авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Совершенствование технологии изоляции трубопроводов полимерными ленточными покрытиями с двусторонним липким слоем

-- [ Страница 2 ] --
Группа свойств Название свойств Трассового способа нанесения
Полиэти-леновые ленты Полиэтиле-новыеленты с двусторонним липким слоем Полиуре-тановые Битумное мастичное Полимерно-битумные
Защитные свойства Адгезия к стали 3,92 4,20 4,13 2,87 3,01
Водопроницаемость и водопоглощение 2,59 3,53 3,92 2,53 2,93
Переходное электросопротивление 3,99 4,20 4,77 3,70 3,84
Стойкость к катодному отслаиванию 3,46 3,59 4,08 3,22 3,40
Газо- и воздухопроницаемость 2,52 2,93 3,34 1,90 2,26
Объемная устойчивость 2,68 3,01 3,54 1,66 2,74
Эксплуатацион-ные свойства Защитная способность от стресскоррозии 1,86 2,78 3,65 1,86 2,35
Устойчивость к бактериям и грибостойкость 2,66 2,62 2,84 1,68 2,08
Устойчивость к сдвиговому воздействию грунта 3,09 3,59 4,22 3,21 3,47
Устойчивость к пенетрации 3,40 3,46 3,64 2,12 3,03
Устойчивость к низким температурам 3,30 3,36 3,19 1,85 2,69
Устойчивость к высоким температурам 3,08 3,14 3,98 1,80 2,82
Свойства, отнесенные к транспортиро-вке и хранению Ударная прочность 3,40 3,40 4,27 2,29 3,28
Устойчивость при пластических деформациях труб 3,87 3,93 3,81 2,20 2,38
Устойчивость к атмосферному воздействию УФ радиации 1,70 1,70 1,70 1,37 1,64
Устойчивость к истиранию 1,54 1,60 1,60 0,98 1,46
Устойчивость к разрушению 3,14 3,58 3,58 2,02 2,86
Экологические характеристики 2,62 2,58 1,43 1,59 1,82

Технологические и экономические показатели Долговечность 3,071 3,571 4,357 2,714 3,143

Стоимость 2,357 3,643 3,143 4,643 3,857

Технологичность нанесения 4,123 4,053 2,957 3,527 3,753

Результаты экспертных оценок 3,77 4,09 4,40 2,78 3,43

Согласно ГОСТ Р51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии» к защитным покрытиям предъявляются требования по 21 показателю (фактору). Из них для физико-механических исследований нахлесточного соединения были выбраны следующие: адгезия (усилие отрыва) ленты и обертки в нахлесте, водопоглощение ленты в нахлесте, прочность и сопротивление при разрыве, изменение относительного удлинения при разрыве ленты в нахлесточном соединении, а также изменение электросопротивления изоляции на законченных строительством участках трубопровода. Остальные показатели (факторы) не представляли существенной информации для испытаний по нахлесточному соединению полимерных ленточных покрытий.

Проведение испытаний осуществляли в соответствии с существующими методиками лабораторных испытаний согласно ГОСТ Р51164-98, ВСН 008-88, ВСН 012-88 и т.д.

Усилие отрыва нахлесточных соединений определяли при различной температуре эксплуатации трубопровода – 20 C, 60 C, 80 C. Для сравнения результатов образцы соединяли обычным распространенным способом – липкой стороной и поверхностью изоляционной основы, а также предложенным автором способом – липкими сторонами. При обработке результатов относительная погрешность составила 2,9%, дисперсия – 0,21, среднеквадратическое отклонение – 0,45.

Результаты исследований показали, что усилие отрыва у ленты «Полилен» при соединении липкими сторонами при нахлесте 30 мм увеличивается более чем в 4,6 раза (рисунок 4), чем при соединении липкого слоя и основы, а у обертки «Полилен» наблюдалось увеличение более чем в 3,8 раза.

