RU2531126C2 - Способ испытания композитно-муфтовой ремонтной конструкции для труб магистральных трубопроводов - Google Patents
Способ испытания композитно-муфтовой ремонтной конструкции для труб магистральных трубопроводов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531126C2 RU2531126C2 RU2012145213/28A RU2012145213A RU2531126C2 RU 2531126 C2 RU2531126 C2 RU 2531126C2 RU 2012145213/28 A RU2012145213/28 A RU 2012145213/28A RU 2012145213 A RU2012145213 A RU 2012145213A RU 2531126 C2 RU2531126 C2 RU 2531126C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- loading
- composite
- pipeline
- repair
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам диагностики ремонтных конструкций, применяемых для ремонта трубопроводов по композитно-муфтовой технологии. Сущность: трубу с дефектом герметизируют путем приварки к ее торцам двух заглушек с эллиптическими днищами. При этом одна из заглушек содержит два штуцера: один - для подачи воды, другой - для дренажа воздуха. На дефектную трубу устанавливают ремонтную конструкцию, которую заполняют композитными материалами и испытывают в четыре этапа посредством создания внутреннего давления. Технический результат: обеспечение достоверности (информативности) и полноты оценки механических свойств композитного состава; проверка несущей способности трубы, отремонтированной композитно-муфтовым методом. 4 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к способам диагностики ремонтных конструкций, применяемых для ремонта трубопроводов по композитно-муфтовой технологии.
Известен способ определения работоспособности стальных газонефтепроводных труб магистральных трубопроводов.
Техническим результатом способа является повышение информативности и полноты оценки работоспособности трубопроводов за счет определения циклической прочности и надежности металла труб в условиях двухосного нагружения, а также установление предельного срока промышленной и экологически безопасной эксплуатации труб магистральных трубопроводов разных диаметров с большим сроком службы. Способ определения работоспособности стальных газонефтепроводных труб магистральных трубопроводов возрастающим гидростатическим внутренним давлением до разрушения в условиях двухосного нагружения с соотношением главных напряжений 2:1 включает предварительное нанесение на трубу имитаций эксплуатационных повреждений и ремонта. Перед статическим испытанием внутренним давлением до разрушения проводят по крайней мере не менее трех ресурсных испытаний внутренним циклическим давлением, соответствующим эксплуатационному. Циклические испытания проводят путем нагружения трубы внутренним давлением согласно ступенчато-блочной программе. После проведения трех ресурсных испытаний внутренним циклическим давлением, задаваемым по ступенчато-блочной программе, проводят завершающее ресурсное испытание трубы внутренним пульсирующим отнулевым гидростатическим давлением до уровня, не превышающего 0,7 от предела текучести металла трубы. Дополнительное число нагружений ограничено 10000 циклов (см. патент RU РФ №2442114 от 10.02.2012).
Данный способ принят за прототип.
В то же время вышеприведенный способ не обеспечивает испытание труб с дефектами, отремонтированными композитно-муфтовым методом.
Признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявляемого технического решения, является создание внутреннего давления в трубе.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение достоверности (информативности) и полноты оценки механических свойств композитного состава и проверка несущей способности трубы, отремонтированной композитно-муфтовым методом.
В описании приняты следующие термины и определения.
Жизнеспособность - время до начала отверждения композитного состава, в течение которого возможно проводить заполнение муфты композитным составом.
Композитные материалы: композитный состав и герметик.
Герметик: быстро отверждаемый состав, предназначенный для заполнения кольцевого зазора между трубой и торцами муфты для формирования полости, заполняемой композитным составом, а также формирования скоса - плавного перехода от муфты к телу трубы.
Композитный состав: состав, предназначенный для заполнения зазоров между трубой и ремонтной муфтой; после отверждения состав образует с муфтой монолитную конструкцию, разгружающую трубу с дефектом, путем перераспределения напряжений между трубой и муфтой.
Композитно-муфтовая ремонтная конструкция состоит из стальной муфты, сваренной из двух полумуфт, которая устанавливается на трубе по центру дефекта с кольцевым зазором от 6 мм до 40 мм. Кольцевой зазор между трубой и торцами муфты заполняется быстрозатвердевающим герметиком. Объем между трубой и муфтой заполняется затвердевающим композитным составом.
Ремонтная муфта состоит из двух полумуфт, которые соединяются между собой сварными швами при монтаже муфты на трубопровод. При этом сама муфта к трубопроводу не приваривается. Боковые кромки обеих полумуфт имеют разделку под сварку.
Полумуфты изготавливают из листовой стали, при этом прочностные характеристики металла муфты должны быть не ниже характеристик прочности металла трубы, а толщина стенки муфты не меньше толщины стенки трубы.
