RU2063574C1

RU2063574C1 - Method of repair of high-pressure pipe lines having surface defects

Info

Publication number: RU2063574C1
Application number: RU93012952/06A
Authority: RU
Inventors: В.В. Харионовский; И.И. Губанок; А.В. Соннинский; И.Н. Курганова
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1996-07-10

Abstract

FIELD: gas mains and gas-transfer compressor stations. SUBSTANCE: defective section of pipe line having surface defect in form of tear-outs-grooves is embraced by two half-clips tightened up by bolts; groove is filled with plastic metal and zone of repair is covered with gasket oriented accurately according to defect which has outline of groove overlapping by 4 to 5 mm on either side; gasket is made of freshly annealed copper; half-clip embracing the pipe line under repair and pressing the gasket unloads metal in zone of repair creating stresses of opposite sign by pressure exerted by bolts through gasket; bolts are received by tapped holes made in half-clip beforehand and oriented accurately according to defect. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к магистральным газопроводам и может быть использовано на газоперекачивающих компрессорных станциях для ремонта и поддержания в рабочем состоянии участков газопроводов. The invention relates to gas mains and can be used at gas compressor stations for repair and maintenance of sections of gas pipelines.

Размещение газопроводов на опорах бывает различным и в определяющей степени зависит от местных условий. The placement of gas pipelines on supports is different and to a certain extent depends on local conditions.

На стадии строительства участки стальных трубопроводов частично в соответствии с проектом, а большей частью строителями для удобства выполнения тяжелых строймонтажных работ, прихватываются /привариваются/ к металлоконструкциям опор. At the construction stage, sections of steel pipelines are partially in accordance with the project, and for the most part by builders, for the convenience of carrying out heavy construction work, they are tacked / welded / to the metal structures of the supports.

При пуске компрессоров горячий /нагретый сжатием/ газ поступает в газопровод и вызывает значительные температурные подвижки трубопровода. Трубопровод отрывает от металлоконструкций опор /большей частью в местах непроектной прихватки/, оставляя на его наружной поверхности вырывы-канавки /см.фиг.1 и 2/, различно ориентированные. Так как толщина стенки высоконапорных /обычно 75 атмосфер/ газопроводов значительна /например, 12,7 мм или 15,7 мм зависит от диаметра/ то такие вырывы не бывают сквозными, они носят поверхностный характер. When the compressors are started, hot / heated by compression / gas enters the gas pipeline and causes significant temperature movements of the pipeline. The pipeline detaches from the metal structures of the supports / for the most part in places of non-projected tacking /, leaving on its outer surface tear-out grooves / see Fig. 1 and 2 /, differently oriented. Since the wall thickness of high-pressure / usually 75 atmospheres / gas pipelines is significant / for example, 12.7 mm or 15.7 mm depends on the diameter / such breaks are not through, they are superficial.

Однако уменьшение толщины стенки в месте дефекта вызывает значительное повышение напряжения в металле в этой зоне. Так, например, кольцевые напряжения /напряжения от давления/ составляют обычно 50 60% от предела текучести материала. Уменьшение толщины стенки на 30% автоматически увеличит действующее в этой зоне рабочее напряжение до величины, близкой к пределу текучести. Эксплуатация таких участков становится опасной. Причем на отдельных компрессорных станциях количество таких поверхностных дефектов может доходить до сотни. Правда, они разбросаны по газопроводу и взаимного их влияния не обнаружено. Отключение магистрального газопровода для ремонта не допустимо, т.к. повлечет за собой перебой в энергоснабжении целого города. However, a decrease in the wall thickness at the location of the defect causes a significant increase in stress in the metal in this zone. So, for example, ring stresses / stresses from pressure / are usually 50-60% of the yield strength of the material. A decrease in the wall thickness by 30% will automatically increase the operating stress acting in this zone to a value close to the yield strength. The operation of such sites becomes dangerous. Moreover, at individual compressor stations, the number of such surface defects can reach hundreds. True, they are scattered along the gas pipeline and no mutual influence was found. Disconnecting the main gas pipeline for repair is not permissible, as will entail a disruption in the energy supply of the whole city.

Существующие способы ремонта поверхностных дефектов трубопроводов ориентированы, как правило, на линейную часть и основываются на применении огневых устройств и сварки. Existing methods for repairing surface defects in pipelines are oriented, as a rule, to the linear part and are based on the use of fire devices and welding.

