Ремонт дефектных труб магистральных газопроводов полимерными композиционными материалами. 4 Диплом. 1 Характеристика объекта
 Скачать 0.8 Mb.
|
|
Введение Газотранспортная система (ГТС) Российской федерации – самая большая в мире по длине и промышленной производительности. Протяженность магистральных газопроводов ОАО «Газпром» составляет более 150 тыс. км с компрессорными станциями общей совокупной мощностью 42 млн. кВт. Газотранспортная система обеспечивает транспорт запланированных объемов газа для потребителей России, СНГ и дальнего зарубежья. Свое основное развитие ГТС получила в 70–80–е годы. В настоящее время износ основных фондов насчитывает 56%. Это привело к снижению технической производительности ГТС на 59,7 млрд. куб.м. Амортизационный срок истек у порядка 14% газопроводов. Больше половины (64%) эксплуатируются в течение 10–32 лет. Средний возраст газопроводов – 23 года, среднее число отказов – 0,815 на 1000 километров. Чтобы обеспечить безопасность и надежность трубопроводных систем присутствует необходимость проведения специальных технических программ по диагностике, ремонтным работам и реконструкции объектов для транспортировки газа. Для восстановления технико–экономических характеристик, увеличения надежности и безотказности работы магистральных газопроводов (МГ) проводятся комплексы мероприятий по ремонту и модернизации составляющих элементов магистральных газопроводов. Стандартными методами капитального ремонта, а именно: работы по повторной изоляции газопровода с частичной заменой дефектных труб либо с полной заменой труб обеспечивается необходимый уровень технического состояния магистрального газопровода, но данные работы производятся строго на отключенном и освобожденном от газа магистральном газопроводе, что требует больших финансовых затрат. Именно из этого следует актуальность данной работы: исключение возникновения аварийных ситуаций на МГ для обеспечения нормального и бесперебойного функционирования объектов МГ. Цель работы: проведение ремонта дефектных труб магистральных газопроводов полимерными композиционными материалами с целью повышения его надежности и безопасной работы оборудования. Исходя из поставленной цели, необходимо выполнить следующие задачи: провести обзор современной литературы по указанной тематике; рассмотреть порядок производства ремонтных работ магистрального газопровода полимерными композиционными материалами; провести технологические расчеты для ремонта магистрального газопровода полимерными композиционными материалами; выявление мероприятий по охране труда и защите окружающей среды. Объект исследования: участок магистрального газопровода. Предмет исследования: ремонтные работы газопроводов полимерными композиционными материалами. Практическая значимость: результаты данной работы могут быть использованы для оценки состояние магистрального трубопровода, а также выбора метода его ремонта и требуемого для этого оборудования. Характеристика объекта 1.1 Капитальный ремонт линейной части газопроводов К капитальному ремонту линейной части газопроводов относятся работы, не затрагивающие основные проектные показатели объектов (вид транспортируемого продукта, рабочее давление и производительность газопроводов), связанные с восстановлением изношенного оборудования, отдельных узлов, конструкций или их заменой, а также по восстановлению технических и эксплуатационных характеристик объектов транспорта газа, в том числе: замена труб или участков газопроводов, дальнейшая эксплуатация которых невозможна; замена участков газопроводов в связи с изменением их категорийности; замена изоляционного покрытия труб в трассовых или заводских (базовых) условиях; устранение дефектов и ремонт труб и сварных соединений, в том числе по результатам диагностики (внутритрубная дефектоскопия, электрометрические обследования и др.); прокладка трубопровода параллельно участку, подлежащему ремонту с включением его в работу и демонтажем дефектного участка без изменения трассы; замена линейных крановых узлов, в том числе с переносом их из зон повышенной опасности, замена соединительных деталей; ремонт переходов через искусственные и естественные препятствия (автомобильные, железные дороги и др.), включая восстановление, удлинение или установку защитных футляров газопроводов; устройство подъездных и вдольтрассовых проездов для производства ремонтных работ; разработка карьеров и заготовка минерального грунта для производства ремонтных работ на газопроводах; восстановление проектного положения газопровода или его технических характеристик; восстановление и устройство балластировки газопроводов; снятие дополнительных напряжений на участках газопроводов, проходящих в сложных рельефных, геологических и гидрологических условиях (обводненные и заболоченные участки, участки с проявлением карстовых и оползневых явлений, участки на многолетнемерзлых грунтах и др.); восстановление объектов обустройства линейной части МГ (тоннельные переходы, водопропуски, переезды, пересечения с коммуникациями, знаки ограждения, мелиоративные работы и т.