Рассматривая характеры разрушения можно выделить следующую особенность: при соединении образцов липкой стороной и поверхностью изоляционной основы получали адгезионный характер разрушения при обычной температуре, при повышенных температурах наблюдался смешанный характер разрушения. При соединении образцов липкими сторонами при обычной температуре в основном наблюдался смешанный характер разрушения, а при повышенных температурах когезионный и смешанный характеры. Таким образом, при соединении липкими сторонами мы получаем некоторую монолитность нахлесточного соединения, т.е. усилие отрыва примерно соответствует прочности материала.

Рисунок 4

Зависимость определения усилия отрыва от ширины соединения

у ленты «Полилен» при температуре 20 °С:

1 – соединение липкой стороны и изоляционной основы; 2 – соединение липкими сторонами

Определение водопроницаемости через нахлесточные соединения проводили в аналогичных лабораторных условиях и на той же ленте «Полилен», при температурах эксплуатации трубопровода – 20 C, 40 C, 60 C, 90 C. Исследования показали, что скорость проникновения электролита через нахлесточные соединения изоляционных полимерных лент при соединении липкими поверхностями примерно в 2,2 раза ниже, чем при соединении липкой и полиэтиленовой поверхностями в прототипе (рисунок 5). Следует отметить, что с повышением температуры исследований время проникновения электролита через нахлесточные соединения увеличилось более чем в 3 раза.

Разрывное усиление и абсолютное удлинение нахлесточного соединения определяли на разрывной машине Р-05. По результатам проведенных исследований получили следующие результаты: относительное удлинение в нахлесточном соединении при соединении липкими сторонами по сравнению

Рисунок 5

Зависимость водопроницаемости в нахлёсте для полимерной изоляционной ленты «Полилен» при температуре 60 °С:

1 – соединение липкой стороны и изоляционной основы; 2 – соединение липкими сторонами

с обычным способом уменьшается в среднем на 23%, а прочность и сопротивление разрыву увеличиваются на 16%.

Возникают ситуации, когда адгезионная прочность покрытия к трубе низкая. Тогда силы сдвига должны быть уравновешены нормальной силой к поверхности трубы, воспринимаемой изоляционной лентой и деформирующей последнюю в радиальном направлении. Напряжения сдвига воздействуют на материал покрытия, как нормальные напряжения, благодаря «вспахивающему» действию грунта и проскальзыванию ленты покрытия относительно трубопровода. Если известно распределение напряжений сдвига, то можно определить значение максимального напряжения. Воздействие этого напряжения на изоляцию можно оценить через нормальное напряжение.

Проведя математические расчеты, установлено, что сдвиговые напряжения в нахлесточном соединении при соединении липкими сторонами уменьшаются более чем в 3,8 раза по сравнению с обычным способом соединения полимерного ленточного покрытия.

Таким образом, использование предлагаемой конструкции полимерного ленточного покрытия с двусторонним липким слоем и отделяемой антиадгезионной ленты увеличивает прочность нахлесточного соединения против образования гофр и растрескивания, тем самым уменьшает вероятность возникновения коррозионных процессов на границе «грунт-металл», приводящих к коррозии трубопровода.

Проведено исследование изменения защитных свойств изоляционных покрытий. Предельный срок службы изоляционных покрытий подземных трубопроводов определяется временем, в течение которого величина переходного сопротивления изоляции Rп снизится до значения, определяемого ГОСТ Р 51164-98 и равного Rп = 103 Ом·м2.

Изменение состояния изоляционного покрытия вследствии протекания процессов старения приводит к постепенному монотонному снижению переходного сопротивления.

Введена количественная характеристика степени повреждения изоляции х, как отношение площади поврежденной изоляции к площади неповрежденной. Тогда модель для расчетов можно представить в виде эквивалентной схемы одного погонного метра трубопровода, обозначенной длиной L (рисунок 6). Эквивалентная электрическая схема участка трубопровода представляет собой параллельно соединенные сопротивления, равные Rгр и Rгр+ Rиз. Для определения общего сопротивления получено аналитическое выражение, в соответствии с законами электрических цепей и учетом степени повреждения изоляции х (при условии Rгр+ Rсл << Rиз):

Ом (1)

где Rгр – электросопротивление грунта;

Rиз – электросопротивление изоляционного покрытия;

х – степень повреждения.

