RU2170875C2 - Pipeline restoration method - Google Patents

Pipeline restoration method Download PDF

Info

Publication number
RU2170875C2
RU2170875C2 RU2000110933A RU2000110933A RU2170875C2 RU 2170875 C2 RU2170875 C2 RU 2170875C2 RU 2000110933 A RU2000110933 A RU 2000110933A RU 2000110933 A RU2000110933 A RU 2000110933A RU 2170875 C2 RU2170875 C2 RU 2170875C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipeline
coupling
repaired
mpa
pressure
Prior art date
Application number
RU2000110933A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000110933A (en
Inventor
Н.А. Гафаров
Д.М. Нургалиев
В.М. Кушнаренко
Б.В. Перунов
В.М. Покщаев
Ю.А. Чирков
И.Н. Самигулов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" Открытого акционерного общества "Газпром"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" Открытого акционерного общества "Газпром" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" Открытого акционерного общества "Газпром"
Priority to RU2000110933A priority Critical patent/RU2170875C2/en
Publication of RU2000110933A publication Critical patent/RU2000110933A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2170875C2 publication Critical patent/RU2170875C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: repairing gas conduits, oil condensate conduits and other cylindrical metallic constructions such as vessels, reservoirs and so on. SUBSTANCE: method comprises steps of repairing pipeline with use of coupling mounted onto repaired portion of pipeline in order to apply controllable load reducing said coupling due to use elastic chamber filled with pressurized liquid or gas; preliminarily measuring residual pressure in pipeline and remained thickness of repaired portion; determining value of reducing pressure in elastic chamber according to relation
Figure 00000003
, where Pop - operational pressure in pipeline, MPa; Pres - residual pressure in repaired pipeline, MPa; t1 -equivalent remained thickness of repaired pipeline, mm; t2 - coupling thickness, mm; Rout - outer radius of pipeline, mm; Rin - inner radius of pipeline, mm; E - elasticity modulus of pipeline material, MPa; L' - distribution length of zone of "eddy effect", mm; a -length of portion for applying reducing load to coupling along axis of pipeline, mm; f -friction factor at sliding of coupling along pipeline; εr.d.- mean relative deformation values of pipeline caused by thermal shrinkage of welded seam of coupling; σresult -resulting annular stresses of pipeline wall after mounting coupling, MPa. EFFECT: enhanced strength and stability of repaired portion. 4 dwg

Description

Изобретение относится к способам ремонта трубопроводов и может быть использовано при ремонте газопроводов, нефтеконденсатопроводов и цилиндрических металлоконструкций, например сосудов, резервуаров и аппаратов. The invention relates to methods for repairing pipelines and can be used in the repair of gas pipelines, oil condensate pipelines and cylindrical metal structures, such as vessels, tanks and apparatuses.

При ремонте трубопроводов применяют бандажирование дефектных зон муфтами, хомутами, лентами и др. При этом важным является частичная или полная разгрузка поврежденной стенки трубы от кольцевых напряжений за счет предварительного натяга (обжатия) муфтой. Снижение напряжений под муфтой уменьшает вероятность развития дефекта в месте ремонта, а увеличение толщины стенки трубы при установке муфты препятствует развитию деформаций в зоне дефекта и образованию трещин. Существуют различные методы достижения сжимающих напряжений в трубе. When repairing pipelines, banding of defective areas with clutches, clamps, tapes, etc. is used. Partial or complete unloading of the damaged pipe wall from ring stresses due to preload (compression) by the coupling is important. Reducing stresses under the coupling reduces the likelihood of a defect developing at the repair site, and increasing the pipe wall thickness when installing the coupling prevents the development of deformations in the defect zone and the formation of cracks. There are various methods for achieving compressive stresses in a pipe.

Известен способ ремонта трубопровода с применением муфт, при котором две продольные половины муфты стягивают с помощью болтов после установки на место ремонта. В пространство между трубой и муфтой закачивают уплотнительную клейкую массу [1]. A known method of repairing a pipeline using couplings, in which two longitudinal halves of the coupling are pulled together with bolts after installation at the repair site. A sealing adhesive mass is pumped into the space between the pipe and the coupling [1].