д.); комплекс работ по ликвидации древесно–кустарниковой растительности, включая ее рубку, утилизацию порубочных остатков и химическую обработку; работы, связанные с обеспечением проведения внутритрубной диагностики, включая: замену или временную установку устройств для ввода и вывода средств диагностики; замену локальных неравнопроходных участков газопровода на равнопроходные, неравнопроходной линейной запорной арматуры на равнопроходную, в том числе с прилегающими равнопроходными участками газопровода для изменения их категории; замену участков газопроводов с радиусом кривизны менее 5 D (где D – диаметр); замена дефектных участков газопровода, запорно–регулирующей арматуры, а также выполнение врезок газопроводов–отводов, перемычек, байпасных линий, в том числе с применением технологии врезки под давлением; комплекс работ по обеспечению перекачки газа из газопровода в газопровод при подготовке к ремонтным работам; работы по приведению линейной части МГ (ЛЧМГ) в соответствие с требованиями действующих нормативных документов. 1.2 Организация капитального ремонта газопроводов Организационно–технические мероприятия выполняются поэтапно заказчиком в лице газотранспортной организации и включают: организацию проведения комплексной диагностики ЛЧМГ, включая, при технической возможности, организацию проведения внутритрубной дефектоскопии; оценку технического состояния газопровода; уточнение фактического положения газопровода; составление дефектной ведомости; составление ведомости пересечений и (или) приближений сооружений и сетей, пересекающих трассу или проходящих рядом с ремонтируемым газопроводом, с указанием привязки (пикетов, географических координат) пересечений или приближений, глубины заложения газопроводов, владельцев коммуникаций и других данных, имеющихся в документации; определение участков газопроводов, подлежащих капитальному ремонту; проведение изыскательских работ на участках, планируемых к ремонту; составление перспективного и текущего планов капитального ремонта газопроводов и согласование их с заказчиком; разработку и утверждение технического задания на проектирование ремонта с указанием технологии производства работ; получение технических условий на проведение работ по капитальному ремонту от владельцев сооружений и сетей, пересекающих газопровод или проходящих с ним в одном техническом коридоре, в охранной зоне которых должны производиться ремонтные работы; организацию разработки рабочего проекта на капитальный ремонт; организацию проведения экспертизы проектной документации; оформление документов по отводу земель с согласованием границ отвода, условий рекультивации и возмещения ущерба землепользователям; оформление договорных отношений и порядка финансирования работ. Технологии, технические решения, оборудование и материалы, применяемые при капитальном ремонте, должны быть допущены к применению на объектах. Капитальный ремонт выполняется в соответствии с требованиями проектной документации, которая разрабатывается проектной организацией, имеющей разрешительные документы. При капитальном ремонте газопровода применяется, как правило, одностадийное проектирование – рабочий проект. В случае выполнения работ по капитальному ремонту газопроводов с применением только типовых проектных решений, утвержденных в установленном порядке, капитальный ремонт осуществляется по типовым технологическим картам и планам проведения огневых и (или) газоопасных работ. Состав рабочего проекта определяется в соответствии с требованиями настоящего стандарта с учетом особенностей ремонтируемого участка газопровода. Рабочий проект включает: пояснительную записку; рабочие чертежи; сметную документацию. В приложениях к рабочему проекту представляются материалы, обосновывающие необходимость или целесообразность проведения ремонтных работ на участке, копии технических условий на проведение работ по капитальному ремонту от владельцев сооружений и сетей, пересекающих газопровод или проходящих в одном техническом коридоре. Общая пояснительная записка содержит следующие разделы: технико–экономическое обоснование выбора вида и способа ремонта с необходимыми расчетами; решения по технологии и организации ремонтных работ; мероприятия по охране труда и технике безопасности, пожарной безопасности, охране окружающей среды; раздел рекультивации земель. Раздел проекта по рекультивации земель согласовывается со всеми землепользователями, органами государственного контроля за использованием и охраной земель, с организациями – владельцами инженерных сетей, сооружений, пересекающих ремонтируемый газопровод и проходящих с ним в одном коридоре, в охранной зоне которых должны производиться ремонтные работы. Рабочие чертежи на капитальный ремонт разрабатываются с учетом действующих норм и с максимальным применением типовых проектов, освоенных производством, с привязкой к местным условиям. В состав рабочих чертежей должны входить план и профиль трассы ремонтируемого участка, монтажные чертежи узлов линейной арматуры, защитных сооружений, временных сооружений, устройств и приспособлений и т.