![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Лекция 4. Материалы для строительства магистральных трубопроводов
Введение. 4.1. Трубы и сварочные материалы для строительства МТ. 4.2. Защитные покрытия магистральных трубопроводов. Контрольные вопросы.
Введение Перед нефтегазодобывающей промышленностью стоят задачи улучшения использования природных ресурсов при разработке нефтяных и газовых месторождений с повышенными требованиями к охране окружающей среды. Ежегодно по магистральным трубопроводам перекачиваются сотни миллионов тонн нефти и миллиарды кубометров газа, содержащих в больших количествах коррозионно-активные компоненты. Из-за высокой агрессивности транспортируемых сред сроки службы магистральных трубопроводов значительно ниже нормативных. Применение ингибиторов коррозии, как показала практика, приводит к несущественному увеличению срока службы магистральных трубопроводов. До настоящего времени промышленность Российской Федерации не производит в требуемых объемах трубы для нефтегазопроводов в коррозионно-стойком исполнении и оборудование с защитным покрытием. По этой причине нефтегазовые объекты продолжают, в основном, сооружать с использованием обычных труб и оборудования из металлов без покрытия. Срок службы трубопроводов различного назначения, определенный на основе обобщения статистических данных по замене их в процессе эксплуатации зависит от региона.
Трубы и сварочные материалы для строительства магистральных трубопроводов Разрушение магистральных трубопроводов обусловлено недостаточной несущей способностью конструкции труб и их соединений. Причины разрушений связаны с такими факторами, как: - заводские дефекты труб – металлургические дефекты (слоистость стенок труб, закаты, неметаллические включения, плены); использование сталей с нерасчетными характеристиками прочности, пластичности, вязкости; - отклонение геометрических параметров; - дефекты заводских сварных швов и соединений труб, выполненных в базовых и трассовых условиях (непровары, смещение кромок, шлаковые включения, ослабления околошовных зон основного металла, трещины); - механические повреждения труб при транспортировке, строительстве и эксплуатации – вмятины, царапины, задиры, приварка «заплат», различного рода крепежных элементов, утонение концевых участков труб при перетаскивании их волоком, сквозные повреждения, гофры;
- перенапряжение труб, обусловленное нарушениями требований проекта и ошибками проектных решений: дополнительное к проектному искривление трубопровода в вертикальной и горизонтальной плоскостях вплоть до образования гофр; принятие в проектах недостаточно обоснованных конструкций; недоучет продольных напряжений в трубах и продольных перемещений и т. п.; - перенапряжение труб в результате действия неучтенных наползающих грунтов при укладке труб в тело оползней, размыв подводных трубопроводов, колебания размытых участков и т. п.; - коррозия труб, приводящая к образованию различных выемок, каверн, свищей в стенке трубы, к уменьшению се толщины; - другие причины. Отказы трубопроводных систем в основном зависят от наружной и внутренней коррозии труб. Поэтому для повышения надежности работы магистральных трубопроводов необходимы разработка и применение новых коррозионно-стойких труб. Стальные трубы для трубопроводов подразделяются в соответствии с: а) ГОСТ 8731-87; ГОСТ 8732-78; СТ 8733-74; ГОСТ 8734-75 – бесшовные трубы; б) ГОСТ 20295-74 – электросварные трубы диаметром до 800 мм; в) ТУ – трубы диаметром более 800 мм; г) специальными ТУ– импортные трубы; д) ТУ – новые бесшовные нефтегазопроводные трубы; е) ТУ – новые бесшовные трубы из коррозионно-стойкой стали. Трубы для трубопроводов подразделяют. I. По способу изготовления на: - бесшовные: а) горячедеформированные; б) горячекатаные; в) горячепрессованные; г) холоднодеформированные; д) холоднокатаные; в) холоднотянутые; - сварные: а) прямошовные; б) спиральношовные; в) многослойные. II. По размерам: - малого диаметра: 57 – 426 мм; - большого диаметра: 530– 1420 мм. Наиболее часто применяются трубы диаметром: 159; 219; 273; 320; 377; 426; 530; 720; 820; 1020; 1220; 1420 мм. III. По назначению (в зависимости от условий эксплуатации) трубы делятся на три группы: 1) из малоуглеродистых сталей с пределом прочности до 490 МПа, предназначены для эксплуатации при t > 0 °С и р < 5,4 МПа, строительство трубопроводов из таких труб можно выполнять при t > минус 40 °С;
