Исследование сварных швов полимерных трубопроводов разрушающими методами контроля

ВВЕДЕНИЕ 3
1 АНАЛИЗ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТРУБОПРОВОДА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ 5
1.1 Классификация трубопроводов из полимерных материалов 5
1.2 Дефекты сварных швов полимерных трубопроводов 6
1.3 Достоинства трубопроводов из полимерных материалов 10
1.4 Недостатки трубопроводов из полимерных материалов 15
2 АНАЛИЗ МЕТОДОВ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ 18
2.1. Контактная тепловая сварка 18
2.2 Сварка газовым теплоносителем 20
2.3 Сварка экструдируемой присадкой 22
2.4 Сварка в электрическом поле высокой частоты (ТВЧ) 25
2.5 Ультразвуковая сварка пластмасс 26
2.6 Сварка пластмасс трением 27
2.7 Сварка излучением 29
2.8 Метод сварки встык 30
2.9 Сварка полимерных труб с помощью элементов с закладными электронагревателями 33
3 ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ 36
3.1 Сварка нагревательным элементом встык 36
3.2 Сварка электромуфтовым методом 40
3.3 Классификация методов испытаний сварных швов 48
3.4 Механические испытания сварных швов полимерных трубопроводов 62
3.5 Исследование структуры сварного шва 67
4 ОХРАНА ТРУДА И ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 69
5 ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ТРУБ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 78

Весь текст будет доступен после покупки

В современном мире невозможно представить существование многих держав, да и человечества в целом без такого вида энергоресурса, как нефть, продукты ее переработки и природный газ. Также стоит отметить, что любая сфера промышленного комплекса в той или иной степени зависит от данных видов полезных ископаемых.
Важным звеном нефтегазовой отрасли является транспортировка нефти, нефтепродуктов, соответственно природного газа, непосредственно добываемых из скважин. Более выгодным для транспортировки больших объемов нефтепродуктов является трубопроводный транспорт.
На сегодняшний день суммарная протяженность трубопроводов измеряется в тысячах километров. Лидером по протяженности трубопроводов среди стран является США. Россия занимает второе место в мире по данному критерию, протяженность магистральных трубопроводов – 217 тысяч километров, промысловых – 350 тысяч километров, распределительных и коммунальных – 1400 тысяч километров [1].
Соответственно, трубы, применяемые для транспорта флюида, нефти и газа в нашей стране в основном металлические. Под действием агрессивной среды трубопроводы достаточно быстро выходят из строя, а именно внутренняя поверхность трубопроводов, которая подвержена постоянным процессам коррозии и механического, также износ происходит и со стороны внешней среды, т.е. агрессивных сред земли. Со временем, под воздействием этих неблагоприятных факторов, состояние материала не может обеспечивать требуемых эксплуатационных параметров, что приводит к авариям.

Весь текст будет доступен после покупки

1 АНАЛИЗ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТРУБОПРОВОДА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Классификация трубопроводов из полимерных материалов

Трубопроводы применяемые в нефтегазовой отрасли для транспортировки нефти и газа имеют различные эксплуатационные характеристики. В зависимости от применяемой среды и эксплуатационных характеристик требуются различные пластмассы, которые будут удовлетворять прочностным характеристикам трубопроводов.
При производстве пластмассовых труб используются эффективные коррозионно-стойкие материалы, в частности различные полимеры, выпускаемые промышленностью высокоразвитых стран. К ним относятся: полиэтилен, акрилонитрилбутадиенстирол, полипропилен, полибутилен, телефталат, эпоксидные винилэфирные смолы и т. д. [4].
Далее в таблице представленной ниже (табл. 1.1) рассмотрим основную классификацию материалов полимерных трубопроводов применяемых в отечественном и международном производстве труб:
Таблица 1.1 – Материалы для производства полимерных трубопроводов
Материал Условные обозначения
Отечественные Международные
Полиэтилен: ПЭ 80, ПЭ 100 PE 80, PE 80
низкой плотности ПНП PELD
средней плотности ПСП PEMD
высокой плотности ПВП PEHD
Сшитый полиэтилен: ПЭС PEX-80
пероксидный - PEX a
органосилоксановый - PEX b
радиационный - PEX c
Полипропилен: ПП PP
Продолжение таблицы 1.1
гомополимер тип 1 ПП тип 1 РРН 100
блоксополимер тип 2 ПП тип 2 PPB 80
рандом сополимер тип 3 ПП тип 3 PPR 80, PPR 100
с противокислородным диффузионным барьером из алюминия - PPR-AI-PPR
Полибутен: ПБ PB 125, 140
Поливинилхлорид ПНВХ 100, 125 PVC 100, 125
Хлорированный
поливинилхлорид ПВХХ PVCC 250