Рисунок 6

Расчётная эквивалентная электрическая схема участка трубопровода

или, переходя к переходному сопротивлению:

, Омм2 (2)

где Dтр – диаметр трубопровода;

L – эквивалентная длина одного погонного метра трубопровода;

– математическая константа, =3,14.

Установление закономерности изменения во времени переходного сопротивления изоляционных покрытий позволяет эффективно решать вопросы качественного строительства и надежной эксплуатации трубопроводов за счет оптимального выбора защитных покрытий. Так, всего 1% разрушенной поверхности изоляции приводит к снижению Rп более чем в 8,7 раза (рисунок 7). Эти теоретические выводы подтверждены приведенными экспериментальными исследованиями. Результаты испытаний изменения переходного сопротивления в зависимости от степени повреждения изоляции для трубопровода диаметром 325 мм при удельном электросопротивлении песка и суглинка приблизительно 100 Омм представлены на рисунке 8.

Рисунок 7

Изменение переходного сопротивления в зависимости от степени повреждения изоляции при гр = 100 Омм

При обработке результатов экспериментальных данных относительная погрешность результатов составила менее 16%, дисперсия 1,2, средне-квадратическое отклонение – 1,1.

Из проведенных исследований переходного изменения переходного сопротивления следует, что нерационально использовать дорогостоящие полимерные пленки с высоким значением переходного сопротивления, так как уже при незначительном повреждении изоляции высокие диэлектрические свойства материала теряют свое значение, а процессы коррозии трубопровода определяются свойствами окружающего грунта. Гораздо большее значение имеет механическая устойчивость изоляционного слоя к повреждениям. Это относится к соблюдению требований технологии засыпки трубопровода мягким грунтом и способности не допускать начала разрушения в течение длительного времени при эксплуатации. Поэтому нельзя допускать попадания влаги между витками изоляционного покрытия трубопроводов, так как диэлектрические свойства покрытия теряют свое значение. А использование новой конструкции защитного покрытия с двусторонним липким слоем

Рисунок 8

Результаты изменения переходного сопротивления от степени повреждения для трубопровода диаметром 325 мм при удельном сопротивлении

грунта 100 Омм

и отделяемой антиадгезионной лентой существенно повышает работоспособность изоляционного покрытия.

Усовершенствована технология изоляционных работ и ремонта участков изоляции трубопроводов с применением полимерного ленточного покрытия с двусторонним липким слоем и отделяемой антиадгезионной лентой.

Разработаны организационно-технологические схемы производства работ, комплектация машинами, механизмами, оборудованием и людскими ресурсами при изоляции трубопроводов, а также при изоляции ремонтируемых участков трубопровода с применением полимерных ленточных покрытий с двусторонним липким слоем.

Рассмотрены конструкции узлов изоляционных машин, позволяющих проводить ремонтные работы в трассовых условиях с применение полимерных изоляционных лент и оберток с двусторонним липким слоем и отделяемой антиадгезионной лентой.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана классификация защитных покрытий трубопроводов, позволяющая обосновано и оперативно проводить выбор защитных покрытий с учетом назначения, типа, способа и технологии их нанесения на трубопровод.

Данная классификация использована при разработке отраслевого нормативно-технического документа РД 39Р-00147105-039-2010 «Инструкция по применению полимерных изоляционных лент и оберток с двусторонним липким слоем» и внедрена в учебный процесс УГНТУ.

2. Установлено, что для усовершенствованной конструкции полимерного ленточного покрытия с двусторонним липким слоем и отделяемой антиадгезионной лентой уменьшается коррозия металла трубопровода в нахлесточном соединении через витки изоляционных полимерных лент за счёт увеличения усилия отрыва более чем в 4,6 раза, прочности и сопротивления разрыву на 16%, уменьшения скорости проникновения электролита более чем в 2,2 раза, относительного удлинения на 23% и сдвиговых напряжений более чем в 3,8 раза.

На разработанную конструкцию полимерного ленточного покрытия с двусторонним липким слоем получен патент на изобретение №2205324 «Конструкция изоляционной ленты трубопроводов».