2) из малоуглеродистых низколегированных сталей с пределом текучести 490 - 540 МПа, предназначены для эксплуатации в северных районах страны при t > минус 40 °С и р < 5,4 МПа; 3) из низколегированных сталей с пределом прочности выше 540 МПа, предназначены для эксплуатации и строительства трубопроводов при t > минус 60 °С и р < 9,8 МПа. Для трубопроводов (за исключением трубопроводов нефтяных месторождений), транспортирующих среды с парциальным давлением сероводорода более 300 Па, применяют трубы из спокойных углеродистых и низколегированных сталей по ГОСТ 20295-74 и бесшовные (диаметром до 426 мм включительно) при отсутствии электросварных труб с необходимыми техническими характеристиками и прямошовные (диаметром более 426 мм) с удовлетворительной стойкостью против сероводородного растрескивания. Входной контроль труб Входной контроль труб производят на предмет их соответствия техническим требованиям, изложенным в нормативно-технической документации на трубы. При входном контроле проверяют: 1. Наличие сертификата соответствия, содержащего: номинальный размер трубы; номер и дату ТУ, по которому изготовлена труба; марку стали; номер партии; результаты механических испытаний с указанием номера плавки, к которым относятся результаты испытаний; результаты гидравлических испытаний и рентгеновской дефектоскопии; вид термообработки; химический анализ плавки. 2. Соответствие данных сертификата и заводской маркировки: на внутренней поверхности каждой трубы, на расстоянии 500 мм от одного из ее концов несмываемой краской наносят маркировку: завод-изготовитель, номер контракта, номер плавки, номинальные размеры, номер трубы, дату изготовления, эквивалент углерода. 3. Длину трубы должна быть в пределах 10,5 – 11,6 м (и до 11,8 м по согласованию). Предельные отклонения по длине для труб 1 класса точности (+ 15, – 0) мм, для труб 2 класса – (+ 100, – 0) мм. Длину труб измеряют рулетками или мерными проволоками. 4. диаметр и толщину стенки трубы (диаметр измеряется по ГОСТ 20.295-85). Наружный диаметр трубы определяют путем измерения периметра трубы рулеткой с последующим пересчетом по формуле: DH = П/ где П – периметр трубы, мм; Предельные отклонения по наружному диаметру труб: DH < 200 ± 1,5 mm; DH = (200 – 350) ± 2 мм;DH = (350 – 530)± 2,2 мм;DH = (530 – 630) ± 3 мм;DH = (720 – 820) ±4 мм;DH= (820 – 1020) мм ± 0,7 %;DH > 1020 мм ± 0,6 %. Толщину стенки измеряют штангенциркулями с ценой деления 0,01 мм. Минусовой допуск должен быть не более 5 % номинальной толщины. Отклонения толщины стенки трубы должны соответствовать требованиям госстандартов на трубы. 5. Овальность концов труб – отношение разности между наибольшим и наименьшим диаметром к номинальному диаметру – должна быть не более 1 % DH при толщине стенки менее 20 мм, и 0,8 % DH при толщине стенки более 20 мм. Овальность определяют путем измерения диаметра торца трубы нутромером или индикаторной скобой в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. 6. Кривизну труб, которая не должна превышать 1,5 мм на 1 м длины: общая кривизна не должна превышать 0,15 % длины трубы. 7. Состояние кромок и косину реза. Концы труб обрезают под прямым углом. Отклонение от перпендикулярности торцов (косина реза) не должно превышать 1,6 мм для труб номинальным наружным диаметром 1020 мм и более и 1,2 мм для труб номинальным наружным диаметром менее 1020 мм. Кромки труб должны иметь разделку под сварку. Для нефтепроводов косина реза должна быть < 1,0 мм – для DH < 530 мм; 1,6 мм – для DH > 530 мм. Концы труб должны иметь фаску, выполненную механическим способом. Для труб номинальной толщиной стенки менее 15 мм используется фаска с углом скоса 30° и допускаемым отклонением минус 5°. Притупление должно быть в пределах 1 – 3 мм.