Недостатком данного способа является недостаточная точность определения прикладываемой нагрузки и сложность конструкции муфты. The disadvantage of this method is the lack of accuracy in determining the applied load and the complexity of the design of the coupling.

Наиболее близким к заявляемому по назначению и совокупности существенных признаков является способ ремонта трубопровода путем установки муфты на ремонтируемый участок трубопровода, включающий создание регулируемой обжимающей муфту нагрузки посредством упругой камеры, заполняемой жидкостью или газом под давлением. Точность достижения обжимающей нагрузки на части муфты устанавливают по показаниям манометров компрессорной станции. При достижении необходимого давления в упругой камере половины муфты сваривают продольными швами [2]. Closest to the claimed purpose and a combination of essential features is a method of repairing a pipeline by installing a sleeve on a repaired section of the pipeline, including creating an adjustable compressive sleeve load through an elastic chamber filled with liquid or gas under pressure. The accuracy of achieving the compression load on the parts of the coupling is determined by the pressure gauges of the compressor station. Upon reaching the required pressure in the elastic chamber, half of the coupling is welded with longitudinal seams [2].

Однако в данном способе необходимое давление в упругой камере выбирается произвольно без учета параметров ремонтируемого трубопровода и накладываемой муфты, сил трения и др. Если выбранное обжимающее давление оказалось ниже необходимого уровня, то возникающие малые разгружающие напряжения в дефектной трубе не позволят устранить развитие дефекта. В случае превышения давления обжатия выше допустимого вся нагрузка перейдет на муфту, что приведет к ее разрушению, а затем и к разрушению самого трубопровода. However, in this method, the necessary pressure in the elastic chamber is arbitrarily selected without taking into account the parameters of the pipeline being repaired and the applied coupling, friction forces, etc. If the selected compression pressure is below the required level, then the small unloading stresses in the defective pipe will not allow to eliminate the development of the defect. If the compression pressure is higher than the permissible value, the entire load will be transferred to the coupling, which will lead to its destruction, and then to the destruction of the pipeline itself.

Заявляемое изобретение решает задачу повышения прочности и устойчивости ремонтируемого участка трубопровода за счет повышения точности определения обжимающей муфту нагрузки. The claimed invention solves the problem of increasing the strength and stability of the repaired section of the pipeline by increasing the accuracy of determining the compressive clutch load.

Поставленная задача достигается тем, что в способе ремонта трубопровода с помощью муфты, устанавливаемой на ремонтируемый участок трубопровода, включающем создание регулируемой обжимающей муфту нагрузки посредством упругой камеры, заполняемой жидкостью или газом под давлением, предварительно замеряют остаточное давление в трубопроводе и остаточную толщину ремонтируемого участка, а величину обжимающего давления в упругой камере определяют исходя из зависимости

Figure 00000004

где Pраб - рабочее давление в трубопроводе, МПа;
Pост - остаточное давление в ремонтируемом трубопроводе, МПа;
t1 - эквивалентная остаточная толщина ремонтируемого трубопровода, мм;
t2 - толщина муфты, мм;
Rн - наружный радиус трубопровода, мм;
Rв - внутренний радиус трубопровода, мм;
E - модуль упругости материала трубопровода, МПа;
L' - длина распространения зоны "краевого эффекта", мм;
a - длина участка приложения обжимающей нагрузки на муфту вдоль оси трубопровода, мм;
f - коэффициент трения при скольжении муфты по трубопроводу;
εсв - средние относительные деформации трубопровода от тепловой усадки сварного шва муфты;
σрез - результирующие кольцевые напряжения в стенке трубопровода после установки муфты, МПа.The problem is achieved in that in a method of repairing a pipeline using a sleeve installed on a repaired section of the pipeline, including creating an adjustable compressive load sleeve using an elastic chamber filled with liquid or gas under pressure, the residual pressure in the pipeline and the residual thickness of the area being repaired are pre-measured, and the value of the squeezing pressure in the elastic chamber is determined based on the dependence
Figure 00000004