3. Получена аналитическая зависимость переходного сопротивления изоляции от степени её повреждения. Установлено, что повреждение поверхности изоляции в пределах до 1% приводит к потере её диэлектрических свойств более чем в 8,7 раза. Показана нерациональность использования дорогостоящей изоляции с высоким значением переходного сопротивления в условиях возможного их механического повреждения, при этом преимущественное значение для изоляционных покрытий имеет их устойчивость к механическим повреждениям в течение длительного времени.

4. Разработана технология изоляционных работ и ремонта участков изоляции трубопроводов с использованием полимерных ленточных покрытий с двусторонним липким слоем и отделяемой антиадгезионной лентой. Приведены основные организационно-технологические схемы производства работ, а также комплектация машинами, механизмами, оборудованием и людскими ресурсами, с применением разработанной конструкции полимерного ленточного покрытия.

Содержание работы опубликовано в 34 научных трудах, из которых №1-4 включены в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ. Основные из них следующие:

  1. Харисов Р.А. Метод экспертной оценки для определения оптимальной конструкции защитных покрытий трубопроводов / Р.А. Харисов, Ф.М. Мустафин, И.Ф. Кантемиров // «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов»: науч.-техн. журн. – 2009. – №4 (78). – С.74-83.
  2. Харисов Р.А. Анализ причин возникновения дефектов защитных изоляционных покрытий трубопроводов / Р.А. Харисов, Ф.М. Мустафин, А.И. Гаскаров // «Нефтегазовое дело»: науч.-техн. журн. – 2009. – Т.7, №2. – С.106-111.
  3. Пат. 2205324 Россия, С1 7 F 16 L58/10. Конструкция изоляционной ленты трубопроводов / Р.А.Харисов, Ф.М. Мустафин, О.П. Квятковский, И.Ш. Гамбург, И.Р. Фархетдинов, М.С. Квицинская. – №2002114022/06; заявлено 30.05.2002; опубл. 27.05.2003, Бюл. №15. – 14 с.
  4. Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело» [Электронный ресурс] / Проведение экспертной оценки защитных покрытий трубопроводов // Р.А. Харисов, И.Ф. Кантемиров. – Режим доступа: http://www.ogbus.ru/authors/Harisov/Harisov_4.pdf , свободный. Загл. с экрана. Дата публикации 18.03.2010.
  5. Харисов Р.А. Исследование адгезии и водопроницаемости у полимерных изоляционных лент и оберток с двусторонним липким слоем / Р.А. Харисов, Ф.М. Мустафин, И.Р. Фархетдинов // Сооружение и ремонт газонефтепроводов и газонефтехранилищ: сб. науч. тр. – Уфа: УГНТУ, 2002. – С. 161-167.
  6. Харисов Р.А. Конструкция изоляционной ленты трубопроводов / Р.А. Харисов // Сооружение, ремонт и диагностика трубопроводов. – М.: Недра-Бизнесцентр, 2003. – С.125-131.
  7. Харисов Р.А. Производство изоляционных работ с использованием новых конструкций полимерных лент и обёрток / Р.А. Харисов // Сооружение, ремонт и диагностика трубопроводов: сб. науч. тр. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. – С. 215-219.
  8. Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело» [Электронный ресурс] / Современное состояние защиты трубопроводов от коррозии полимерными покрытиями // Р.А. Харисов [и др.]. – Режим доступа: http://www.ogbus.ru/authors/Harisov/Harisov_1.pdf , свободный. Загл. с экрана. Дата публикации 21.01.2005.
  9. Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело» [Электронный ресурс] / Основные причины возникновения дефектов изоляционных покрытий // Р.А. Харисов [и др.]. – Режим доступа: http://www.ogbus.ru/authors/Harisov/Harisov_2.pdf , свободный. Загл. с экрана. Дата публикации 26.01.2005.
  10. Защита трубопроводов от коррозии: Том 1: Учебное пособие / Ф.М. Мустафин [и др.]. – СПб.: Недра, 2005. – 620 с.: ил.
  11. Харисов Р.А. Определение оптимального вида изоляции

    Pages:     | 1 ||
     





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.