RU2659382C1 - Способ оценки состояния полимерной трубы - Google Patents
Способ оценки состояния полимерной трубы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659382C1 RU2659382C1 RU2017118240A RU2017118240A RU2659382C1 RU 2659382 C1 RU2659382 C1 RU 2659382C1 RU 2017118240 A RU2017118240 A RU 2017118240A RU 2017118240 A RU2017118240 A RU 2017118240A RU 2659382 C1 RU2659382 C1 RU 2659382C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- sample
- fragment
- pipe wall
- saddle
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 23
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 25
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 14
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 11
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 93
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 4
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 3
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 2
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 210000001991 scapula Anatomy 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000006163 transport media Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/44—Resins; Plastics; Rubber; Leather
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
- G01N3/12—Pressure testing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к оценке состояния полимерной трубы в процессе эксплуатации. Способ заключается в том, что отбирают образец из полимерной трубы, на этом образце определяют показатели, характеризующие физико-химические, физико-механические свойства трубы и ее ремонтопригодность, и по ним оценивают состояние трубы, при осуществлении которого образец отбирают из стенки трубы во время установки на трубу седлового отвода и он представляет собой фрагмент стенки трубы, извлеченный из стенки трубы в процессе установки седлового отвода, в качестве показателей используют физико-механические показатели - предел текучести материала фрагмента стенки трубы, относительное удлинение при разрыве и относительное удлинение при пределе текучести, физико-химический показатель - индукционный период окисления; показатель ремонтопригодности - свариваемость материала образца. Достигается упрощение и ускорение оценки. 9 з.п. ф-лы, 3 пр., 4 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к способам оценки состояния полимерной трубы, например газопровода, водопровода.
Уровень техники
Известен способ оценки состояния полимерной трубы (В.В. Тарасов и др. «Возможность технического диагностирования полиэтиленовых газопроводов, эксплуатирующихся более 40 лет», журнал «Газ России» №4 за 2015 г., с. 50-57), при котором отбирают образец трубы для определения показателей, определяют показатели, характеризующие физико-химические, физико-механические свойства трубы и ее ремонтопригодность и оценивают состояние трубы по этим показателям. Этот способ является ближайшим аналогом к заявленному изобретению.
Преимуществом ближайшего аналога является всестороння оценка состояния трубы по физико-химическим, физико-механическим показателям и ремонтопригодности.
Его недостатком является то, что для определения физико-механического показателя трубы, а в указанном способе это разрушающее гидростатическое давление, необходимо провести гидростатические испытания, требующие протяженного образца. Для получения протяженного образца необходимы не только подготовительные работы по обеспечению доступа к участку трубы соответствующей длины, но и, при необходимости, приостановка эксплуатации трубы на время, необходимое для того, чтобы вырезать образец и восстановить целостность трубы. Все это приводит к увеличению времени на отбор образца, делает отбор образца сложным и трудоемким.
Краткое изложение сущности изобретения.
Проведение работ по определению состояния полимерных труб необходимо для принятия решений о возможности и условиях их эксплуатации с учетом прогнозного срока эксплуатации, например, установленного ГОСТ Р 50838-2009 для полиэтиленовых труб для газопроводов.
Предлагаемое изобретение решает техническую проблему, которая не может быть решена в ближайшем аналоге, а именно создание способа оценки состояния полимерной трубы, при котором не требуется приостанавливать эксплуатацию трубы, и устраняющего недостатки аналога.
Технический результат заключается в осуществлении оценки состояния трубы без приостановки эксплуатации трубы и в сокращении времени на отбор образца трубы.
Технический результат достигается за счет осуществления способа оценки состояния полимерной трубы, который заключается в том, что отбирают образец из полимерной трубы, на этом образце определяют показатели, характеризующие физико-химические, физико-механические свойства материала стенки трубы и ее ремонтопригодность, и по ним оценивают состояние трубы, при этом осуществляют отбор образца из стенки трубы во время установки на трубу седлового отвода, а образец представляет собой фрагмент стенки трубы, извлеченный из стенки трубы в процессе установки седлового отвода, при этом в качестве показателей используют:
физико-механический показатель - предел текучести при растяжении материала фрагмента стенки трубы; физико-химический показатель - индукционный период окисления материала фрагмента стенки трубы; показатель ремонтопригодности - свариваемость материала фрагмента стенки трубы.
В одном варианте выполнения способа возможно осуществление отбора образца при установке седлового отвода на трубу, находящуюся под давлением.
В другом варианте выполнения способа возможно осуществление отбора образца при установке седлового отвода на трубу, которая не находится под давлением (транспортируемая среда течет без напора или отсутствует).
Образец может иметь круглое сечение диаметром 50-100 мм в плоскости, перпендикулярной радиусу трубы, и отверстие в центре.
Возможно определение дополнительного физико-механического показателя - сопротивления раздиру армирующим элементом в наружном и внутреннем слоях фрагмента стенки трубы.