where P slave is the working pressure in the pipeline, MPa;
P OST - residual pressure in the repaired pipeline, MPa;
t 1 - equivalent residual thickness of the pipeline being repaired, mm;
t 2 is the thickness of the coupling, mm;
R n - the outer radius of the pipeline, mm;
R in - the inner radius of the pipeline, mm;
E is the elastic modulus of the pipeline material, MPa;
L 'is the propagation length of the zone of "edge effect", mm;
a is the length of the area of application of the crimping load on the sleeve along the axis of the pipeline, mm;
f is the coefficient of friction when sliding the coupling through the pipeline;
ε St - average relative strain of the pipeline from heat shrinkage of the weld of the coupling;
σ rez - resulting ring stresses in the pipe wall after installation of the coupling, MPa.

Из научно-технической литературы и патентной документации неизвестно использование заявляемой зависимости для определения оптимальной величины обжимающего давления, обеспечивающего равномерное прилегание муфты по всей длине окружности и снижение до необходимой величины кольцевых напряжений в стенке трубопровода. From the scientific and technical literature and patent documentation it is not known to use the claimed dependence to determine the optimal value of the squeezing pressure, ensuring a uniform fit of the coupling along the entire circumference and reducing the annular stresses in the pipeline wall to the required value.

Технический результат заключается в снижении до необходимой величины кольцевых напряжений в стенке трубопровода за счет обеспечения точности определения обжимающей муфту нагрузки, что способствует восстановлению несущей способности дефектных участков не ниже несущей способности бездефектной части трубопровода. Этим обеспечивается повышение прочности и устойчивости ремонтируемого участка трубопровода. The technical result consists in reducing the ring stresses in the pipe wall to the required value by ensuring the accuracy of determining the compression of the coupling sleeve, which helps to restore the bearing capacity of the defective sections not lower than the bearing capacity of the defect-free part of the pipeline. This provides increased strength and stability of the repaired section of the pipeline.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Ремонт трубопроводов проводят как с прекращением, так и без прекращения подачи транспортируемого продукта. Трубопровод со сквозными дефектами ремонтируют после сброса давления в данном участке трубопровода. В случае когда длина дефектного участка достаточно большая, ремонт проводят пошаговым методом, перемещая конструкцию с упругой камерой поэтапно на примыкающий участок, до полного ремонта дефектного участка трубопровода. Repair of pipelines is carried out both with the termination, and without interruption of supply of the transported product. A pipeline with through defects is repaired after depressurization in a given section of the pipeline. In the case where the length of the defective section is large enough, the repair is carried out step by step, moving the structure with the elastic chamber in stages to the adjacent section, until the defective section of the pipeline is completely repaired.

Предварительно проводят оценку технического состояния трубопровода (характер и размеры дефектов) известными методами наружной или внутритрубной диагностики - ультразвуковым, акустическим и др. A preliminary assessment of the technical condition of the pipeline (the nature and size of the defects) is carried out using known methods of external or in-line diagnostics - ultrasonic, acoustic, etc.

Участок трубопровода с локальными несквозными дефектами очищают от продуктов коррозии, антикоррозионного покрытия, пыли, грязи, затем дефектные участки трубопровода обезжиривают ацетоном или другим органическим растворителем и дефекты зашпаклевывают эпоксидной смолой или шпаклевкой. При сквозных дефектах (свищах) концы свища засверливают и в полученные отверстия вставляют конические стальные пробки, смазанные эпоксидной смолой. Зону свища обезжиривают и смазывают эпоксидной смолой. The pipeline section with local non-through defects is cleaned of corrosion products, anticorrosion coating, dust, dirt, then the defective pipeline sections are degreased with acetone or another organic solvent and the defects are puttied with epoxy resin or putty. With through defects (fistulas), the ends of the fistula are drilled and conical steel plugs lubricated with epoxy are inserted into the holes obtained. The fistula area is degreased and greased with epoxy.