Известен способ ремонта трубы /патент Великобритании 2210134, кл. F 16 L 55/16, опубл. 1990/, включающий поврежденный участок трубопровода и два полухомута, стягиваемые болтами, с постадийным устройством герметичных уплотнений в нескольких местах и с окончательным заполнением зоны дефекта твердеющим веществом типа эпоксидной смолы. A known method of pipe repair / patent Great Britain 2210134, CL. F 16 L 55/16, publ. 1990 /, including a damaged section of the pipeline and two half-clamps, tightened by bolts, with a step-by-step arrangement of tight seals in several places and with the final filling of the defect zone with a hardening substance such as epoxy resin.

Этот способ имеет два существенных недостатка. This method has two significant drawbacks.

Во-первых, технология ремонта сложна, многоступенчата и требует очень большой тщательности и обычной чистоты на ремонтируемом участке. Для наших северных компрессорных станций это тяжелое требование. Во-вторых, напряжения на отремонтированном участке трубы снижаются благодаря передаче их на стальной кожух-хомут /из двух полухомутов через отвердевающее вещество, в качестве которого принята эпоксидная смола. Поэтому надежность и практическая эффективность этого способа ограничены прочностными характеристиками эпоксидной смолы, которые во много раз ниже, чем у стали и даже у меди. Эпоксидная смола никак не сможет передать /ее просто раздавит/ на стальной хомут напряжение σ= 1500 кг/см², которое здесь обычно и составляет лишь 33% от предела текучести трубной стали Х60, самой распространенной сегодня при изготовлении труб для магистральных трубопроводов.Firstly, the repair technology is complex, multi-stage and requires very great care and the usual cleanliness on the repaired area. For our northern compressor stations, this is a difficult requirement. Secondly, the stresses on the repaired pipe section are reduced due to their transfer to the steel casing-clamp / from two half-clamps through the hardening substance, which is used as an epoxy resin. Therefore, the reliability and practical effectiveness of this method is limited by the strength characteristics of the epoxy resin, which are many times lower than that of steel and even copper. The epoxy resin will not be able to transfer / it will simply crush / onto a steel clamp a stress σ = 1500 kg / cm ² , which here usually accounts for only 33% of the yield strength of X60 pipe steel, the most common today in the manufacture of pipes for main pipelines.

Задачей изобретения является повышение надежности ремонта высоконапорных трубопроводов с поверхностными дефектами в виде глубоких вырывов-канавок, различно ориентированных по поверхности. The objective of the invention is to increase the reliability of repair of high-pressure pipelines with surface defects in the form of deep tear-out grooves, differently oriented on the surface.

Эта задача достигается тем, что канавка-вырыв заполняется пластичным металлом, прочностные характеристики которого во много раз выше прочностных характеристик эпоксидной смолы, а зона ремонта накрывается прокладной, ориентированной строго по дефекту и повторяющей очертания канавки-вырыва с нахлестом по 4-5 мм на каждую сторону и выполненной из свежеотожженной /т.е. мягкой и податливой в момент монтажа/ меди, а полухомут, прижимающий прокладку, разгружает металл в зоне ремонта, создавая напряжения противоположного знака давлением через прокладку болтами, установленными в полухомуте в резьбовых отверстиях, выполненных заранее и ориентированных строго по дефекту. This task is achieved by the fact that the trench groove is filled with ductile metal, the strength characteristics of which are many times higher than the strength characteristics of epoxy resin, and the repair area is covered with a gasket oriented strictly according to the defect and repeating the outline of the groove-tear with an overlap of 4-5 mm for each side and made of freshly annealed / i.e. soft and pliable at the time of installation / copper, and a half-clamp pressing the gasket unloads the metal in the repair zone, creating stresses of the opposite sign by pressure through the gasket with bolts installed in the half-clamp in threaded holes made in advance and oriented strictly according to the defect.