8. Наличие дефектов на поверхности труб: не допускается наличие трещин, рванин, плены, закатов, а также выходящие на поверхность или торцевые участки расслоения. В зоне шириной не менее 40 мм от торцов труб не допускаются расслоения, превышающие 6,5 мм. В основном металле труб допускаются расслоения, если их размер в любом направлении не превышает 80 мм, а площадь не превышает 5000 мм в квадрате. Расслоения площадью не менее 5000 мм в квадрате и длиной в любом направлении 30 – 80 мм располагаются друг от друга на расстоянии не менее 500 мм. Трубы изготавливают из листов, прошедших 100 % ультразвуковой контроль (УЗК). Допускается зачистка поверхностных дефектов, кроме трещин, при условии, что толщина стенки после зачистки не выходит за пределы своего минимального значения. Допускаются вмятины глубиной не более 6 мм, а также поверхностные дефекты типа задира, царапины, если при последующей их шлифовке толщина стенки трубы не выйдет за пределы допуска на толщину стенки. Сварные швы, или сварные соединения труб и изделий, должны иметь плавный переход от основного металла к металлу шва без резких переходов, подрезов, несплавлений по кромке, непроваров, осевой рыхлости и других дефектов формирования шва. Усиление наружного шва находится в пределах 0,5 – 2,5 мм для труб толщиной стенки до 12 мм включительно и 0,5 – 3,0 мм для труб толщиной стенки свыше 12 мм. Высота усиления внутреннего шва находится в пределах 0,5 – 2,5 мм. На заводе-изготовителе сварные швы подвергаются 100 %-му ультразвуковому контролю. 9. Трубы не подвергаются ремонту если: - глубина царапин, задиров не более 5 %; - вмятины на концах труб имеют глубину не более 3,5 % от DH; - глубина задиров фасок не более 5 мм. 10. Химический состав, углеродный эквивалент, механические свойства основного металла и сварочного шва контролируются дополнительно – одна труба из партии. Все остальные параметры, рассмотренные выше, контролируются на всех трубах – 100 %.
Трубы разбраковывает (т. е. определяет бракованные трубы или нет) комиссия, состоящая из представителей строительно-монтажной организации, заказчика и транспортных ведомств (железная дорога, морфлот, речфлот). 11. Ударная вязкость (KCU) на поперечных образцах ипроцент вязкой составляющей в изломе для основного металла труб номинальной толщиной 6 мм и более должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9454-78. Для труб номинальной толщиной стенки 6 – 12 мм допускается изготовление полнотолщинных (без обработки черновых поверхностей) образцов на ударную вязкость. Для труб номинальной толщиной стенки менее 6 мм ударная вязкость не определяется. Для труб диаметром 325 мм и менее допускается определение ударной вязкости на продольных образцах. Для труб диаметром менее 168 мм ударная вязкость на образцах не определяется. Процент вязкой составляющей в изломе следует определять на полнотолщинных образцах DWTT высотой 75 мм для труб номинальной толщиной стенки 8,5 мм и более и высотой 50 мм – для труб номинальной толщиной стенки менее 8,5 мм. Для труб толщиной стенки до 12 мм включительно допускается определение вязкой составляющей в изломе на образцах. 12. Ударная вязкость сварных соединений для труб, выполненных дуговой сваркой, на образцах с острым надрезом (Шарпи) при температуре 0 °С должна быть не ниже 39,2 Дж/см2 (4,0 кгс ∙ м/см2). Образцы Шарпи для сварного соединения имеют сечение 10x10 мм2 для труб номинальной толщиной стенки свыше 12 мм и 5х10 мм2 – для труб номинальной толщиной стенки 12 мм и менее. Каждую трубу подвергают на заводе-изготовителе испытанию гидростатическим давлением, вызывающим в минимальной толщине стенки трубы кольцевые деформации, равные деформациям, вызванным испытанием трубы без осевого подпора. Алюминиевые трубы Трубы из алюминия и его сплавов обладают большей стойкостью, чем стальные, в