На трубопровод устанавливают продольные половины муфты, толщина которых не должна отличаться от толщины стенки ремонтируемого трубопровода более чем на 20%. На муфту устанавливают упругую камеру при помощи приспособления, выполненного, например, в виде двух полуобойм, соединенных между собой шпильками. В упругую камеру через штуцер подают жидкость или газ под давлением, величину которого предварительно рассчитывают по предлагаемой зависимости. После чего половины муфты сваривают продольными швами. The longitudinal halves of the coupling are installed on the pipeline, the thickness of which should not differ from the wall thickness of the pipeline being repaired by more than 20%. An elastic chamber is mounted on the clutch using a device made, for example, in the form of two half-hollows connected by studs. In the elastic chamber through the nozzle serves liquid or gas under pressure, the value of which is previously calculated according to the proposed dependence. Then half of the coupling is welded with longitudinal seams.

Выбор обжимающего муфту давления производится следующим образом. The selection of the compression clutch pressure is as follows.

На фиг. 1 изображена схема приложения обжимающей нагрузки на муфту, на фиг. 2 - разрез по A-A на фиг. 1. На фиг. 3 и фиг. 4 представлены проекции дефектов на длине обжатия в осевом сечении стенки трубы. In FIG. 1 shows a diagram of the application of a crimping load on the coupling; FIG. 2 is a section along A-A in FIG. 1. In FIG. 3 and FIG. 4 shows the projection of defects on the compression length in the axial section of the pipe wall.

Замеряют остаточное давление в ремонтируемом трубопроводе. С использованием одного из методов неразрушающего контроля, например ультразвукового, на протяжении всего дефектного участка поточечно замеряют остаточные толщины трубопровода, на основании которых вырисовывается конфигурация дефектов ремонтируемого трубопровода. Затем общеизвестными методами рассчитывают площадь потерь металла в дефектной зоне трубопровода на длине обжатия. После чего определяют эквивалентную остаточную толщину дефектного участка трубопровода по формуле

Figure 00000005

где Апот - площадь потери металла в дефектной стенке оболочки на длине обжатия a+L', мм2;
a - длина участка приложения обжимающей нагрузки на муфту вдоль оси трубопровода, мм;
L' - длина распространения зоны "краевого эффекта", мм.Measure the residual pressure in the pipeline being repaired. Using one of the methods of non-destructive testing, for example, ultrasonic testing, throughout the entire defective section, the residual thickness of the pipeline is pointwise measured, based on which the configuration of the defects of the pipeline being repaired emerges. Then, by well-known methods, the area of metal loss in the defective zone of the pipeline along the compression length is calculated. Then determine the equivalent residual thickness of the defective section of the pipeline according to the formula
Figure 00000005

where A sweat is the area of metal loss in the defective shell wall along the compression length a + L ', mm 2 ;
a is the length of the area of application of the crimping load on the sleeve along the axis of the pipeline, mm;
L 'is the propagation length of the "edge effect" zone, mm.

Длина распространения зоны "краевого эффекта" равна

Figure 00000006

где Rн - наружный радиус трубопровода, мм;
tтр - толщина трубопровода, мм.The propagation length of the "edge effect" zone is
Figure 00000006

where R n - the outer radius of the pipeline, mm;
t Tr - the thickness of the pipeline, mm

Средние относительные деформации ремонтируемого трубопровода от тепловой усадки сварного шва муфты определяют по эмпирической зависимость. The average relative deformation of the pipeline being repaired from the heat shrinkage of the coupling weld is determined by the empirical dependence.

εсв= (2...2,5)•10-6•σт,
где σт - предел текучести материала муфты, МПа.
ε sv = (2 ... 2.5) • 10 -6 • σ t ,
where σ t - yield strength of the coupling material, MPa.