Определение свариваемости материала фрагмента стенки трубы может быть выполнено следующим образом: отобранный образец разрезают на две части, резку проводят перпендикулярно продольной оси трубы, сваривают образовавшиеся части встык и проводят визуальное обследование грата, образовавшегося при сварке.
На основании показателя предел текучести при растяжении материала фрагмента стенки трубы может быть определено разрушающее давление Р, МПа:
где σ, МПа - предел текучести при растяжении материала фрагмента стенки трубы;
SDR - стандартное размерное отношение трубы, из которой отобран образец
Дополнительно могут быть определены физико-механические показатели, определенные при растяжении материала фрагмента стенки трубы: относительное удлинение при разрыве и относительное удлинение при пределе текучести. По этим показателям определяют характер разрушения фрагмента стенки трубы.
Оценка состояния трубы по определенным показателям может быть проведена следующим образом:
при достижении предельно допустимого значения показателя «индукционный период окисления» состояние трубы оценивают как начало периода интенсивного старения трубы, при достижения предельного значения показателя «предел текучести материала фрагмента стенки трубы» состояние трубы оценивают как «полное исчерпание ресурса трубы» и делают заключение о прекращении эксплуатации трубы, по визуальной оценке свариваемости оценивают возможность эксплуатации трубы в период интенсивного старения трубы до полного исчерпания ресурса.
Краткое описание чертежей
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена труба 1, имеющая стенку 2, из которой отбирают образец 3, представляющий собой фрагмент стенки трубы, высотой, равной толщине стенки трубы. Стенка трубы по высоте условно поделена на три слоя: 4 - внутренний, 5 - наружный, 6 - средний. Каждый - слой составляет не более 1/3 толщины стенки трубы.
На фиг. 2 показан частный случай реализации изобретения, в котором образец 3 имеет отверстие 7, выполненное в его центре на всю высоту образца.
На фиг. 3 показан образец 3, представленный на фиг. 2, вид сверху. Пунктиром указано расположение продольной оси трубы 1. Позицией 8 обозначена зона образца, из которой может быть получен материал для определения физико-химического показателя состояния материала стенки трубы, а именно индукционного периода окисления.
На фиг. 4 показан пример условной разметки сваренного образца на зоны для определения показателей,
где 9 - зона для определения свариваемости,
10 и 11 - зоны для вырезания пластин для определения предела текучести, относительного удлинения при разрыве, относительного удлинения при пределе текучести,
12 - сварной шов,
13, 14 - технологические отверстия,
пунктирная линия показывает расположение продольной оси трубы 1.
Подробное раскрытие изобретения
Согласно заявленному способу, для определения показателей состояния полимерной трубы используют образец - фрагмент стенки трубы, который извлекают из стенки трубы во время и в процессе установки на нее седлового отвода.
Технологическая операция установки седлового отвода давно и широко применяется, при этом не требуется приостанавливать эксплуатацию трубопровода. Для осуществления этой операции используют оборудование различных производителей. Например, седловой (другое наименование - седелочный) отвод типа «Сатурн» компании Георг Фишер Трубопроводные системы (GF Piping Systems) или седловой отвод типа «ФРИАЛЕН» компании Фриатек (Friatec http://www.friatec.de/content/friatec/ru/Technical-Plastics/FRIALEN-Safety-Fittings/Service-Pipes/index.html), а также седловые отводы других производителей. Инструменты для установки седловых отводов и технология их установки позволяют извлекать фрагменты трубы из трубопровода, находящегося как под давлением, так и без давления.
Операция установки седлового отвода является штатной и широко используемой, что позволяет получить образец для оценки состояния трубы.
Причем седловой отвод может быть установлен как для создания ответвления трубопровода, так и для получения образца для определения показателей состояния трубы. В последнем случае на седловой отвод устанавливают заглушку.
И в том и в другом случае из стенки трубы извлекают ее фрагмент, который используют в качестве образца для определения показателей состояния трубы. Фрагмент стенки трубы может иметь круглое сечение диаметром 50-100 мм в плоскости, перпендикулярной радиусу трубы.
Как правило, фрагмент имеет форму, близкую к цилиндрической (если толщина стенки трубы превышает поперечный размер извлекаемого образца), или форму, близкую к форме диска (если поперечный размер извлекаемого образца превышает толщину стенки трубы).
Для установки седлового отвода не требуются такие масштабные подготовительные работы, как для изъятия кольцевого образца длиной не менее трех диаметров трубы. Если осуществляется отбор образца трубы, проложенной в земле, то при установке на трубопровод седлового отвода требуется в 3 раза меньший объем земляных работ по сравнению с процедурой отбора образца по ближайшему аналогу. Обеспечить доступ для установки седлового отвода проще и в том случае, когда для этого не требуются земляные работы. При прочих равных условиях это приводит к меньшим затратам времени на отбор образца. Кроме того, и это очень важно, при установке седлового отвода не требуется приостанавливать эксплуатацию трубопровода.