п., а также ведомость объемов работ. Капитальный ремонт газопроводов осуществляется в соответствии с проектной документацией и проектом производства работ (ППР), который разрабатывается подрядчиком и согласовывается с заказчиком. Проектная документация передается заказчиком в трех экземплярах генеральному подрядчику, два экземпляра – для субподрядных организаций и один экземпляр – экспертной организации. Проектная документация, на которую распространяется действие статьи 49, пункта 3 Градостроительного кодекса Российской Федерации подлежит выборочной экспертизе в случаях содержания в проекте работ: по полной замене участка на участок из новых труб с демонтажем старого, протяженностью более 1,0 км; замене изоляционных покрытий магистральных газопроводов протяженностью более 3,0 км; ремонту трубопровода с использованием технологии наклонно направленного бурения; ремонту участка, находящегося под давлением газа; восстановлению проектного положения участка газопровода протяженностью более 0,5 км с использованием балластирующих устройств, компенсаторов, метода подсадки и др.; ремонту переходов под автомобильными и железными дорогами. Экспертиза проектной документации на капитальный ремонт линейной части магистральных газопроводов является комплексной и включает: обоснованность применения в проектной документации технологий и технических решений ремонта ЛЧМГ; анализ эффективности и технико–экономический расчет выбранных методов и способов капитального ремонта ЛЧМГ; анализ возможности и обоснованности реализации проектных решений; анализ мероприятий по обеспечению промышленной безопасности и ликвидации аварийных ситуаций на ЛЧМГ; анализ мероприятий по охране труда при капитальном ремонте ЛЧМГ; проверку сметных расчетов и ценовых показателей на капитальный ремонт ЛЧМГ. Проектная организация рассматривает заключение экспертной организации. В случае согласия проектной организации с замечаниями и предложениями экспертной организации она дорабатывает проектную документацию, согласовывает эти изменения с заказчиком и экспертной организацией. Срок проведения экспертизы проектной документации на капитальный ремонт не должен превышать 3–х месяцев. Экспертиза уникальных, наиболее сложных и дорогостоящих проектов, включающих: ремонтные работы без снижения рабочего давления газа; значительное сокращение объемов транспорта газа по газопроводным системам и длительности ремонтных работ; сокращение поставок газа на экспорт; ремонт протяженных участков газопровода с заменой более 50 % труб его длины проводится экспертной организацией, определенной головной, по направлению работ. В состав проекта производства работ входят: пояснительная записка; типовые технологические карты (схемы производства работ); ситуационный план и профиль трассы ремонтируемого газопровода; сводный перечень и график поступления материалов; график производства ремонта газопровода; мероприятия, исключающие попадание загрязнений и влаги в полость трубопровода; материалы по взаимодействию со службами заказчика по нештатным и аварийным ситуациям. При необходимости технологические карты (схемы производства работ) могут разрабатываться на специальные виды работ. На ситуационном плане ремонтируемого газопровода указываются населенные пункты, компрессорные станции, узлы связи, линейная арматура, вдольтрассовые проезды и другие объекты. Кроме того, на ситуационном плане указываются жилые полевые городки, сварочные базы, места подготовки изоляционных материалов, пункты технического обслуживания, схемы существующих дорог и подъездных путей. Также на ситуационном плане и профиле указываются пересечения со всеми коммуникациями (подземными и надземными). Сводный перечень материалов составляется с учетом их поставки заказчиком и подрядчиком. График поступления материалов на ремонтируемый участок составляется с опережением графика производства работ и может корректироваться в зависимости от фактических сроков поставки. График производства ремонта газопровода составляется с учетом разрешенного срока остановки участка, а также климатических, гидрогеологических условий и особенностей эксплуатации конкретного участка газопровода. 1.3 Планирование капитального ремонта Основанием для планирования капитального ремонта участков ЛЧМГ являются результаты анализа данных комплексного обследования технического состояния газопровода. Программа капитального ремонта ЛЧМГ включает: объемы, методы и виды работ; потребность в ресурсах (трубы, изоляционные материалы и др.); планируемую стоимость производства ремонтных работ. Принятие решения о выводе участка газопровода в ремонт осуществляется на основе технического обоснования и экономической целесообразности с учетом конкретных условий производства ремонтно–восстановительных работ. 