Алексеев Алексей Викторович. Разработка бестраншейной технологии восстановления изношенных трубопроводов установкой внутренней оболочки

brief description

Алексеев, Алексей Викторович. Разработка бестраншейной технологии восстановления изношенных трубопроводов установкой внутренней оболочки : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.19 / Алексеев Алексей Викторович; [Место защиты: Ин-т проблем трансп. энергоресурсов].- Уфа, 2013.- 166 с.: ил. РГБ ОД, 61 13-5/847

Государственное унитарное предприятие
“Институт проблем транспорта энергоресурсов”
(ГУП “ИПТЭР”)
На правах рукописи
Алексеев Алексей Викторович
РАЗРАБОТКА БЕСТРАНШЕЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
УСТАНОВКОЙ ВНУТРЕННЕЙ ОБОЛОЧКИ
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук по специальности
25.00.19 - Строительство и эксплуатация
нефтегазопроводов, баз и хранилищ;
Научный руководитель - доктор технических наук, профессор
Гумеров Кабир Мухаметович
Уфа-2013
Введение 4
1 БЕСТРАНШЕЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ТРУБО-ПРОВОДОВ 10
1.1 Особенности стальных и пластмассовых трубопроводов 10
1.2 Санация как способ защиты подземных трубопроводов 14
1.3 Технологии бестраншейного восстановления трубопроводов . 16
1.4 Опыт ремонта трубопроводов бестраншейными методами .... 19
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ОБО¬
ЛОЧКИ ПРИ РЕМОНТЕ ТРУБОПРОВОДА МЕТОДОМ СА-НИРОВАНИЯ 30
2.1 Расчётная модель внутренней оболочки трубопровода 30
2.2 Метод конечных элементов для оболочки, основные допуще¬ния и математический аппарат 33
2.3 Решение системы уравнений методом аппроксимации 41
2.4 Алгоритм и программы решения задачи о напряженно-деформированном состоянии оболочки, проверка сходимости 47
2.5 Роль адгезии оболочки к внутренней поверхности трубы 53
2.6 Оболочка на участке с продольным дефектом трубы 56
2.7 Оболочка в зоне компактного дефекта трубы 61
Выводы по разделу 2 68
3 ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДА, ВОССТАНОВ¬
ЛЕННОГО УСТАНОВКОЙ ВНУТРЕНЕЙ ГИБКОЙ ОБО¬ЛОЧКИ 69
3.1 Факторы, определяющие прочность восстановленных трубо¬проводов с внутренней оболочкой 69
3.2 Основные закономерности деформирования оболочки на де¬фектных участках труб 70
3.3 Оценка прочности оболочки на дефектном участке трубы .... 80
3.4 Упрощённая оценка прочности оболочки в трубе 87
3.5 Испытание оболочки на прочность 89
Выводы по разделу 3 91
4 ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗГО¬
ТОВЛЕНИЯ ГИБКИХ ПОЛИМЕРНЫХ ОБОЛОЧЕК (РУКА¬ВОВ) 92
4.1 Условия эксплуатации трубопроводов, санированных внут¬ренней оболочкой 94
4.2 Классификация полимерных оболочек 98
4.3 Конструкция рукавного покрытия для санации трубопроводов 100
4.4 Выбор армирующего материала для изготовления рукава 102
4.5 Материалы для пропитки полимерного рукава 106
4.6 Исследование коррозионной стойкости полимерного покры¬тия рукава 114
4.7 Испытание технологии санирования 118
Выводы по разделу 4 121
5 НОРМАТИВНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОН¬
ТА НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ МЕТО¬ДОМ САНАЦИИ 123
5.1 Технические условия на рукава из полимерных материалов
для восстановления внутренней поверхности трубопроводов 124
5.2 Технические требования по ремонту промысловых трубопро¬
водов путём внутритрубной установки гибких полимерных рукавов 131
5.3 Технические условия “Концевые фланцевые участки трубо¬
проводов, санированных гибким полимерным рукавом и фа¬сонные вставки к ним” 143
5.4 Технические условия “Гладкие концевые участки трубопро¬
водов, санированных гибким полимерным рукавом и соеди-нительные детали к ним при использовании сварки” 144
Выводы по разделу 5 147
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 148
ЛИТЕРАТУРА 150
Приложение 1. Расчётная программа “Оболочка”. Решение
задач о напряженно-деформированном состоянии и прочности санированных трубопроводов 158

bibliography

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Разработана математическая модель гибкой внутренней оболочки, находящейся под действием внутреннего давления в трубопроводе со сквоз-ными дефектами разных форм: кольцевыми, продольными, компактными. Модель основана на методах конечных элементов, последовательных при-ближений и итераций, позволяет исследовать закономерности формирования напряженно-деформированного состояния и прочности изношенного трубо-провода, восстановленного методом санации.
2. Установлены закономерности деформирования гибкой внутренней оболочки и формирования полей напряжений в зависимости от размеров труб и их дефектов, физико-механических свойств и адгезии внутренней оболочки, рабочего давления в трубопроводе. Установлено, что: предельное состояние оболочки наступает по двум причинам: вследствие перехода в не¬устойчивое состояние или достижения предельных значений деформаций. Прочность оболочки приблизительно пропорциональна толщине стенки и пределу текучести оболочки, обратно пропорциональна размеру дефекта трубы.
3. Путём анализа теоретических результатов найдена упрощённая рас-чётная схема для оценки прочности оболочки в трубопроводе. Данная схема и полученная на её основе формула позволяет решать ряд важных для прак¬тики задач: подбирать материалы для оболочки по механическим свойствам и определять допустимое рабочее давление после ремонта.
4. Экспериментальными исследованиями установлено, что наиболее эффективна двухслойная оболочка, состоящая из защитной пленки из термо-пласта (поливинилхлорид или полиэтилен) и волокнистого армирующего ма-териала (полиэфирное полотно или стеклоткань), пропитанного эпоксидной композицией “Эпофом-1С”. Такая оболочка является в процессе ремонта технологичной, в процессе эксплуатации прочной и стойкой к воздействию всех сред, характерных для нефтегазопромысловых трубопроводов.
5. Испытания показали, что применение рекомендованных материалов будет эффективным при ремонте нефтепромысловых трубопроводов мето¬дом санации и обеспечит получение необходимого эффекта, а именно: вос-станавливает прочность и герметичность изношенных трубопроводов; обес-печивает антикоррозионную защиту материала труб от воздействия перека-чиваемой среды; обеспечивает защиту внутренней поверхности труб от абра-зивного износа.
6. Результаты исследований легли в основу комплекса нормативно-технических документов (технических условий и инструкций), регламенти-рующих этапы изготовления оболочек и выполнения ремонтных работ на нефтегазопромысловых трубопроводах бестраншейным методом. Разрабо-танные документы позволяют выполнять ремонт трубопроводов на недос-тупных и труднодоступных участках, таких как переходы через различные препятствия и сложные коммуникации, а также участки, проложенные мето-дами микротоннелирования, наклонно-направленного бурения, подводные участки и другие.