Оказалось, что фрагмент стенки трубы, извлекаемый при установке седлового отвода, может быть использован в качестве образца для оценки состояния полимерной трубы в процессе эксплуатации и/или хранения при правильном выборе показателей, характеризующих состояние трубы.
С одной стороны, отобранный образец должен позволять определить эти показатели. Иными словами, должно быть достаточно материала для определения показателей.
С другой стороны, показатели должны характеризовать состояние трубы, а методы их определения не должны требовать образцов, размер которых превышает размер фрагментов трубы, извлекаемых при установке седловых отводов.
Полимерная труба, входящая в состав трубопровода, характеризуется физико-механическими, физико-химическими показателями, а также свариваемостью, определяющей ремонтопригодность трубы. Указанные показатели определяют соответствующие свойства трубы: физико-химические показатель – физико-химические свойства, физико-механический показатель - физико-механические свойства, свариваемость-ремонтопригодность.
Каждая из указанных групп показателей характеризуется своей скоростью изменения в процессе эксплуатации трубопровода и степенью влияния на потерю ресурса трубы. Физико-химические показатели имеют наибольшую скорость изменения в ходе эксплуатации трубы, однако эти показатели в небольшой степени влияют на потерю ресурса трубы. Свариваемость материала трубы характеризуется средней скоростью изменения значения, а физико-механические - минимальной скоростью. Поэтому по величине физико-химического показателя «индукционный период окисления» материала фрагмента стенки полимерной трубы определяют начало периода интенсивного старения трубы и, следовательно, начало периода опасной эксплуатации трубы. По величине физико-механического показателя «предел текучести материала фрагмента стенки трубы» определяют полное исчерпание ресурса трубы и, следовательно, момент окончательной отбраковки трубы. По визуальной оценке сварного шва определяют свариваемость и возможность эксплуатации трубы в период интенсивного старения до полного исчерпания ресурса.
Предельные значения определяют по нормативной документации на изделие, и/или материалы, и/или методы испытаний.
При этом разрушающее давление и характер разрушения трубы определяют на основании таких физико-механических показателей материала фрагмента стенки трубы как: предел текучести, относительное удлинение при разрыве и относительное удлинение при пределе текучести материала фрагмента стенки трубы, определяемых при растяжении.
Способ осуществляют следующим образом.
Из полимерной трубы отбирают образец, на этом образце определяют показатели, характеризующие физико-химические, физико-механические свойства трубы и ее ремонтопригодность и по ним оценивают состояние трубы, причем образец отбирают следующим образом: на трубу, устанавливают седловой отвод, в процессе установки седлового отвода извлекают фрагмент стенки трубы, который используют в качестве образца для определения показателей, характеризующих свойства трубы, а в качестве показателей используют следующие:
физико-механический показатель: предел текучести материала фрагмента стенки трубы, физико-химический показатель - индукционный период окисления; показатель ремонтопригодности - свариваемость материала образца.
В общем случае процесс установки седлового отвода осуществляют следующим образом.
На внешней поверхности трубы размечают место для установки седлового отвода, размеченную поверхность очищают и обезжиривают. Аналогичным образом готовят поверхность присоединяемого патрубка. Приваривают седловой отвод к трубе, после чего в него вводят инструмент для прорезания стенки трубы, например фрезу или коронное сверло, с помощью которого прорезают стенку и извлекают ее фрагмент, используемый в качестве образца для определения показателей.
Более подробно процесс установки седлового отвода демонстрирует следующий пример.
Седловой отвод располагают на трубе. Труба должна быть ровной, без изгибов и переломов, седловой отвод должен подходить к трубе без зазоров и неровностей.
Маркером размечают на трубе место установки седлового отвода, отступив от контуров седлового отвода примерно по 2 см.
Убирают седловой отвод с поверхности трубы, зачищают размеченную поверхность скребком и обезжиривают. Аналогичным образом готовят поверхность присоединяемого патрубка. Предпочтительно проводят подготовительные операции для трубы и присоединяемого патрубка одновременно.
Обезжиривают поверхность седлового отвода со стороны электрозакладной спирали седлового отвода.
Устанавливают седловой отвод на трубе. Предпочтительно, фиксируют его на трубе любым известным приемлемым способом.
С помощью сварочного аппарата приваривают седловой отвод к трубе, после чего прорезают стенку трубы, используя специальный инструмент, например фрезу или коронное сверло. После прорезания стенки трубы указанным инструментом из нее извлекают фрагмент, который используют для определения показателей состояния трубы.
Для того чтобы прорезать стенку трубы, в седловой отвод вставляют инструмент для прорезания, вворачивают его в стенку трубы, вырезая при этом фрагмент стенки. После чего извлекают фрагмент стенки для определения показателей.
В различных вариантах осуществления способа, отбор образцов осуществляют при установке седлового отвода на трубопровод, по которому среда транспортируется под напором или без напора. Возможна установка седлового отвода на трубопровод в отсутствие транспортируемой среды.