1.4 Порядок вывода участков газопроводов в ремонт Отключение ремонтируемого участка газопровода и выполнение необходимых мероприятий по безопасности производится газотранспортной организацией, эксплуатирующей данный участок. Перед выводом участка газопровода в капитальный ремонт проводится анализ прочности и устойчивости прилегающего участка газопровода, остающегося в работе, с учетом запланированных изменений конструктивной схемы газопровода в процессе вывода в ремонт и проведения ремонтных работ. При выводе участка газопровода в ремонт вблизи тройниковых соединений перемычек и газопроводов–отводов выполняются специальные мероприятия, предусмотренные проектом, по компенсации возможных смещений участка газопровода, оставляемого в работе (использование защемленного в грунте заглушённого участка газопровода, подземных компенсаторов–упоров или иных технических решений). Длина заглушённого участка, обеспечивающая компенсацию возможных смещений, и мест разреза технологического разрыва концов участков газопроводов, выводимых в ремонт и оставляемых в работе, зависит от уровня эксплуатационных нагрузок (давление, перепад температур), типоразмера труб (диаметр и толщина стенки), физико–механических свойств окружающего грунта, должна определяться расчетом, а также указываться в проекте. При передаче участка газопровода в ремонт газотранспортной организации необходимо: обозначить на местности местоположение ремонтируемого и прилегающих газопроводов, а также пересечения ремонтируемого газопровода со всеми коммуникациями; освободить ремонтируемый участок от газа и конденсата; отключить станции катодной и дренажной защиты на участке газопровода, подлежащего ремонту; передать по акту подрядной организации трассу ремонтируемого газопровода; провести необходимый инструктаж по охране труда и технике безопасности. 1.5 Организация производства работ при капитальном ремонте Проведение работ по капитальному ремонту ЛЧМГ осуществляется после проверки готовности подрядчика к производству работ и передачи участка газопровода заказчиком подрядчику. Работы по капитальному ремонту газопровода могут выполняться: с выводом участка газопровода из эксплуатации (с вентиляцией участка и установкой силовых заглушек на действующем газопроводе); с понижением давления до значения, установленного соответствующими нормативными документами. Работы по капитальному ремонту участка газопровода, выведенного из работы, выполняются в соответствии с требованиями рабочего проекта и ППР специализированными подрядными организациями. Капитальный ремонт переходов газопроводов через искусственные и естественные препятствия, а также работы по восстановлению проектного положения участков газопроводов выполняются в соответствии с требованиями рабочего проекта и ППР. Состав бригад, количество и перечень привлекаемой техники устанавливаются в зависимости от вида работ, планируемых объемов, трудоемкости и сроков выполнения работ. На освобожденном от газа ремонтируемом участке газопровода в зависимости от количества и расположения выявленных дефектов организуются ремонтные места. Близко расположенные дефектные участки объединяются в одно ремонтное место с разработкой одной непрерывной траншеи. При этом обеспечивается максимальная механизация ремонтного процесса. При наличии на участке газопровода нескольких мест ремонта последовательность производства работ определяется с учетом количества и технического оснащения ремонтных подразделений, а также продолжительности работ. Для организации работ используются последовательная, параллельная или комбинированная организационные схемы ремонта. Последовательная схема ремонта подразумевает ведение ремонтно–восстановительных работ на всех местах ремонта одной колонной или бригадой. Последовательная схема применяется в том случае, когда остановка участка не влияет на режим транспорта газа и привлечение нескольких ремонтных колонн экономически нецелесообразно. Параллельная организационная схема ремонта отличается тем, что количество ремонтных бригад (колонн) соответствует количеству мест ремонта на участке газопровода. Работы производятся после освобождения участка газопровода от газа одновременно всеми колоннами или бригадами на всех местах ремонта. Состав и оснащение ремонтных колонн (бригад) зависят от объемов работ и определяются конкретно для каждого ремонтного места. Если на участке газопровода количество ремонтных мест превышает число ремонтных колонн (бригад), то используется комбинированная организационная схема ремонта. В этом случае колонны или бригады работают одновременно на разных местах ремонта и по мере завершения работ переходят на следующие. 