углеводородных средах, в условиях почвенной коррозии и низких температур. Алюминиевые трубы имеют небольшую массу, достаточно высокие механические и технологические свойства. За счет гладкости стенок труб повышается производительность трубопроводов на 10 – 15 %, так как при перекачке продуктов уменьшается трение о стенки труб, а также предотвращается отложение парафина и других примесей на их стенках. Алюминиевые трубы рекомендуется применять: для газонефтепроводов, транспортирующих агрессивные среды; прокладываемых в коррозионноактивных грунтах; при надземной прокладке, когда необходима легкость конструкции (строительство воздушных переходов); для прокладки в труднодоступных горных условиях, в болотистой местности; в прибрежной полосе моря; при прокладке газонефтепроводов на поверхности земли в районах вечной мерзлоты и т. д. При сооружении газонефтепроводов из алюминиевых труб сокращается объем очистных и изоляционных работ, выполняемых на трассе, так как не требуется применять изоляцию (за исключением прокладки в щелочных грунтах); облегчаются транспортирование труб и монтаж трубопроводов.
Стыковые соединения алюминиевых труб выполняют сварными с применением различных методов сварки или разъемными, например с помощью резьбовых муфт. Сопряжение алюминиевого трубопровода со стальным можно осуществлять на фланцах с принятием мер защиты против гальванической коррозии. Трубы из алюминия и его сплавов можно применять для магистральных и промысловых трубопроводов диаметром до 300 мм. Для сварных газонефтепроводов высоких давлений можно применять трубы, изготовленные из алюминиевых сплавов марок АМг6 и В92 (Al–Mg–Zn), а также АД35 (Al–Mg–Si); для сварных газонефтепроводов среднего давления – из сплавов АМг2 и АМг и для сварных трубопроводов низкого давления – из алюминия марок АДО, АД и АД1. При изготовлении несварных газонефтепроводов с резьбовыми или фланцевыми соединениями можно использовать высокопрочные дюралюмины марок Д1, Д16 (Al–Cu–Mg) и др. За рубежом для изготовления труб применяют аналогичные по свойствам сплавы. Трубы из алюминия и его сплавов по способу изготовления делятся на: - бесшовные – прессованные, тянутые (т. е. изготовленные волочением и холодной прокаткой), плоскосворачиваемые; - сварные – прямошовные, спиральношовные и плоскосворачиваемые. Целесообразность применения того или иного способа для изготовления труб определяется рядом факторов, и, прежде всего, требованиями качества, точности размеров и стоимости изготовления, а также особенностями применяемого материала для труб. Наиболее производительным является метод прессования бесшовных труб на специальных гидравлических прессах. Ассортимент труб, получаемых на прессах, весьма разнообразен. У нас в стране из алюминия и его сплавов изготовляют бесшовные трубы длиной 1 – 6 м двух видов: тянутые – диаметром 6–120 мм, толщиной стенки 0,5 – 5 мм и прессованные – диаметром 18 – 300 мм, толщиной 1,5 – 40 мм. Сварные трубы получают из ленты методом непрерывной сварки токами высокой частоты диаметром 10 – 220 мм, толщиной стенки 0,5 – 4 мм. Освоение изготовления сварных труб из листов и полос позволит в дальнейшем расширить сортамент труб. За рубежом применяют трубы примерно такого же типа. Чугунные трубы Чугунные трубы обладают по сравнению со стальными большей коррозионной стойкостью и долговечностью, а также меньшей сложностью изготовления. Вместе с тем они имеют большую металлоемкость (большая толщина стенок). Общие затраты на производство и монтаж чугунных трубопроводов, отнесенные к одному году их службы, оказываются меньшими, чем эти же затраты при сооружении стальных трубопроводов. Трубы из серого чугуна широко применяют для изготовления водопроводов как в России, так и за рубежом. Они получили большое распространение также для трубопроводов различного