Если седловой отвод устанавливают под давлением (под напором), то образец из седлового отвода извлекают через шаровой кран.
Если труба уложена в земле, то для доступа к трубе проводят земляные работы. При установке седлового отвода и для отбора образца используют одно и то же технологическое оборудование, например, указанных выше фирм, но, не ограничиваясь ими. По завершении процедуры отбора образца и извлечении сверла из отвода трубу продолжают эксплуатировать в обычном режиме, при необходимости засыпав трубу землей.
Если седловой отвод установлен только для того, чтобы отобрать образец, то по завершении отбора на него ставят заглушку. Если же отвод установлен для формирования ответвления трубопровода, то его соединяют с патрубком или трубой соответствующего диаметра. И в том и в другом случае продолжается эксплуатация трубопровода в штатном режиме.
В заявленном способе показателем, характеризующим разрушающее давление, является показатель, определяемый при растяжении вторичных образцов, например, двусторонних лопаток, изготовленных из отобранного образца, а именно предел текучести материала фрагмента стенки трубы [σ], МПа. Методы определения этой величины давно и широко известны из уровня техники. Например, метод описан в Энциклопедии полимеров, М., Химия, 1972 г., т. 1, с. 884-890. В частности, используют кривые на рис. 2.
Разрушающее давление Р, МПа, которое способна выдержать труба, рассчитывают по формуле
где σ, МПа - предел текучести при растяжении материала фрагмента стенки трубы;
SDR - стандартное размерное отношение трубы, из которой отобран образец.
В заявленном способе, в отличие от ближайшего аналога, для определения разрушающего давления использован метод, не требующий приостановки эксплуатации трубы, и при его реализации требуется меньше времени для обеспечения доступа к трубе с целью отбора образцов.
Физико-химический показатель - индукционный период окисления (ИПО) может быть определен любым известным методом, например, по приложению ДИ по ГОСТ Р 50838-2009 (ИСО 4437:2207) «Трубы из полиэтилена для газопроводов. Технические условия».
Для определения свариваемости стенки трубы и, соответственно, ее ремонтопригодности, фрагмент стенки, изъятый при установке седлового отвода по всей толщине фрагмента стенки разрезают перпендикулярно продольной оси трубы по середине образца на две части и сваривают встык. Оценку свариваемости проводят при визуальном обследовании образовавшегося при сварке грата, например, в соответствии с п. 8.11 СП 42-103-2003 «Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов». При резке образца возможно смещение разреза от середины при условии, что может быть обеспечена сварка образовавшихся частей встык и визуальное обследование грата после сварки.
Предложенный перечень показателей является достаточным для того, чтобы оценить состояние трубы в процессе эксплуатации и/или хранения, в том числе сохраненный рабочий ресурс. Кроме того, эти показатели могут быть использованы для периодически проводимой диагностики состояния трубопровода.
Если указанные показатели соответствуют нормативной документации на изделие, и/или материалы, и/или методы испытаний, то труба считается годной.
При достижении предельно допустимого значения показателя «индукционный период окисления» состояние трубы оценивают как начало периода интенсивного старения трубы, в течение которого труба необходимо более внимательно следить за состоянием трубы и чаще контролировать другие показатели. При достижении предельного значения показателя «предел текучести материала фрагмента стенки трубы» состояние трубы оценивают как «полное исчерпание ресурса трубы» и делают заключение о прекращении эксплуатации трубы. По визуальной оценке свариваемости оценивают возможность эксплуатации трубы в период интенсивного старения трубы до полного исчерпания ресурса.
Дополнительно можно определить характер разрушения материала фрагмента стенки трубы по величине относительного удлинения материала фрагмента стенки трубы, определяемой при растяжении. Хрупкое разрушение наступает в случаях, когда относительное удлинение при разрыве меньше относительного удлинения при пределе текучести. И наоборот, когда относительное удлинение при разрыве больше относительного удлинения при пределе текучести, разрушение имеет пластический характер. Методы измерения указанных показателей известны из уровня техники. Например, они описаны в главе X книги «Методы измерения механических свойств полимеров», авторы А.Я. Малкин, А.А. Аскадский, В.В. Коврига, М., Химия, 1978 г.
Отобранный образец - фрагмент стенки трубы имеет цилиндрическую форму или форму диска, что обусловлено технологией установки седловых отводов и используемым для этого инструментом.
В данном описании указание на то, что образец имеет форму цилиндра или диска, означает, что он представляет собой цилиндр или диск, а также фигуры, форма которых близка к цилиндру или диску, но имеет отклонения оснований от плоскости, обусловленные формой стенки трубы, а также отклонения образующих от цилиндрической поверхности, обусловленных формой инструмента, например, коронного сверла, с помощью которого извлекают фрагмент стенки трубы при установке седлового отвода.
Образец может иметь круглое сечение диаметром 50-100 мм в плоскости, перпендикулярной радиусу трубы и иметь отверстие в центре, что обусловлено возможностями оборудования для установки седлового отвода.