В нижнюю полумуфту ввинчиваются два входных стальных патрубка, предназначенные для подсоединения к ним гибких шлангов, по которым будет подаваться композитный состав, при этом один патрубок является основным для подачи композитного состава, а другой является резервным (подключение к резервному патрубку производится в случае засорения основного).
В верхнюю полумуфту ввинчиваются два выходных стальных патрубка. Кроме того, в верхней полумуфте имеются три ряда контрольных отверстий с болтами, предназначенными для выпуска воздуха и контроля уровня композитного состава при заливке.
В обеих полумуфтах имеются по четыре резьбовых отверстия, в которые вворачиваются установочные болты, предназначенные для регулировки зазора между муфтой и трубой и выполняющие функцию опор при установке муфты на трубопровод.
Композитная муфта: стальная оболочка, не приваренная к телу трубопровода и заполненная композитным составом.
Образец натурной трубы: катушка трубы с нанесенным искусственным дефектом. К катушке трубы с обеих сторон приварены технологические заглушки, в одну из которых вварены 2 штуцера для подачи и дренажа рабочей жидкости. На катушку трубы с дефектом установлена муфта.
Технический результат достигается тем, что способ испытания композитно-муфтовой ремонтной конструкции для труб магистральных трубопроводов включает создание внутреннего давления, отличающийся тем, что трубу с дефектом герметизируют путем приварки к ее торцам двух заглушек с эллиптическими днищами, одна из которых содержит два штуцера: один - для подачи воды, другой - для дренажа воздуха, на дефектную трубу устанавливают ремонтную конструкцию, которую заполняют композитными материалами, и испытывают в четыре этапа.
На первом этапе испытания ремонтной конструкции проводят нагружение, воспроизводящее максимальную нагруженность нефтепровода при его пуске в эксплуатацию после выполнения ремонта муфтами, заполненными композитным составом, при этом совершают три цикла нагружения внутренним давлением с частотой, соответствующей продолжительности воздействия трех волн давления, которые могут возникнуть в нефтепроводе при пуске, аварийной остановке и повторном пуске нефтепровода после устранения неисправностей, при максимальной величине, превышающей в 1,15 раза величину наибольшего избыточного давления, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации трубопровода.
На втором этапе испытания ремонтной конструкции моделируют работу нефтепровода в период от ее установки до полного набора прочности композитного материала, циклическое нагружение с частотой нагружения один цикл в день внутренним давлением с максимальной величиной, соответствующей наибольшему избыточному давлению, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации трубопровода, и дополнительным нагруженном циклическим изгибающим моментом, совпадающим по фазе с циклическим внутренним давлением и вызывающим изгибные напряжения в стенке трубопровода от 0,5 до 0,6 предела текучести материала трубы, при этом количество циклов нагружения соответствует продолжительности времени набора прочности композитного материала.
На третьем этапе испытания ремонтной конструкции, моделируют испытания на прочность новой трубы на заводе-изготовителе труб, при этом проводят статическое нагружение внутренним давлением, равным заводскому испытательному давлению.
На четвертом этапе испытания проводят до разрушения или разгерметизации (образование течи) ремонтной конструкции при моделировании максимально возможной циклической нагруженности нефтепроводов при эксплуатации: циклическое нагружение внутренним давлением с максимальной величиной, соответствующей наибольшему избыточному давлению, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации трубопровода (нормативное давление), и дополнительным нагруженном циклическим изгибающим моментом, совпадающим по фазе с циклическим внутренним давлением и вызывающим изгибные напряжения в стенке трубопровода от 0,5 до 0,6 предела текучести материала трубы.
Реализация способа испытаний композитно-муфтовой ремонтной конструкции для труб магистральных трубопроводов осуществляется на стенде для испытания труб внутренним давлением и на изгиб.
На стенде моделируют напряженное состояние реального трубопровода как в окружном, так и в осевом направлениях путем нагружения натурного образца трубы внутренним давлением и двумя поперечными усилиями, создающими изгибающий момент (четырехточечный изгиб).
Полученные данные используют для ремонта трубопроводов.
Результатом применения предложенного способа экспериментального определения долговечности и прочности ремонтных конструкций, применяемых для ремонта трубопроводов по композитно-муфтовой технологии, является повышение достоверности оценки восстановления несущей способности трубы с дефектом при проведении ремонта по композитно-муфтовой технологии и долговечности установленной на дефектную трубу ремонтной конструкции, что в свою очередь позволит с большей достоверностью оценить пригодность для композитно-муфтового ремонта трубопроводов, применяемых при ремонте композитных материалов и ремонтных конструкций.