1.6 Методы ремонта дефектов газопроводов Наиболее широко применяемые методы по ремонту дефектов магистральных газопроводов можно разделить на следующие основные группы: капитальный ремонт с остановкой газопровода и заменой старых труб на новые в заводской изоляции или переизоляции труб категории А3; врезка катушек и замена участков газопровода; аварийный ремонт с установкой временных заплат и хомутов; установка полноохватывающих стальных муфт; выборка дефектов сварного шва и поверхностных дефектов труб контролируемой шлифовкой, труборезной машиной и воздушно–плазменной строжкой с последующей заваркой. В настоящее время при проведении капитального ремонта организационно–технологические решения являются дорогостоящими из–за нехватки финансовых ресурсов в газовой отрасли. И иногда отсутствует возможность осуществить ремонт газопроводов традиционными методами капитального ремонта из–за невозможности отключения газопроводов, использующихся для транспортировки и поставки газа потребителям. Следовательно, для обеспечения достаточного уровня технического состояния линейной части магистральных газопроводов возникает потребность в использовании нестандартных решений, которые устранят вопросы, связанные с обеспечением безопасной эксплуатации магистральных газопроводов наиболее экономично. Одним из таких решений, является применение метода ремонта полимерными композиционными материалами. 1.7 Контроль качества, оценка дефектов труб и соединительных деталей трубопроводов Объемы, методы контроля, нормы оценки качества и методы ремонта труб и соединительных деталей трубопроводов (СДТ) при капитальном ремонте определяются в соответствии с инструкцией. Контроль качества и оценка дефектов труб и СДТ при производстве капитального ремонта выполняются аттестованными специалистами с использованием методов и технических средств, допущенных к применению в ОАО «Газпром» в соответствии с СТО Газпром 2-3.5-046. Степень очистки труб и СДТ, а также технологический разрыв между предварительной и финишной очисткой должны обеспечивать возможность качественного проведения дефектоскопии. При обследовании труб особое внимание следует обращать на нижнюю образующую газопровода, на участки, прилегающие к сварным швам, и места с дефектами по результатам проведения внутритрубной дефектоскопии. По результатам дефектоскопии определяются геометрические параметры всех выявленных дефектов. Ремонт дефектов труб и СДТ выполняется в соответствии с инструкцией. Объемы, методы контроля, нормы оценки качества ранее сваренных кольцевых монтажных стыков выполняются в соответствии с требованиями инструкции. Расчетно–техническая часть В зависимости от характера и размеров дефектов предусматривается применение трех вариантов использования полимерных композиционных материалов (ПКМ): ремонт заливным композиционным материалом; ремонт муфтовым композиционным материалом; комбинированный ремонт – сочетание заливного и муфтового композиционных материалов. 2.1 Применяемые композиционные материалы Для ремонта дефектов трубопроводов применяются два типа полимерных композиционных материалов: заливной и муфтовый. Заливной ПКМ используется для заполнения дефектов, связанных с потерей металла по толщине стенки трубы. Муфтовый ПКМ обеспечивает восстановление несущей способности труб с дефектами. Заливные ПКМ: клей «Монолит» (ВНИИГАЗ) и молекулярные металлы фирмы «Диамант–Металлопластик» ГМбХ (Германия), показавшие при испытаниях и эксплуатации наилучшие адгезионные и прочностные характеристики. Муфтовые ПКМ: гибкий анизотропный рулонированный стеклопластик (ГАРС), композиционная спиральная муфта (КСМ), углеродная однонаправленная лента (УОЛ–300–1). Отечественные ПКМ изготавливаются и поставляются по следующим техническим условиям: ремонтный состав «Монолит +» – ТУ 2252–154–05786904–99; ГАРС – ТУ2296–152–05786904–99; УОЛ – ТУ1916–167–0576346–96; КСМ – ТУ 92–115–14–98. Поставка ПКМ производится в соответствии с данными сертификатов качества завода–изготовителя. Ширина муфтовой композиционной ленты составляет 300 ± 20 мм. Длина стандартных муфт рассчитана на восемь слоев намотки. Заливной ПКМ применяется для дефектов небольшой площади (царапины, задиры, дефекты типа каверны, питтинговая коррозия). 2.2 Дефекты, допускаемые к ремонту композиционными материалами Ремонт труб с применением полимерных композиционных материалов производится для следующих типов, дефектов: общая коррозия (наружная и внутренняя); питтинговая коррозия; задиры, царапины, сколы; каверны; вмятины глубиной до 5% диаметра трубы; дефекты кольцевых сварных стыков – смещение кромок до 30% толщины стенки трубы, утяжины до 20%толщины стенки трубы на длине до 1/12 периметра трубы; коррозионные дефекты на сварных стыках. Не подлежат ремонту ПКМ следующие дефекты: трещины; сквозные дефекты; стресс – коррозионные дефекты; гофры; вмятины в сочетании с дополнительным концентратором. Перед проведением ремонта в обязательном порядке производится обследование локальной зоны дефекта с помощью неразрушающих методов контроля для выявления трещин 2.3 Определение допускаемых размеров ремонтируемых дефектов Метод ремонта, обеспечивающий восстановление несущей способности ремонтируемых труб в соответствии с СНиП 2.05.06–85*, и допускаемые к производству ремонта дефекты определяются по таблице 2.1 (в формулах для допускаемых размеров дефектов: R –радиус трубы в мм, δ – толщина стенки трубы в мм) или с применением специализированной компьютерной программой автоматизированного расчета «Гриф–2». Таблица 2.1 – Размеры дефектов, допускаемых к ремонту композиционными материалами
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
