Испытания модернизированных втулок для внутренней защиты сварного соединения трубопроводов
Большинство месторождений РФ находятся на четвертой стадии разработки и характеризуются высокой обводненностью добываемой продукции, повышенным содержанием растворенных коррозионно-активных газов, бактериальной активностью и другими факторами, обуславливающими сокращение сроков эксплуатации трубопроводных систем.
Применение труб и фасонных деталей трубопроводов с заводским внутренним эпоксидным покрытием позволяет увеличить срок службы трубопроводного парка при транспортировке коррозионно-активных сред. Для создания полностью защищенной от коррозии трубопроводной системы остается решить проблему защиты сварных стыков.
В статье рассмотрены результаты испытаний трубопроводов с внутренней защитой сварных швов втулками на осевой сдвиг при применении средств очистки и диагностики (СОД) и на герметичность внутренней полости между защитной втулкой и внутренней образующей трубы.
Внутренняя защита сварного стыка трубопроводов с покрытием входит в число актуальных задач повышения надежности систем трубопроводного транспорта. Применяемые сегодня в промышленности способы защиты сварного соединения (установка защитной втулки и подкладных колец, металлизация концов труб коррозионно-стойкими металлами и сплавами, нанесение покрытия на внутреннюю поверхность соединений труб после сварки) обладают как достоинствами, так и недостатками. Наибольшее распространение получил метод защиты с помощью установки втулки внутренней защиты сварного шва, как наиболее прогрессивный и наименее затратный. [1]
ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ВТУЛОК
Установка защитной втулки для защиты внутренних сварных швов стала применяться в нашей стране сравнительно недавно – с конца 90-х годов прошлого века, и к настоящему времени налажено производство отечественного оборудования данного типа.
Принцип работы втулки заключается в следующем: втулка устанавливается внутри трубы в зоне сварного шва, после чего выполняется предварительная прихватка сваркой по радиальным упорам втулки (рис. 1). Резиновые манжеты при установке втулки в трубу формируют герметичный валик из предварительно нанесенной специальной двухкомпонентной мастики. Далее трубы свариваются. В результате образуется кольцевой сварной шов, полностью защищенный от контакта с агрессивной средой.
Несомненно, установку втулки можно назвать одним из самых простых, технологичных и, главное, надежных способов защиты сварного соединения по внутренней образующей трубы. К недостаткам данного вида устройств можно отнести возможную потерю герметичности трубопровода и определенные сложности с диагностикой сварного шва в процессе эксплуатации трубопровода.
В этой связи перед специалистами управления эксплуатации трубопроводов (УЭТ) АО «Самаранефтегаз» встала задача обеспечения полной герметичности внутренней полости защитной втулки в околошовной зоне при максимальном давлении в трубопроводе, в полтора раза превышающем рабочее. Первым шагом стало проведение стендовых испытаний втулок защиты сварного шва с целью подтверждения заявленных производителем технологических характеристик.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ВТУЛОК
Специалисты одного из производителей защитных втулок совместно со специалистами УЭТ АО «Самаранефтегаз» провели ряд стендовых испытаний трубопровода с втулками внутренней защиты сварного шва на осевой сдвиг и гидравлическую герметичность. Испытания проводились в два этапа. На первом этапе на производственной базе изготовителя была осуществлена комиссионная сборка катушек с установленными втулками внутренней защиты сварного шва двух типоразмеров 114х8, 325х8 совместно со специалистами поставщика, ООО «Самарский ИТЦ» и УЭТ АО «Самаранефтегаз». [2]
Второй этап проходил на базе ООО «Научно-исследовательского института разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб», где были проведены стендовые испытания на осевой сдвиг и испытания гидравлическим давлением. [3]
В результате стендовых испытаний на осевой сдвиг зафиксированы следующие значения:
- втулка внутренней защиты сварного стыка типоразмера 114х8 – 29 200 кг;
- втулка внутренней защиты сварного стыка типоразмера 325х8 – 30 200 кг.
В результате стендовых испытаний на герметичность зафиксированы следующие значения:
- втулка внутренней защиты сварного стыка типоразмера 114х8 – 0,4 МПа;
- втулка внутренней защиты сварного стыка типоразмера 325х8 – 0,8 МПа.