Предложенный способ распространяется на ремонт по композитно-муфтовой технологии участков магистральных нефтепроводов (подземных, наземных, надземных, воздушных переходов) с наружным диаметром труб от 219 мм до 1220 мм, толщиной стенок труб от 4 мм до 29 мм и внутренним давлением до 14 МПа.
При этом обеспечивается:
- проверка восстановления несущей способности трубы с дефектом при проведении ремонта по композитно-муфтовой технологии;
- оценка долговечности ремонтной конструкции, установленной по композитно-муфтовой технологии на дефектную трубу;
- оценка пригодности для композитно-муфтового ремонта трубопроводов, применяемых при ремонте композитных материалов и ремонтных конструкций.
Достоверность экспериментального определения долговечности и прочности ремонтных конструкций достигается за счет максимального приближения процесса их испытаний к условиям установки ремонтных конструкций на нефтепровод и реальной эксплуатации в составе магистральных нефтепроводов, учитывающим:
- максимальную нагруженность нефтепровода при его пуске в эксплуатацию после выполнения ремонта по композитно-муфтовой технологии (моделируется последовательность из 3-х волн давления, которые могут возникнуть в нефтепроводе при пуске, аварийной остановке и повторном пуске нефтепровода после устранения неисправностей);
- период набора прочности композитного материала в составе нефтепровода;
- восстановление несущей способности трубы с дефектом после выполнения ремонта по композитно-муфтовой технологии и набора прочности композитного материала (моделируется испытание на прочность, аналогичное испытанию новой трубы на заводе-изготовителе труб);
- максимально возможную циклическую нагруженность нефтепроводов при эксплуатации с количеством циклов нагружения до 360 циклов в год (моделируются малоцикловые нагрузки, связанные с изменением давления перекачки и силовых факторов, возникающих вследствие упругого изгиба трубопровода, температурных воздействий и воздействия грунтов на изогнутый трубопровод).
Claims (5)
1. Способ испытания композитно-муфтовой ремонтной конструкции для труб магистральных трубопроводов, включающий создание внутреннего давления, отличающийся тем, что трубу с дефектом герметизируют путем приварки к ее торцам двух заглушек с эллиптическими днищами, одна из которых содержит два штуцера: один - для подачи воды, другой - для дренажа воздуха, на дефектную трубу устанавливают ремонтную конструкцию, которую заполняют композитными материалами и испытывают в четыре этапа.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первом этапе испытания ремонтной конструкции проводят нагружение, воспроизводящее максимальную нагруженность нефтепровода при его пуске в эксплуатацию после выполнения ремонта муфтами, заполненными композитным составом, при этом совершают три цикла нагружения внутренним давлением с частотой, соответствующей продолжительности воздействия трех волн давления, которые могут возникнуть в нефтепроводе при пуске, аварийной остановке и повторном пуске нефтепровода после устранения неисправностей, при максимальной величине, превышающей в 1,15 раза величину наибольшего избыточного давления, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации трубопровода.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на втором этапе испытания ремонтной конструкции моделируют работу нефтепровода в период от ее установки до полного набора прочности композитного материала, циклическое нагружение с частотой нагружения один цикл в день внутренним давлением с максимальной величиной, соответствующей наибольшему избыточному давлению, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации трубопровода, и дополнительным нагружением циклическим изгибающим моментом, совпадающим по фазе с циклическим внутренним давлением и вызывающим изгибные напряжения в стенке трубопровода от 0,5 до 0,6 предела текучести материала трубы, при этом количество циклов нагружения соответствует продолжительности времени набора прочности композитного материала.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на третьем этапе испытания ремонтной конструкции моделируют испытания на прочность новой трубы на заводе-изготовителе труб, при этом проводят статическое нагружение внутренним давлением, равным заводскому испытательному давлению.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на четвертом этапе испытания проводят до разрушения или разгерметизации ремонтной конструкции при моделировании максимально возможной циклической нагруженности нефтепроводов при эксплуатации: циклическое нагружение внутренним давлением с максимальной величиной, соответствующей наибольшему избыточному давлению, и дополнительное нагружение циклическим изгибающим моментом, совпадающим по фазе с циклическим внутренним давлением и вызывающим изгибные напряжения в стенке трубопровода от 0,5 до 0,6 предела текучести материала трубы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012145213/28A RU2531126C2 (ru) | 2012-10-25 | 2012-10-25 | Способ испытания композитно-муфтовой ремонтной конструкции для труб магистральных трубопроводов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012145213/28A RU2531126C2 (ru) | 2012-10-25 | 2012-10-25 | Способ испытания композитно-муфтовой ремонтной конструкции для труб магистральных трубопроводов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012145213A RU2012145213A (ru) | 2014-04-27 |