Необходимый уровень результирующих кольцевых напряжений в дефектной стенке трубопровода, транспортирующего очищенный газ, в результате установки муфты определяют исходя из равнопрочности получаемой конструкции

Figure 00000007

Необходимый уровень результирующих кольцевых напряжений в дефектной стенке трубопровода, транспортирующего сероводородсодержащий продукт, в результате установки муфты определяют исходя из того, что напряжения в стенке трубопровода должны быть в два раза меньше, чем в стенке муфты
Figure 00000008

После этого по заявляемой формуле вычисляется конкретное значение обжимающего муфту давления для данного участка трубопровода. При этом обжимающее давление в упругой камере должно быть больше 2 МПа, так как при меньшем давлении не обеспечивается плотное прижатие муфты к трубопроводу.The required level of the resulting ring stresses in the defective wall of the pipeline transporting the purified gas, as a result of the installation of the coupling, is determined on the basis of the equal strength of the resulting structure
Figure 00000007

The required level of resulting ring stresses in the defective wall of the pipeline transporting the hydrogen sulfide-containing product, as a result of the coupling installation, is determined on the basis that the stresses in the pipeline wall should be half as much as in the wall of the coupling
Figure 00000008

After that, according to the claimed formula, the specific value of the compression sleeve is calculated for this section of the pipeline. In this case, the compressive pressure in the elastic chamber should be greater than 2 MPa, since at a lower pressure, the clutch is pressed tightly against the pipeline.

Таким образом, при подаче в упругую камеру обжимающего давления, вычисленного по заявляемой формуле после необходимых замеров, напряжения в стенке трубопровода будут снижены до необходимого уровня, чем и обеспечивается упрочнение дефектного участка, что приводит к большей эффективности заявляемого способа ремонта трубопровода по сравнению с ранее опубликованными. Thus, when applying to the elastic chamber a compression pressure calculated by the claimed formula after the necessary measurements, the stresses in the pipeline wall will be reduced to the required level, which ensures the strengthening of the defective section, which leads to greater efficiency of the proposed method of repairing the pipeline compared to previously published .

Использование предлагаемого способа позволит повысить прочность и устойчивость ремонтируемого участка трубопровода за счет точности определения обжимающей муфту нагрузки, что приводит к восстановлению несущей способности дефектных участков не ниже несущей способности бездефектной части трубопровода. Using the proposed method will improve the strength and stability of the repaired section of the pipeline due to the accuracy of determining the compression of the coupling load, which leads to the restoration of the bearing capacity of the defective sections is not lower than the bearing capacity of the defect-free part of the pipeline.

Источники информации
1. Заявка N 96/19694. PCT, 6 МПК F 16 L 55/175, заявл. 22.12.94, опубл. 27.06.96.
Sources of information
1. Application N 96/19694. PCT, 6 IPC F 16 L 55/175, claimed 12/22/94, publ. 06/27/96.

2. Патент РФ N 2140600, 6 МПК F 16 L 55/172, опубл. 27.10.99, БИ N 30, 1999 г. (прототип). 2. RF patent N 2140600, 6 IPC F 16 L 55/172, publ. 10.27.99, BI N 30, 1999 (prototype).

Claims (1)

Способ ремонта трубопровода с помощью муфты, устанавливаемой на ремонтируемый участок, включающий создание регулируемой обжимающей муфту нагрузки посредством упругой камеры, заполняемой жидкостью или газом под давлением, отличающийся тем, что предварительно замеряют остаточное давление в трубопроводе и остаточную толщину ремонтируемого участка, а величину обжимающего давления в упругой камере определяют, исходя из зависимости
Figure 00000009