назначения. Для газонефтепроводов используют трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, который наряду с высокой прочностью имеет достаточную пластичность, обладает, как и серый чугун, хорошими литейными свойствами, а также имеет низкую стоимость по сравнению с другими материалами. Трубы из высокопрочного чугуна благодаря более высокой механической прочности и пластичности способны выдерживать внутренние рабочие давления, даже несмотря на некоторое ослабление их стенок под действием точечной коррозии, и имеют больший срок службы, чем обычные трубы из серого чугуна. Изготовление чугунных труб заключается в заливке металла, осуществляемой различными способами, в формы. В России наибольшее распространение имеют центробежный метод литья труб из серого чугуна в водоохлаждаемые формы и полунепрерывный метод литья чугунных труб. Центробежный метод отливки чугунных труб в металлической водоохлаждаемой форме – наиболее производительный, экономичный и простой. Полунепрерывным методом литья изготовляют трубы из серого чугуна эвтектического состава с минимальным содержанием фосфора. Дефект чугунных труб центробежного литья – разностенность. При полунепрерывном методе литья труб этого нет, так как трубы формуют на оправке (внутренний кристаллизатор). Но, тем не менее, эти трубы имеют шлаковые включения и газовые раковины. В случаях протекания неполного процесса самоотжига при полунепрерывном литье труб возможно ухудшение их пластических свойств, образование поверхностного отбела и даже растрескивание. Улучшение свойств труб достигнуто в результате повышения качества шихтовых материалов, совершенствования процесса плавки чугуна. Полунепрерывный метод литья рекомендуется применять также и для изготовления раструбных труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, в частности, диаметром свыше 300 мм. Экспериментально доказано, что процесс литья протекает нормально, без захватов и заклинивания труб. Для повышения прочности и пластичности высокопрочного чугуна необходима последующая термическая обработка труб (отжиг). Трубы из серого чугуна по назначению подразделяются на напорные водопроводные и сливные (канализационные). Напорные водопроводные трубы составляют примерно 15 % от общего выпуска чугунных труб. Трубы всех классов отливают из серого чугуна не ниже марки СЧ15. Гидравлическое испытание труб с раструбом проводят в зависимости от их размеров и класса. Для Dу < 300 мм испытательное давление составляет 2,5; 3,5 и 4 МПа; для Dу > 300 – 600 мм – 2; 3 и 3,5 МПа и для Dу > 600 мм – 2; 2,5 и 3 МПа соответственно для классов ЛА, А и Б. Максимальное рабочее давление в чугунных трубопроводах не должно превышать испытательного. Пластмассовые трубы Пластмассовые трубопроводы обладают следующими преимуществами. Они не подвержены электрохимической коррозии, которая создает значительные осложнения при эксплуатации металлических трубопроводов. Потери давления на трение в пластмассовых трубах благодаря их гладкой внутренней поверхности приблизительно на 30 % меньше, чем в стальных и чугунных трубах, поэтому пропускная способность пластмассовых труб данного условного прохода примерно соответствует пропускной способности стальной трубы следующего по номиналу условного прохода. Трубы из термопластов в 6 – 14 раз легче металлических, что обеспечивает экономию при их транспортировании и монтаже. Трубы малых и средних диаметров из полиолефинов могут также поставляться потребителям в бухтах, что упрощает их перевозку и укладку в траншеи. Вероятность разрушения пластмассового трубопровода при замерзании в нем воды мала, поэтому в зимний период, когда потребление воды прекращается, трубопроводы из полиолефинов можно не опорожнять. Низкая электрическая проводимость исключает возможность возникновения в пластмассовых трубах блуждающих токов и