1.2 Дефекты сварных швов полимерных трубопроводов

1. Дефекты полимерных трубопроводов методов стыковой сварки:
Геометрические характеристики валиков грата должны соответствовать значениям, представленный в таблице 1.2:

Таблица 1.2 – Размерные характеристики шва
Параметры
Наружного
грата Условное обозначение труб
SDR11
140x12,7 SDR17,
6
160х9,1 SDR11
160х14,6 SDR17,
6
180х10,
2 SDR11
180х16,
4 SDR17
6
200х11,
4 SDR11
200х18,
2 SDR17,6
225х12,8 SDR11
225х20,5
Высота, мм 3,0-5,0 2,5-4,5 3,0-5,0 2,5-4,5 3,5-5,5 3,0-5,0 4,0-6,0 3,0-5,0 4,5-6,5
Ширина, мм 9,0-13,0 6,5-9,5 10-15 6,5-9,5 11-16 8,5-12 13-18 9,0-13,0 14-21

Качественный шов (рис. 1.1 а) имеет гладкие и симметричные валики грата округлой формы. При этом геометрические характеристики грата равно как и внешний вид шва должны полностью соответствовать требованиях указанным выше. Однако, существуют наиболее распространенные дефекты, которые возникают при нарушении технологии сваривания, рассмотрим типы этих дефектов ниже.
Дефектом считается шов с несимметричными валиками грата одинаковой высоты в одной плоскости, но различной в противоположных точках шва с различием по высоте более 50 % в противоположных точках шва (рис. 1.1 б). Причиной такого брака является превышение допустимого зазора между торцами труб перед сваркой.
Дефект в виде чрезмерно-большого малого грата округлой формы (рис. 1.1 в). В этом случае величина наружного грата по высоте и ширине меньше предельных значений, показанных в таблице 1.1. Данный брак возникает при недостаточной силе сжатия деталей или недостаточном нагреве кромок.
Дефект в виде чрезмерно-большого грата округлой формы (рис. 1.1 г). В этом случае величина наружного грата по высоте и ширине больше 61 предельных значений, показанных в таблице 1.1. Данный брак возникает при слишком высокой силе сжатия деталей или при черезмерном нагреве кромок.
Дефект в виде несимметричности грата по окружности стыка (рис. 1.1 д). Данный брак возникает, когда различие по высоте и ширине валиков грата по всей окружности шва превышает 40%, возникает по причине неоднородности материала или толщин свариваемых труб.
Дефект в виде узкого, высокого грата. Данный брак возникает по причине чрезмерного давления при осадке стыка при пониженной температуре нагревателя.
Дефект в виде малого грата с впадиной между валиками (рис. 1.1 ж). Данный брак возникает по причине низкой температуры нагревателя при отсутствии достаточного нагрева.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Композиционно – волокнистые трубы в нефтегазовом комплексе / Под редакцией доктора технических наук, профессора И.Ю. Быкова – М: Изд.ЦентрЛитНефтеГаз. – 2008. – 271 с.
2. Зайцев К.И. О проблеме сооружения пластмассовых трубопроводов в нефтяной и газовой промышленности // Строительство трубопроводов. – 1995. - №3. – с. 12-18.
3. Галинский А.В., Цыплаков О.Г., Ягубов Э.З. Высоконапорные полиэтиленовые трубопроводы большого диаметра // Техника машиностроения. – 2001. - №5. с. 62-64.
4. Бухин В.Е. Состояние нормативной базы обеспечения производства и применения труб из полимерных материалов // Трубопроводы и экология - М: 2007. - № 1.- с. 2-4.
5. Агапчев В.И. Перспективы применения труб из полимерных материалов в нефтяной промышленности / В.И.Агапчев, В.А.Мартяшева, Н.Г.Михайленко и др. // Обзорная-информ. Сер. Борьба с коррозией и защита окружающей среды - М.: ВНИИ0ЭНГ, 1988, Вып. 3 (77). - с. 44.
6. Пастернак В.И., Седых А.Д. Пластмассовые трубы, применяемые в газовой и нефтяной промышленности. Обзорная информация. Сер, Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. Вып. 9. - М.: ВНИИ0ЭНГ, 1981.-с. 40.
7. Чирков, Ю.А. Повреждения трубопроводов ОНГКМ и определение интенсивности их отказов // Территория нефтегаз. – 2008. – №12. – С. 46-49.

Весь текст будет доступен после покупки