Высота образца равна толщине стенки трубы. По высоте образец может быть условно разделен на три слоя: наружный, средний и внутренний, соответствующие наружному, среднему и внутреннему слоям стенки трубы.
Для уточнения состояния трубы в различных слоях может быть определен показатель «сопротивление раздиру армирующим элементом» по меньшей мере в трех слоях (внутреннем, среднем и наружном), равномерно распределенных по толщине образца.
При отборе образцов не требуется предварительная разметка трубы, так как форма образца позволяет легко определить его ориентацию относительно наружной и внутренней поверхности трубы и направление продольной оси трубы, из которой осуществлен отбор образца. Направление продольной оси важно определить для правильной подготовки образца к испытаниям.
Приведенные ниже примеры иллюстрируют возможность использования фрагментов стенки трубы, полученных при установке седловых отводов для оценки состояния полимерной трубы.
Пример 1
Для отбора образца стенки полиэтиленовой трубы диаметром 225 мм, с толщиной стенки 20 мм (SDR 11), используемой для подземной транспортировки газа, обеспечивают доступ к трубе для установки седлового отвода. Для чего копают траншею длиной 1,3 м (вдоль продольной оси трубы), шириной 2,5 м и глубиной 2 м при глубине залегания трубы 1, 5 м. Объем выемки грунта составляет 6,5 м3. После того, как обеспечен доступ к трубе, на нее устанавливают седловой отвод. В процессе установки седлового отвода, используя коронное сверло для полимерных труб диаметром 80 мм, входящее в комплект оборудования для установки седлового отвода, вырезают фрагмент стенки трубы, который используют как образец для определения показателей состояния трубы. После установки седлового отвода и отбора образца на седловой отвод ставят заглушку и траншею засыпают. Отобранный образец имеет форму, приближенную к форме диска диаметром 75 мм и высотой 20 мм (равной толщине стенки трубы) и сквозным отверстием в центре диаметром 6 мм.
Поверхность отобранного образца условно разделяют на зоны.
Из центральной части отобранного образца (позиция 8 на фиг. 3) с одной стороны от края образца отбирают небольшое количество материала для определения физико-химических свойств трубы, в частности ИПО. Для определения ИПО, позволяющего определить начало периода интенсивного старения трубы, достаточно 50 мг материала. Для последующего рационального использования образца, материал для определения ИПО изымают из центральной части образца, а затем разрезают образец на две части по всей высоте образца по его диаметру в направлении, перпендикулярном оси трубы.
Две части отобранного образца, образованные в результате резки его по диаметру, после подготовки поверхностей к сварке, сваривают встык. Подготовка поверхностей к сварке заключается в их выравнивании и очистке. Для закрепления образца перед сваркой на периферии отобранного образца высверливают по два технологических отверстия 13, 14, показанных на фиг. 4. В результате сварки получают сварной образец толщиной, равной толщине стенки трубы и имеющий сварной шов с характерным гратом. Оценку свариваемости проводят при визуальном обследовании образовавшегося при сварке грата. При сваривании материала образовался гладкий ровный грат без пузырей и раковин, что свидетельствует о ремонтопригодности трубы.
Далее изготавливают двойные лопатки для определения физико-механического показателя: предел текучести материала фрагмента стенки трубы.
Для этого в зоне 11, показанной на фиг. 4, параллельно сварному шву 12, с разных сторон от сварного шва вырезают не менее 2-х пластин толщиной не менее 1 мм во всю плоскость сечения образца по высоте образца, параллельную плоскости сварного шва образца. Пластины вырезают на всю высоту образца. Для этого может быть использована дисковая фреза толщиной 1-1,5 мм на малых оборотах. Из пластин вырубным штампом изготавливают двойные лопатки. Продольная ось двойной лопатки ориентирована параллельно наружной поверхности образца. Далее проводят испытания на растяжение для определения предела текучести материала стенки трубы на растяжении, по которому определяют разрушающее давление, которое способна выдержать труба, а также относительное удлинение при разрыве и растяжении, сравнивая которые, оценивают характер разрушения.
Состояние трубы оценивают по показателям, указанным в нормативных документах.
Пример показывает, что образец отобран из стенки трубы без приостановки эксплуатации и на нем можно определить показатели, характеризующие состояние трубопровода.
Пример 2
Условия и способ отбора образца, его форма и размеры аналогичны образцу по примеру 1, но образец не имеет отверстия в центре. То есть отобранный образец имеет форму, приближенную к форме диска диаметром 75 мм и высотой 20 мм (равной толщине стенки трубы).