связанного с ним коррозионного повреждения трубопровода. Ограничение применения пластмассовых трубопроводов происходит из-за их основных недостатков: низкий модуль упругости (теряют свою форму); низкая теплостойкость; высокий коэффициент линейного расширения (что обусловливает необходимость устройства компенсаторов); подверженность ползучести и старению; изменение свойств с течением времени; хладоломкость (т. е. при низких температурах уменьшается пластичность и увеличивается хрупкость). Для трубопроводов в нашей стране используются преимущественно трубы из полиэтилена низкого давления (ПНД), полиэтилена высокого давления (ПВД), полипропилена (ПП) и суспензионного поливинилхлорида (ПВХ) и стеклопластиков. В зарубежной практике для этих целей используются трубы из полибутадиенстирола, полиэтилена (ПЭ), ПП, хлорированного ПВХ, а также из стеклопластиков. Трубы из фторопластов в России и за рубежом применяются для монтажа технологических трубопроводов. Напорные трубы из ПЭНД, ПЭВД предназначены для трубопроводов, транспортирующих воду, газ, воздух и другие жидкие и газообразные вещества, к которым ПЭ химически стоек. Трубы из ПП отличаются от полиэтиленовых легкостью и теплостойкостью. Прочность ПП труб выше, а газо- и паропроницаемость ниже. Стоимость их выше, чем стоимость труб из полиэтилена. Трубы из ПВХ имеют следующие отличия по сравнению с полиэтиленовыми: имеют большую плотность; меньшую морозостойкость; склонны к старению под действием ультрафиолетовых лучей; с понижением температуры повышается хрупкость; чувствительны к надрезам, царапинам и требуют более бережного отношения при транспортировании и монтаже. Основной способ производства полиэтиленовых труб – непрерывная шнековая экструзия. Приготовленные гранулы полиэтилена засыпают в бункер экструдера, откуда захватывают шнеком и транспортируют через обогревательный цилиндр. Во время прохождения через него материал пластифицируется и в вязкотекучем состоянии продавливается через образуемый дорном и мундштуком (формовочное устройство) кольцевой зазор экструзионной головки. Труба, выходящая из экструдера, поступает на калибровку, ее охлаждают водой, маркируют и нарезают на отрезки заданной длины при помощи резака или наматывают на катушку (барабан). Сварочные материалы Для ручной электродуговой сварки стыков магистральных и промысловых трубопроводов применяются электроды с целлюлозным (Ц), основным (Б) и рутиловым (Р) видами покрытий по ГОСТ 9466-75 и ГОСТ9467-75. Выбор типа электродов производят в соответствии с таблицей 4.1. Для автоматической газоэлектрической сварки стыков труб применяют: - сварочную проволоку с омедненной поверхностью по ГОСТ 2246-70; - углекислый газ по ГОСТ 8050- 85 (2 изменения) – (двуокись углерода газообразная); - аргон газообразный по ГОСТ 10157-79; - смесь из углекислого газа и аргона. Для газокислородной сварки применяют: - технический кислород первого, второго и третьего сортов по ГОСТ 5583-78; - технический ацетилен. Для автоматической и полуавтоматической сварки стыков труб применяют самозащитные порошковые проволоки, аттестованные марки которых следует выбирать в соответствии с технологической картой. Таблица 4.1– Типы электродов
Примечание: 1. Типы электродов, предназначенных для сварки термоупрочненных труб. 2. Для сварки промысловых газопроводов IV класса с нормативным значением временного сопротивления до 460 МПа могут применяться электроды с покрытием рутилового вида – типов Э42-Р и Э46-Р по ГОСТ 9466-75. Для автоматической сварки стыков труб под флюсом применяются флюсы по ГОСТ 9087-81 и проволоки углеродистые или легированные преимущественно с омедненной поверхностью по ГОСТ 2246-70
|
|||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; просмотров: 4237; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.59.72.129 (0.061 с.) |