ПЕРСПЕКТИВНЫЙ СПОСОБ РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ

В настоящее время, когда диагностика современными методами выявляет множество критических дефектов, а темпы и стоимость строительства новых коммуникаций не позволяют их владельцам своевременно заменять исчерпавшие ресурс участки, особенно остро встаёт вопрос о недорогих и нетрудоёмких, но при этом эффективных и надёжных способах ремонта трубопроводов.

До середины 90-х годов прошлого столетия в основном применялись всевозможные стальные заплаты и конструкции, с единственной целью – продлить эксплуатацию труб до проведения капитального ремонта, когда станет возможным заменить дефектный участок.

И в настоящее время замена катушки является наиболее кардинальным, но не всегда предпочтительным решением проблемы, особенно на трубах большого диаметра.

Если основные финансовые потери, связанные с остановкой прокачки продукта, можно избежать за счёт врезки под давлением и устройства байпаса, то без применения тяжёлой техники и, как следствие, высокой трудоёмкости работ не обойтись. Ко всему прочему не всегда есть возможность доставить технику и оборудование к месту ремонта. Но даже если не считать деньги и пойти на всё любой ценой, то возникнет вопрос о сроках проведения работ, которые, как правило, ограничены сезоном или сроком остановки производства.

Проблема выбора способа ремонта

Владелец трубопровода встаёт перед дилеммой: провести традиционную диагностику, лишь бы Технадзор разрешил продлить эксплуатацию, но при этом не знать реальное состояние трубопровода и сидеть «на пороховой бочке», или провести внутритрубную диагностику, но тогда выявится масса дефектов и возникнет необходимость их ремонта. Вот когда надо решать, какой способ ремонта выбрать.

На первый взгляд существует множество различных вариантов ремонтных муфт. Но если внимательно посмотреть, то окажется, что все они делятся на обжимные и необжимные, причём это касается как стальных, так и композиционных муфт. Например, по РД ОАО «Транснефть» ремонт с применением необжимной стальной муфты относится к «временному» методу ремонта, а ремонт с применением обжимной стальной муфты – к «постоянному». Принципиальное отличие обжимных муфт состоит в том, что они позволяют компенсировать внутреннее давление на дефектном участке за счёт создания контактного давления снаружи.

Несколько в стороне стоит способ ремонта по технологии «Бритиш газ», или «КМТ» (композитно-муфтовая технология). На дефектном участке центруется и заваривается продольными швами разрезная стальная муфта, внутренним диаметром превышающая наружный диаметр трубопровода. Торцы муфты заполняются быстротвердеющим герметиком, а в образовавшееся межтрубное пространство через технологические отверстия нагнетается полимерный отверждающийся компаунд. Это универсальная технология ремонта всех типов дефектов, к тому же позволяющая обходиться без остановки прокачки продукта. Однако для её реализации необходимы значительные ресурсы.

Посмотрев на рисунок 1, можно представить объём земляных работ и масштабы привлечения специальной и тяжёлой техники, трудовых ресурсов в процессе монтажа КМТ. Да и качество ремонта сильно зависит от строгого соблюдения технологии ремонта, – например, при заполнении межтрубного пространства композитным материалом возможно образование воздушных пузырей, снижающих прочностные свойства данной муфты.

«Легковесный» ремонт

Стремясь исключить из процесса ремонта участие тяжёлой техники, разработчики ремонтных конструкций обратили своё внимание на композиционные материалы. Плотность стеклопластика в 4 раза ниже плотности стали, но при этом предел прочности выше предела прочности стали в 2 раза.

Первой конструкцию для ремонта с применением рулонного стеклопластика предложила компания «Аргус Лимитед» (США). Её специалисты разработали способ ремонта с помощью манжеты Clock Spring («часовая пружина»). Суть его заключается в том, что на дефектный участок устанавливается бандаж из рулонированного стеклопластика путём намотки через клеевой состав (см. рис. 2). Лента стеклопластика изготовлена из однонаправленного высокомодульного стеклоровинга, что позволяет приблизить её по модулю упругости к стали.

Однако и этот способ не исключает участия техники в проведении земляных работ, так как для намотки ленты требуется свободное (соразмерное диаметру трубы) около-трубное пространство в зоне ремонта.

Российские разработчики пошли дальше, и в конце 1990-х ЗАО «Новые Технологии» предложило конструкцию обжимной стеклопластиковой муфты РСМ (см. рис. 3).

Взяв за основу применение стеклопластика из однонаправленного стеклоровинга, как на Clock Spring, в компании изготовили две полумуфты с закладными металлическими деталями вместо фланцев. Полумуфты стягиваются между собой путём попеременного стягивания восьми шпилек с разносторонней резьбой. За счёт большого момента затяжки болтовых соединений создаётся наружное давление, разгружающее напряжение стенки трубы в зоне дефекта. Однако и этой конструкции присущи следующие недостатки:

– ограничения ремонта по типоразмеру труб 720...1420 мм;

– невозможность полного перекрытия по периметру из-за конструкции узла затяжки;

– разбалчивание при длительных вибрационных нагрузках, как следствие применения шпилек с разносторонней резьбой и невозможности установки гроверных шайб.