Образец разрезают на две части посередине перпендикулярно продольной оси трубы. Две части отобранного образца, образованные в результате резки, сваривают встык с образованием сварного шва. Перед сваркой для закрепления образца на обеих частях разрезанного образца высверливают по два технологических отверстия, а свариваемые поверхности торцуют, т.е. выравнивают, срезая неровности при использовании торцевателя. Материал, срезанный при торцевании, используют для определения индукционного периода окисления (ИПО). Для определения ИПО достаточно 50 мг материала. В результате сварки получают сварной образец толщиной, равной толщине стенки трубы, и имеющий сварной шов с характерным гратом.
Далее изготавливают полоски для определения физико-механических показателей, получаемых при испытании на растяжение. Полоски изготавливают аналогично изготовлению двойных лопаток в примере 1.
Далее, используя полоски, определяют предел текучести материала стенки трубы и по нему рассчитывают разрушающее давление, которое способна выдержать труба. Дополнительно определяют характер разрушения образца. Для этого на полосках определяют физико-механические показатели: относительное удлинение при разрыве и относительное удлинение при пределе текучести при растяжении полосок. Если относительное удлинение при пределе текучести больше относительного удлинения при разрыве, то характер разрушения - хрупкий, если - наоборот, то пластический.
Пример 3
При формировании отвода трубы из полиэтилена диаметром 110 мм с толщиной стенки 12,3 мм (SDR 9), используемой для транспортировки воды с температурой до 40 градусов под давлением до 10 бар, на трубу устанавливают седловой отвод, который соединяют с присоединяемой трубой диаметром 32 мм. Для установки седлового отвода проводят обнажение участка трубопровода с выработкой траншеи длиной 1,2 м (вдоль продольной оси трубы), шириной 2,5 м и глубиной 1,8 м при глубине залегания трубы 1,5 м. Объем выемки грунта составляет 5,4 м3. При установке седлового отвода вырезают фрагмент стенки трубы, для чего используют коронное сверло для полимерных труб диаметром 60 мм, входящее в комплект оборудования для установки седлового отвода. После установки седлового отвода и присоединения ответвления траншею засыпают. Вырезанный фрагмент стенки трубы имеет форму, близкую к форме диска диаметром основания 55 мм высотой 12,3 мм (равной толщине стенки трубы) и сквозным отверстием в центре диаметром 6 мм. Этот фрагмент используют в качестве образца для определения показателей, по которым оценивают состояние трубы. На полученном образце определяют предел текучести материала фрагмента стенки трубы при растяжении, индукционный период окисления материала фрагмента стенки трубы; свариваемость материала фрагмента стенки трубы и по этим показателям оценивают состояние трубы.
Отбор образца не потребовал приостановки эксплуатации трубы. Отобранный образец также позволил определить все указанные выше показатели состояния трубопровода во время ее эксплуатации и оценить ее состояние.
Дополнительно к этим показателям, на образце по примеру 3, определяют показатель «Сопротивление раздиру армирующим элементом». Этот показатель позволяет определить физико-механические свойства трубы в наружном и внутреннем слоях трубы, которые находятся в различных условиях при эксплуатации трубы, и их изменение происходит с разными скоростями, в результате чего они могут по-разному оказывать влияние на работоспособность трубы. На внутренний слой трубы основное влияние оказывает транспортируемая среда, на внешний слой - среда, окружающая трубу, на средний слой влияют оба фактора. Для определения этого показателя требуется небольшой объем материала образца. Размера образца, отбираемого при установке седлового отвода, достаточно для выполнения этого исследования даже на разных слоях. Сопротивление раздиру армирующим элементом определяют по СТО 73011750-009 «Пластмассы Метод определения сопротивления раздиру армирующим элементом при различных температурах на раздвоенных образцах». Для определения показателя используют части образца, оставшиеся после выделения полосок для изготовления лопаток. Между парами технологических отверстий, фрезеруют канавку пальчиковой фрезой так, чтобы с одной стороны сваренного образца сохранился наружный слой образца толщиной 2 мм, а с другой - внутренний слой толщиной 2 мм (в каждой из половинок). Режущая проволока (армирующий элемент) продевается в одно из отверстий и проводится раздир армирующим элементом с помощью разрывной машины на расстоянии между двумя технологическими отверстиями 13 и 14.
Объем выемки грунта при отборе образца в описанных выше примерах 6,5 и 5,4 м3 при глубине залегания трубы 1, 5 м. В то время, как для отбора образца из уровня техники длиной, например 1,3 м (такой образец обычно отбирают для оценки технического состояния полимерной трубы), требуется обнажение участка трубопровода с выработкой траншеи длиной 2,3 м (вдоль трубы) и шириной 2,5 м, а объем выемки грунта составляет 18 м3, при глубине залегания трубы 1,5 м. Таким образом, при отборе образца стенки трубы при установке на трубопровод седлового отвода требуется в 3 раза меньший объем земляных работ по сравнению с обычной процедурой отбора проб трубы, что демонстрирует значительное снижение трудоемкости предложенного способа перед известным.