| RU2531126C2 true RU2531126C2 (ru) | 2014-10-20 |
Family
ID=50515350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012145213/28A RU2531126C2 (ru) | 2012-10-25 | 2012-10-25 | Способ испытания композитно-муфтовой ремонтной конструкции для труб магистральных трубопроводов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2531126C2 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111473961B (zh) * | 2019-01-23 | 2024-08-20 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种海底管道水下修复测试装置 |
| CN111929147B (zh) * | 2020-07-13 | 2023-04-07 | 中国石油天然气集团有限公司 | 油气管道环焊缝缺陷修复用b型套筒承载能力检验方法 |
| CN113916685B (zh) * | 2021-10-27 | 2024-05-17 | 国家石油天然气管网集团有限公司 | 一种管道修复效果评价系统及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2442114C2 (ru) * | 2010-03-23 | 2012-02-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Способ определения работоспособности стальных газонефтепроводных труб магистральных трубопроводов |
| RU2451233C2 (ru) * | 2008-07-07 | 2012-05-20 | Дочерняя Компания "Укртрансгаз" Национальной Акционерной Компании "Нефтегаз Украины" | Способ ремонта действующего трубопровода (варианты) |
-
2012
- 2012-10-25 RU RU2012145213/28A patent/RU2531126C2/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2451233C2 (ru) * | 2008-07-07 | 2012-05-20 | Дочерняя Компания "Укртрансгаз" Национальной Акционерной Компании "Нефтегаз Украины" | Способ ремонта действующего трубопровода (варианты) |
| RU2442114C2 (ru) * | 2010-03-23 | 2012-02-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Способ определения работоспособности стальных газонефтепроводных труб магистральных трубопроводов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Варламов Н.В. и др. Натурные испытания труб и ремонтных конструкций на испытательном полигоне ОАО ВНИИСТ. " Трубопроводный транспорт [Теория и практика]. " 2010. " N 6, стр. 4"7. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012145213A (ru) | 2014-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Albiez et al. | Hybrid joining of jacket structures for offshore wind turbines–Validation under static and dynamic loading at medium and large scale | |
| EP2356366A1 (en) | Composite wrap repair of internal defects | |
| CN108776075B (zh) | 模拟井下钻杆冲蚀磨损的试验装置及试验方法 | |
| RU2531126C2 (ru) | Способ испытания композитно-муфтовой ремонтной конструкции для труб магистральных трубопроводов | |
| Chapetti et al. | Full scale experimental analysis of stress states in sleeve repairs of gas pipelines | |
| CN202024861U (zh) | 一种核电设备用密封垫片的性能检验装置 | |
| CN107402120A (zh) | 管线夹持装置及密封卡具的质量检测方法 | |
| KR101105166B1 (ko) | 고압 방수압력 시험장치 | |
| Bosseler et al. | Quality assessment of CIPP lining in sewers: Crucial knowledge acquired by IKT and research gaps identified in Germany | |
| CN111535610B (zh) | 一种负压注胶施工方法 | |
| WO2023137969A1 (zh) | 一种油田管金属扣压管件结构设计及校验方法 | |
| RU2591873C1 (ru) | Способ испытаний труб на долговечность | |
| Kong et al. | Mechanical analysis and parameter design of CFRP-Wrapped defected steel pipe | |
| Rathnayaka et al. | New laboratory test facility developed to investigate the leak-before-break window of large-diameter cast iron water pipes | |
| RU2809307C1 (ru) | Способ циклических гидравлических испытаний дефектных трубных секций и стенд для его осуществления | |
| RU2442114C2 (ru) | Способ определения работоспособности стальных газонефтепроводных труб магистральных трубопроводов | |
| Zarghamee et al. | Evolution of the CFRP Repair of Pipelines—The Road to a Well-Established Technology | |
| CN102279080B (zh) | 核电设备用密封垫片的性能检验装置 | |
| Tafsirojjaman et al. | Development of a Testing and Analysis Framework for Validation of Rehabilitating Pipe-in-Pipe Technologies | |
| RU2798175C1 (ru) | Способ устранения протечек в трубопроводах под давлением | |
| Shannon et al. | Testing regime for fit-for-purpose semi-structural and structural pipe lining | |
| CN211573753U (zh) | 一种主蒸汽隔离阀气动泵试验装置 | |
| Jiang et al. | Modelling failure pressure of pipeline composite repair design using finite element analysis incorporating putty’s contribution | |
| Alsharif | Design model of damaged steel pipes for oil and gas industry using composite materials. Part II: Modeling | |
| Katakalos et al. | Structural evaluation and proposal of strengthening scheme for a pre-stressed concrete pipe utilizing experimental and numerical techniques |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner |