
Предлагаемый измеритель прост в изготовлении и работе, позволяет одному человеку с минимальными затратами труда, с приемлемой точностью измерять непосредственно величину стрелы изгиба, соответственно, радиус кривизны в любой плоскости, на любом локальном участке обследуемой трубы.