Заполнение канавки-вырыва пластинчатым металлом может производиться различно: либо по зубопротезной технологии со снятием гипсового слепка дефекта с изготовлением гипсовой формы, в точности повторяющей дефект, и с последующей заливкой ее расплавленным металлом /мягкой сталью, например,/, причем после остывания отлива просто вставляется в канавку-вырыв на трубопроводе, либо набиванием меди в свежеотожженном состоянии /т.е. мягкой и податливой к силовой формовке в момент монтажа/ в канавку-вырыв с последующим выравниванием цилиндрической поверхности напильником или абразивным инструментом. Filling of the tear-out groove with plate metal can be carried out in different ways: either by dental prosthetics with removal of the plaster cast of the defect with the manufacture of a plaster mold exactly repeating the defect, and then pouring it with molten metal / mild steel, for example /, and after cooling the tide is simply inserted into the groove-digging in the pipeline, or by stuffing copper in a freshly annealed condition / i.e. soft and pliable for power forming at the time of installation / into the groove-tear, followed by leveling the cylindrical surface with a file or an abrasive tool.

На фиг. 1 изображена канавка-вырыв, вид на нее сверху, в крайней точке дефекта схематически показаны действующие напряжения -кольцевые s_к и продольные σ_пр.; на фиг. 2 дан поперечный разрез дефекта /сечение А-А с фиг. I/, показаны в масштабе, близком к 1:1 глубины, ширина и профиль канавки вырыва; на фиг. 3 показана пунктиром канавка-вырыв, накрытая прокладкой; на фиг. 4 зона ремонта, закрытая хомутом с резьбовыми отверстиями, ориентированными по дефекту; на фиг. 5 поперечный разрез зоны ремонта /сечение Б-Б с фиг. 4/ болт, установленный в полухомуте, создает противодавление на металл в зоне дефекта.In FIG. 1 shows a tear-out groove, a top view of it, at the extreme point of the defect, the effective stresses are shown — ring s _k and longitudinal σ _ave ; in FIG. 2 shows a transverse section of the defect / section AA from FIG. I / are shown on a scale close to 1: 1 of the depth, width and profile of the trench groove; in FIG. 3 shows a dashed dash groove covered by a gasket; in FIG. 4 repair zone, closed with a clamp with threaded holes oriented according to the defect; in FIG. 5 is a cross-sectional view of the repair zone / section BB of FIG. 4 / a bolt mounted in a half-clamp creates a back pressure on the metal in the defect zone.

Высоконапорный стальной трубопровод 1 имеет поверхностный дефект в виде глубокого вырыва-канавки 2. В результате этого уменьшается работающая толщина стенки в месте дефекта и соответственно увеличиваются действующие кольцевые напряжения 3 /

где р давление в трубопроводе, Д его диаметр и d-толщина стенки/.The high-pressure steel pipe 1 has a surface defect in the form of a deep tear-out groove 2. As a result, the working wall thickness at the defect site decreases and the corresponding annular stresses increase 3 /

where p is the pressure in the pipeline, D its diameter and d-wall thickness /.

В соответствии с предлагаемым техническим решением пространство 2 заполняется пластичным металлом 4, который способен воспринять на себя часть действующего напряжения 3. Узкая прокладка 5, ориентированная строго по дефекту и повторяющая очертания канавки-вырыва 2 с нахлестом по 4 5 мм на каждую сторону, накладывается на зону ремонта в свежеотожженном состоянии, т.е. мягкой и податливой к силовой формовке на момент монтажа. Два стальных полухомута 5 и 7 /ответный на фиг. не показан/ выполнены внутренним диаметром на 2-4 мм больше наружного диаметра поврежденного трубопровода. Они охватывают трубопровод в месте дефекта и стягиваются на нем крупными /М27 или М30/ стандартными болтами, обеспечивающими усилие сжатия на прокладку порядка 6000 8000 кг. In accordance with the proposed technical solution, the space 2 is filled with ductile metal 4, which is able to absorb part of the acting voltage 3. A narrow strip 5, oriented strictly according to the defect and repeating the shape of the trench groove 2 with an overlap of 4 5 mm on each side, is superimposed on repair zone in freshly burned condition, i.e. soft and malleable at the time of installation. Two steel half-clamps 5 and 7 / response in FIG. not shown / made with an inner diameter 2-4 mm larger than the outer diameter of the damaged pipeline. They cover the pipeline in the place of the defect and are tightened on it with large / M27 or M30 / standard bolts, providing a compressive force on the laying of about 6000 8000 kg.