где Рраб - рабочее давление в трубопроводе, МПа;
Рост - остаточное давление в ремонтируемом трубопроводе, МПа;
t1 - эквивалентная остаточная толщина ремонтируемого трубопровода, мм;
t2 - толщина муфты, мм;
Rн - наружный радиус трубопровода, мм;
Rв - внутренний радиус трубопровода, мм;
Е - модуль упругости материала трубопровода, МПа;
L' - длина распространения зоны "краевого эффекта", мм;
а - длина участка приложения обжимающей нагрузки на муфту вдоль оси трубопровода, мм;
f - коэффициент трения при скольжении муфты по трубопроводу;
εсв - средние относительные деформации трубопровода от тепловой усадки сварного шва муфты;
σрез - результирующие кольцевые напряжения в стенке трубопровода после установки муфты, МПа.
A method of repairing a pipeline using a sleeve installed on a repaired area, including the creation of an adjustable compression sleeve load using an elastic chamber filled with liquid or gas under pressure, characterized in that the residual pressure in the pipeline and the residual thickness of the area being repaired are pre-measured, and the amount of compression pressure is the elastic chamber is determined based on the dependence
Figure 00000009

where R slave is the working pressure in the pipeline, MPa;
R OST - residual pressure in the repaired pipeline, MPa;
t 1 - equivalent residual thickness of the pipeline being repaired, mm;
t 2 is the thickness of the coupling, mm;
R n - the outer radius of the pipeline, mm;
R in - the inner radius of the pipeline, mm;
E - modulus of elasticity of the material of the pipeline, MPa;
L 'is the propagation length of the zone of "edge effect", mm;
a is the length of the application of the crimping load on the sleeve along the axis of the pipeline, mm;
f is the coefficient of friction when sliding the coupling through the pipeline;
ε St - average relative strain of the pipeline from heat shrinkage of the weld of the coupling;
σ rez - resulting ring stresses in the pipe wall after installation of the coupling, MPa.
RU2000110933A 2000-04-28 2000-04-28 Pipeline restoration method RU2170875C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000110933A RU2170875C2 (en) 2000-04-28 2000-04-28 Pipeline restoration method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000110933A RU2170875C2 (en) 2000-04-28 2000-04-28 Pipeline restoration method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000110933A RU2000110933A (en) 2000-10-27
RU2170875C2 true RU2170875C2 (en) 2001-07-20

Family

ID=20234100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000110933A RU2170875C2 (en) 2000-04-28 2000-04-28 Pipeline restoration method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2170875C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7472722B2 (en) Method of permanently repairing a pipeline section using a combination wrap and sleeve structure
US7673655B1 (en) Composite wrap repair of internal defects
CA2580095A1 (en) Pipeline repair system and method of installation
Albiez et al. Hybrid joining of jacket structures for offshore wind turbines–Validation under static and dynamic loading at medium and large scale
MXPA03006311A (en) Compression pipe repairing and reinforcing methods.
CN111929147B (en) B-type sleeve bearing capacity inspection method for repairing circumferential weld defects of oil and gas pipeline
US20120325357A1 (en) Pipe clamp device
Otegui et al. Influence of multiple sleeve repairs on the structural integrity of gas pipelines
Netto et al. Fatigue performance of pre-strained pipes with girth weld defects: Full-scale experiments and analyses
RU2170875C2 (en) Pipeline restoration method
RU2191317C2 (en) Method of pipeline repairs
RU2374551C2 (en) Method for repair of pipeline defects
Pépin et al. Low cycle fatigue of subsea mechanically lined pipeline with liner imperfections
RU2097646C1 (en) Method of prevention of development of flaws in pipe line walls
RU2352854C2 (en) Repair method of defective pressurised pipeline section
RU2155905C2 (en) Method for repairing metallic pipelines
Alexander et al. State-of-the-art assessment of today’s composite repair technologies
RU2140600C1 (en) Device for repair of pipe lines by means of sleeve
RU2354522C2 (en) Method for repair of defect section of operating pipeline
Kong et al. Mechanical analysis and parameter design of CFRP-Wrapped defected steel pipe
RU2563945C1 (en) Method of pipeline strengthening using soldered-welded coupling
CA2164011C (en) External pipe reinforcing sleeve
RU2451233C2 (en) Repair method of pipeline in operation (versions)
RU2352855C1 (en) Repair method of long-distance linear section of active pipeline
SU1821322A1 (en) Method of repair of pipe-lines

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090429