Результаты испытаний на осевой сдвиг были признаны удовлетворительными, а результаты испытаний на герметичность – неудовлетворительными.
Для достижения положительных результатов по гидроиспытаниям было принято решение изучить и доработать узел и продолжить дополнительные испытания на герметичность. Это потребовало более глубокого изучения процессов, происходящих во внутренних полостях между трубопроводом и втулкой во время монтажа и сварки стыка. Необходимо отметить, что на герметичность узла влияют несколько факторов, таких как качество нанесения двухкомпонентной мастики и аккуратность при монтаже втулки, время выдержки мастики и температурный режим, тиксотропность и качество смешивания двухкомпонентной мастики.
ДОРАБОТКА РЕШЕНИЯ
Совместно со специалистами УЭТ АО «Самаранефтегаз» поставщик защитных втулок провел работу по корректировке конструкции втулки и химического состава двухкомпонентной мастики, а также подготовил рекомендации по монтажу втулки (рис. 2).
По итогам проведенной работы была проведена комиссионная сборка шести патрубков длиной 400 мм каждый. В трех патрубках были установлены втулки внутренней защиты сварного шва типоразмера 114х8; в трех других – 325х8.
Для подбора оптимального времени выхода мастики на рабочий режим (минимизации воздействия сварочных газов на мастику) и обеспечения герметичности уплотнения между телом втулки и телом трубы была осуществлена окончательная сварка непроваренного участка шва через один, три и пять часов после сборки патрубков каждого типоразмера.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
Гидравлические испытания шести собранных патрубков с защитными втулками двух типоразмеров проводились набором давления до 8 МПа с шагом 0,5 МПа для каждой сборки. При достижении давления 8 МПа каждая сборка выдерживалась в течение получаса-часа.
В случае отсутствия протечек по п. 2.1.2. (отсутствие влаги в контрольном отверстии в зоне сварного шва, которое предварительно было просверлено в каждой сборке для визуального контроля герметичности соединения) проводились испытания на «имитацию гидроудара» (пятикратный последовательный сброс и набор давления до 8 МПа).
В случае отсутствия протечек при «имитации гидроудара» (отсутствие влаги в отверстии в зоне сварного шва, которое было просверлено в каждой сборке для визуального контроля герметичности соединения) проводились испытания на максимальное давление (набор давления с шагом 0,5 МПа для каждой сборки до потери герметичности).
В результате стендовых испытаний на герметичность, зафиксированы следующие значения (рис. 3): втулка внутренней защиты сварного стыка типоразмера 114х8 – 16 МПа, 325х8 – 10 МПа.
ВЫВОДЫ
Результаты испытаний по устойчивости к гидроудару и герметичности внутренней полости между защитной втулкой и внутренней образующей трубы в районе сварного соединения были признаны удовлетворительными, а оборудование – выдержавшим испытания в соответствии с поставленной задачей [4].
Проведенная совместная работа и примененные технологические решения по доработке втулок защиты сварного соединения позволят исключить случаи разгерметизации внутренней полости околошовной зоны. Выявленные конструктивные недостатки по замечаниям специалистов управления эксплуатации трубопроводов АО «Самаранефтегаз» были учтены производителем, налажено производство модернизированных втулок.
Таким образом, применение данных материалов при строительстве объектов систем поддержания пластового давления и систем сбора нефти и газа будет способствовать снижению аварийности при транспортировке коррозионно-агрессивных жидкостей, что в свою очередь кратно повысит надежность трубопроводной системы и позволит снизить экологические риски при эксплуатации объектов трубопроводного транспорта.
ЛИТЕРАТУРА
- Методические указания Компании «Выбор метода антикоррозионной защиты промысловых и технологических трубопроводов и требования к трубной продукции.
- №П1-01.05М-0132. Версия 1.00. Утверждены Приказом ПАО «НК «Роснефть» от 25.01.2017.
- Акт о проведении комиссионной сборки катушек труб с установленными втулками защиты сварного соединения от 15.08.2016.
- Протокол «Проведения стендовых испытаний втулок внутренней защиты сварного шва типоразмеров 114х8 мм и 325х8 мм внутренним гидравлическим давлением и осевым сдвигом» от 19.08.2016.
- Акт о проведении гидравлических испытаний втулок внутренней защиты сварного соединения.
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.