Размер и форма образца в виде диска или цилиндра с диаметром основания (50-100) мм и высотой, равной толщине стенки трубы, и сквозным отверстием в центре, отбираемого при установке на трубу седлового отвода, обусловлен стандартом на оборудование, которое используется для установки седлового отвода на полимерный трубопровод. Размер образца является достаточным для того, чтобы провести все необходимые измерения и оценить состояние трубы. Больший размер образца не требуется при соблюдении предлагаемого в изобретении порядка исследований.
Минимальный размер образца определяется минимальной длиной двойной лопатки или полоски для определения физико-механических показателей, определяемых при растяжении образца. Из уровня техники известно, что для этого могут быть использованы лопатки или полоски длиной около 30 мм. Использование меньших лопаток или полосок затрудняет измерения. Максимальный размер образца ограничен только возможностями оборудования для установки седлового отвода.
К достоинствам предлагаемого способа следует также отнести возможность накопления большого объема комплексных диагностических данных в процессе эксплуатации трубопровода без дополнительных затрат на отбор образцов, поскольку установка седловых отводов на трубопроводы требуется систематически в период всего времени эксплуатации трубопровода. Таким образом, использование предлагаемого способа дает возможность накапливать необходимый для диагностики объем данных по каждому трубопроводу и надежно оценивать потерю ресурса трубопровода.
Указанные в описании методы испытаний и оборудование, используемое для осуществления способов, приведены в качестве примера. При этом методы испытаний и оборудование не ограничены перечисленными выше. Могут быть использованы любые известные для этих целей методы и оборудование.
Claims (14)
1. Способ оценки состояния полимерной трубы, заключающийся в том, что отбирают образец из полимерной трубы, на этом образце определяют показатели, характеризующие физико-химические, физико-механические свойства материала стенки трубы и ее ремонтопригодность и по ним оценивают состояние трубы, отличающийся тем, что образец отбирают из стенки трубы во время установки на трубу седлового отвода и он представляет собой фрагмент стенки трубы, извлеченный из стенки трубы в процессе установки седлового отвода, а в качестве показателей используют:
физико-механический показатель - предел текучести, при растяжении материала фрагмента стенки трубы, физико-химический показатель - индукционный период окисления материала фрагмента стенки трубы; показатель ремонтопригодности - свариваемость материала фрагмента стенки трубы.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отбор образца осуществляют при установке седлового отвода на трубу, находящуюся под давлением.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отбор образца осуществляют при установке седлового отвода на трубу, которая не находится под давлением.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что образец имеет круглое сечение диаметром 50-100 мм в плоскости, перпендикулярной радиусу трубы.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что образец имеет отверстие в центре.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно определяют физико-механический показатель сопротивления раздиру армирующим элементом в наружном и внутреннем слоях фрагмента стенки трубы.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, для определения свариваемости материала фрагмента стенки трубы отобранный образец разрезают на две части, резку проводят перпендикулярно продольной оси трубы, сваривают образовавшиеся части встык и проводят визуальное обследование грата, образовавшегося при сварке.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно определяют разрушающее давление Р, МПа, которое способна выдержать труба исходя из величины предела текучести, определяемого при растяжении материала фрагмента стенки трубы по формуле
где SDR - стандартное размерное отношение трубы, из которой отобран образец;
σ - величина предела текучести, определяемого при растяжении материала фрагмента стенки трубы, МПа
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно определяют физико-механические показатели: относительное удлинение при разрыве и относительное удлинение при пределе текучести при растяжении материала фрагмента стенки трубы и по этим показателям определяют характер разрушения фрагмента стенки трубы.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при достижении предельно допустимого значения показателя «индукционный период окисления» состояние трубы оценивают, как начало периода интенсивного старения трубы, при достижении предельного значения показателя «предел текучести материала фрагмента стенки трубы» состояние трубы оценивают как «полное исчерпание ресурса трубы» и делают заключение о прекращении эксплуатации трубы, по визуальной оценке свариваемости оценивают возможность эксплуатации трубы в период интенсивного старения трубы до полного исчерпания ресурса.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118240A RU2659382C1 (ru) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Способ оценки состояния полимерной трубы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118240A RU2659382C1 (ru) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Способ оценки состояния полимерной трубы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2659382C1 true RU2659382C1 (ru) | 2018-06-29 |
Family