До монтажа и до заполнения пространства 2 пластичным металлом в полухомуте 6 выполняются не менее двух резьбовых отверстий 8 /размером М12, например/, ориентированных строго по дефекту. При монтаже через эти отверстия 8 прокладка 5 удерживается на месте. При стягивании полухомутов 6 и 7 прокладка 5 раздавливается/ для свежеотожженной меди такой процесс происходит при напряжениях около 300 кг/см²/ на зоне дефекта и замоноличивает ее.Before installation and until the space 2 is filled with plastic metal in the half-sleeve 6, at least two threaded holes 8 / of size M12, for example /, are oriented strictly according to the defect. When mounting through these holes 8, the gasket 5 is held in place. When tightening the clamps 6 and 7, the gasket 5 is crushed / for freshly annealed copper, this process occurs at stresses of about 300 kg / cm ² / on the defect zone and monolizes it.

Болты 9, установленные в отверстиях 8 полухомута 6, при завинчивании еще более замоноличивают зону ремонта и, кроме того, разгружают металл в этой зоне, создавая здесь напряжения противоположного знака в стенке трубопровода 1 и в пластичном металле 4, заполняющем пространство вырыва-канавки 2. The bolts 9 installed in the holes 8 of the coupling half 6, when screwing, even more monolithic the repair zone and, in addition, unload the metal in this zone, creating stresses of the opposite sign here in the wall of the pipe 1 and in the plastic metal 4 filling the space of the tear-out groove 2.

После окончания ремонта медь быстро "стареет" и ее прочностные характеристики растут. Через несколько суток она способна выдерживать и передавать через себя напряжения 1200 1500 кг/см². К этому моменту зона ремонта /см. фиг.5/ будет представлять собой монолит из пластичного металла и рабочая толщина стенки высоконапорного трубопровода в этом месте будет складываться из толщины его стенки, толщины прокладки 5 и толщины полухомута 6, т.е. можно ожидать снижение рабочих напряжений практически вдвое. Разгрузка противодавлением еще более облегчает условия работы зоны ремонта.After the repair is over, copper quickly “ages” and its strength characteristics increase. After a few days, it is able to withstand and transmit through itself a voltage of 1200 to 1500 kg / cm ² . At this point, the repair zone / cm. 5 / will be a monolith of ductile metal and the working wall thickness of the high-pressure pipeline in this place will be the sum of the wall thickness, thickness of the strip 5 and the thickness of the coupling 6, i.e. we can expect a decrease in operating stresses by almost half. Backpressure unloading further facilitates the working conditions of the repair area.

Отремонтированный таким образом трубопровод можно безопасно эксплуатировать в течение длительного времени. A pipeline repaired in this way can be safely operated for a long time.

Указанная величина нахлеста прокладки 4-5 мм на каждую сторону продиктована практическими соображениями, при меньшем нахлесте трудно обеспечить качественный монтаж, больший нахлест увеличит размеры прокладки и соответственно усилие, необходимое для ее сжатия. The indicated size of the overlap of the gasket 4-5 mm on each side is dictated by practical considerations, with a smaller overlap it is difficult to ensure high-quality installation, a larger overlap will increase the size of the gasket and, accordingly, the force required to compress it.

Техникоэкономическим преимуществом предлагаемого технического решения является продление сроков безопасной эксплуатации высоконапорных трубопроводов с поверхностными дефектами. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 The technical and economic advantage of the proposed technical solution is to extend the safe operation of high-pressure pipelines with surface defects. YYY2 YYY4

Claims

1. A method of repairing high-pressure pipelines with surface defects in the form of deep bursts-grooves, variously oriented, including a damaged section of the pipeline with a groove-burst and two half-clamps covering the pipeline in this place and tightened by bolts, characterized in that the groove-burst is filled with plastic metal and the repair area is covered with a gasket oriented strictly according to the defect, repeating the outline of the tear-out groove with an overlap of 4-5 mm on each side and made of freshly annealed copper, comb poluhomut covering the repaired conduit and pressing the gasket, unloads the metal in the repair area, by creating the opposite sign of the voltage through a pad pressure bolts mounted in poluhomute in threaded holes made in advance and of oriented strictly by defect.

2. The method according to claim 1, characterized in that the tear-out groove is filled using a dental prosthesis technology with the removal of the plaster cast of the defect, with the production of a plaster mold exactly repeating the defect, and then pouring it with molten plastic metal, and after cooling, the casting is simple inserted into the groove-pullout on the pipeline.

3. The method according to claim 1, characterized in that the filling of the groove-tear is made by stuffing copper in a freshly annealed state in the groove-tear, followed by leveling the cylindrical surface with a file or an abrasive tool.