Перспективный способ ремонта – усиливающая композиционная муфта трубопроводов (УКМТ)

На основе анализа 20-летней эволюции стеклопластиковых конструкций, а также изучения существовавших на 2005 год методов ремонта трубопроводов, специалистами ООО «ПСО «Нефтегаздиагностика» была разработана, изготовлена, испытана, сертифицирована и с 2008 года серийно выпускается усиливающая композиционная муфта трубопровода – УКМТ, которая исключает недостатки указанных выше ремонтных конструкций. Муфты УКМТ разрешены для применения в нефтегазовой отрасли, имеют гигиенический сертификат. Использование муфт УКМТ позволяет осуществлять оперативный, недорогой, сравнительно простой и вместе с тем надёжный ремонт трубопроводов.

Принцип работы УКМТ – это компенсация внутреннего давления в трубопроводе за счёт создания контактного давления снаружи при значительной величине момента затяжки болтовых соединений, что позволяет проводить монтаж на рабочих давлениях с гарантированным качеством, в отличие от муфт, устанавливаемых без создания предварительного напряжения. Муфта состоит из двух полуоболочек, соединённых между собой с одной стороны шарниром, а с другой – четырьмя болтовыми разъёмами. Для стягивания муфты используются серийно выпускаемые болты по ГОСТ 11738-78. Её отличие от всех применяющихся на сегодняшний день типов ремонтных муфт – это широкий спектр существующих типоразмеров ремонтируемых труб от 89 до 1420 мм, полное перекрытие ремонтируемого участка, простота монтажа, высокая скорость проведения ремонта и малый объём земляных работ. Для ремонта труб относительно небольшого диаметра для установки УКМТ достаточно вручную выкопать небольшой шурф и за 15-20 минут отремонтировать дефектный участок, что имеет большое значение, если, например, в это время приходится ещё и откачивать грунтовые воды. Тогда и размер шурфа, и время проведения ремонта выходят на первый план.

С помощью усиливающих композиционных муфт УКМТ осуществляется ремонт наружных и внутренних дефектов трубопроводов с потерей металла до 100 % номинальной толщины стенки. Этот ремонт относится к постоянным методам, благодаря чему в некоторых нефтегазодобывающих предприятиях УКМТ применяется для ликвидации порывов трубопроводов, в том числе без сброса давления. Ремонт при помощи УКМТ позволяет полностью отказаться от использования металлических хомутов, а также во многих случаях отказаться от замены катушек. Муфты УКМТ также применяются для ремонта подводных трубопроводов.

Муфта полностью производится в заводских условиях, а значит, качество ремонта с её применением не зависит от внешних (погодных) условий и человеческого фактора. Металлические детали, которые входят в конструкцию УКМТ, изготовлены из нержавеющей стали и не подвержены коррозии. При необходимости, после проведения ремонта технологические пазухи и отверстия заполняются специальным полимерным материалом, и муфта становится монолитной стеклопластиковой конструкцией, армированной закладными деталями из нержавеющей стали.

В комплект поставки муфт УКМТ включаются специальные маркеры, которые позволяют регистрировать отремонтированные участки внутритрубными снарядами, а также в случае подземной прокладки трубопроводов при необходимости находить места ремонта с поверхности земли.

Литература

1. РД 153 39.4-067-00 «Методы ремонта дефектных участков действующих магистральных нефтепроводов».

2. ВСН 39-1.10-001-99 «Инструкция по ремонту дефектных труб магистральных газопроводов полимерными композиционными материалами».

3. Материалы с официального сайта The Clock Spring Company (www.clockspring.com).

4. Патент на изобретение № 80530 «Устройство ремонта трубопровода» от 21.10.2008г.

5. Заключение экспертизы промышленной безопасности № ТУ-АС-237/659-10 «Усиливающая композиционная муфта УКМТ», ВНИИСЕРТИФИКАЦИЯ, г. Москва, 2010 г.

6. ТУ № 2296-001-70552764-2007 «Усиливающая композиционная муфта», г. Москва, 2007 г.

7. Отраслевой стандарт Республики Казах-стан «Методические указания по применению усиливающей композиционной муфты при ремонте трубопровода», г. Астана, 2008 г.

Валерий ЮДИН,

генеральный директор

ООО «ПСО «Нефтегаздиагностика»

Виктор ЛЕЩЕНКО, к. т. н.,

генеральный директор

ООО «НТЦ «Нефтегаздиагностика»

Валерий ВИНОКУРОВ,

к. т. н., директор по развитию

ООО «НТЦ «Нефтегаздиагностика»

ООО «ПСО «НЕФТЕГАЗДИАГНОСТИКА»

107014, г. Москва,

ул. Большая Остроумовская, д. 12