ID=62815276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017118240A RU2659382C1 (ru) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Способ оценки состояния полимерной трубы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2659382C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1613919A1 (ru) * | 1988-12-16 | 1990-12-15 | Специализированное Конструкторско-Технологическое Бюро "Рострубпласт" | Способ испытани образцов полимерных труб внутренним гидростатическим давлением |
| RU2310841C1 (ru) * | 2006-08-25 | 2007-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "25 Государственный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей - ГосНИИ по химмотологии)" | Способ оценки возможности использования многослойного полимерного материала для изготовления технических средств нефтепродуктообеспечения |
| RU2403543C1 (ru) * | 2009-04-14 | 2010-11-10 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Способ испытания сварного стыкового соединения полимерных труб |
| RU2419784C2 (ru) * | 2005-09-22 | 2011-05-27 | Рехау Аг+Ко | Способ и устройство для емкостного обнаружения дефектов в полимерных трубах |
| RU2465560C1 (ru) * | 2011-04-20 | 2012-10-27 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения РАН | Способ испытания прочности сварного стыкового соединения полимерных труб |
| CN104122145A (zh) * | 2014-07-22 | 2014-10-29 | 山东省水利科学研究院 | 一种塑料管材静压试验装置及方法 |
| CN106290141A (zh) * | 2015-06-12 | 2017-01-04 | 上海亚大塑料制品有限公司 | 用于塑料管道回填压实度测量的方法 |
-
2017
- 2017-05-25 RU RU2017118240A patent/RU2659382C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1613919A1 (ru) * | 1988-12-16 | 1990-12-15 | Специализированное Конструкторско-Технологическое Бюро "Рострубпласт" | Способ испытани образцов полимерных труб внутренним гидростатическим давлением |
| RU2419784C2 (ru) * | 2005-09-22 | 2011-05-27 | Рехау Аг+Ко | Способ и устройство для емкостного обнаружения дефектов в полимерных трубах |
| RU2310841C1 (ru) * | 2006-08-25 | 2007-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "25 Государственный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей - ГосНИИ по химмотологии)" | Способ оценки возможности использования многослойного полимерного материала для изготовления технических средств нефтепродуктообеспечения |
| RU2403543C1 (ru) * | 2009-04-14 | 2010-11-10 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Способ испытания сварного стыкового соединения полимерных труб |
| RU2465560C1 (ru) * | 2011-04-20 | 2012-10-27 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения РАН | Способ испытания прочности сварного стыкового соединения полимерных труб |
| CN104122145A (zh) * | 2014-07-22 | 2014-10-29 | 山东省水利科学研究院 | 一种塑料管材静压试验装置及方法 |
| CN106290141A (zh) * | 2015-06-12 | 2017-01-04 | 上海亚大塑料制品有限公司 | 用于塑料管道回填压实度测量的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| АНОШКИН А.Н. и др. Расчет напряженно-деформированного состояния и прогнозирование прочности полимерных армированных труб газового назначения. Вестник СамГУ - Естественно-научная серия, 2007, N6(56), c. 419-426. * |
| ТАРАСОВ В.В. и др. Возможность технического диагностирования полиэтиленовых газопроводов, эксплуатирующихся более 40 лет. Газ России, N4, 2015, c. 50-57. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rajeev et al. | Factors contributing to large diameter water pipe failure | |
| AU2015413844B2 (en) | Real time integrity monitoring of on-shore pipes | |
| US7357179B2 (en) | Methods of using coiled tubing inspection data | |
| US7706988B2 (en) | Method for improved crack detection and discrimination using circumferential magnetic flux leakage | |
| CN107401655B (zh) | 金属管线缺陷识别及免焊接维修方法 | |
| RU2659382C1 (ru) | Способ оценки состояния полимерной трубы | |
| US20150066391A1 (en) | Methods for characterizing dents in pipelines | |
| Mustaffa et al. | A review and probabilistic analysis of limit state functions of corroded pipelines | |
| Hadj Meliani et al. | The inspections, standards and repairing methods for pipeline with composite: a review and case study | |
| US7487666B2 (en) | Method to predict the end-point, replacement time and to monitor changes in that time using pre aged witness coupons | |
| Salama et al. | Characterization of the accuracy of the MFL pipeline inspection tools | |
| Ojdrovic et al. | Verification of PCCP failure margin and risk curves | |
| Belachew et al. | Strength assessment of a corroded pipeline through the burst test: Case study | |
| WO2019058278A1 (en) | SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING SELECTIVE SELF CORD CORROSION IN A PIPE BASED ON MAGNETIC FLOW LEAKAGE MEASUREMENTS | |
| Amirat et al. | Reliability assessment of underground pipelines under active corrosion defects | |
| Knight et al. | Controlled failure design of drillstring threaded connections | |
| Maddox et al. | An investigation of the fatigue performance of riser girth welds | |
| Witek | Steel pipeline failure probability evaluation based on in-line inspection results | |
| Bouaziz et al. | Failure analysis of HDPE pipe for drinking water distribution and transmission | |
| Fairchild et al. | Full-Scale Testing for Strain-Based Design Pipelines: Lessons Learned and Recommendations | |
| Lei et al. | Full-scale burst test and finite element simulation of 32 inch oil pipe with girth weld defects | |
| Romanovs et al. | Impact of hidden defects on the durability and reliability of gas pipelines in cities | |
| Nixon | Conducting Precast Concrete Cylinder Pipe Condition Assessment by Matching Corrosion Damage Mechanisms to Diagnostic Methods | |
| Hermkens et al. | PVC pipes in gas distribution: still going strong! | |
| Fessler et al. | Characteristics, Causes, and Management of Circumferential Stress-Corrosion Cracking |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |