Vytištěno z internetového portálu TLAKinfo (www.tlakinfo.com), dne: 17.06.2024
zdroj: http://www.tlakinfo.com/t.py?t=2&i=1466
Rehabilitace vysokotlakých ocelových potrubí po dlouhé době provozu Datum: 25.7.2007Zdroj: http://www.ceps-as.cz Rehabilitace ocelových potrubí je řadou navazujících operací, jejichž účelem je provést takový soubor oprav a takové změny v materiálu potrubí, aby bylo dosaženo stupně bezpečnosti ve vztahu k budoucím provozním podmínkám srovnatelného se stupněm bezpečnosti, který potrubí mělo v době uvádění do provozu. Cílem prací je obnovit, případně ještě vylepšit původní technické vlastnosti potrubí tak, aby byly naplněny současné požadavky na úroveň bezpečnosti a provozní spolehlivosti.
Rozsah provedených prací závisí na skutečném stavu potrubí, který je třeba pečlivě zhodnotit, i na úrovni nové definovaných požadavků.
Důvody rehabilitace vysokotlakých potrubí Důvodů pro rehabilitaci potrubí po dlouhé době provozu je celá řada, přičemž pro každý individuální případ zpravidla převažuje jeden nebo i několik z nich. Mezi nejběžnějšími důvody lze uvést:
Teoretické základy rehabilitace potrubí tlakovou reparací Během více než dvacetiletého výzkumného programu realizovaného v českém plynárenství bylo sledováno chování typických vad potrubí při simulaci jeho dlouhodobého provozu, charakterizovaného cyklickými změnami provozního tlaku, a současně byla prověřována odezva těchto vad na mechanické přetížení stěny potrubí. Tyto výzkumné práce měly za cíl ověřit, zda a v jaké míře lze technický stav potrubí vysokotlakého plynovodu po dlouhé době provozu dlouhodobě stabilizovat, případně zlepšit cestou mechanického přetížení vnitřním přetlakem vody, takzvanou tlakovou reparací. Metoda napěťového přetěžování je zvlášť výhodná u válcových skořepin, kde dochází k mnoha příznivým efektům:
Prověření skutečného stupně bezpečnosti potrubí (daného jako poměr napětí ve stěně potrubí při dosažení integrální meze kluzu vůči napětí při maximálním provozním tlaku) probíhají právě ve fázi napěťové reparace. V jejím průběhu se potrubí zatěžuje experimentálně ověřeným režimem hydraulického přetlaku, který vyvolá v předpokládaných defektech překročení meze kluzu oceli. Existující defekty nadkritické velikosti se přitom bezpečným způsobem otevřou, následně vyhledají a opraví, u podkritických defektů dojde k přerozdělení napětí, k vytvoření předpětí na čele trhlin a k vytvoření prostoru pro další práci potrubí v pružné části tahového diagramu oceli. Technologické podmínky a pracovní limity pro provedení tlakové reparace se definují na základě zkoušek, provedených jednak na vzorcích ocelového materiálu, jednak na trubním tělese, jež jsou obojí vyrobeny ze vzorkové trubky, která se vyjímá z potrubí na místě, jež lze na základě korozního průzkumu považovat za nejvíce postižené. Tento odběr vzorku se provádí zpravidla jednu sezónu před plánovanou rehabilitací, aby byl dostatečný časový prostor pro provedení všech zkoušek. Pokud je potrubí vybudováno z trub více typů, jsou místa výřezu volena tak, aby bylo možno získat potřebné informace o všech použitých typech trub. Postup zkoušení a vyhodnocování výsledků je prováděn podle českých technických norem ČSN, ve speciálních případech pak podle norem DIN, ASTM a API. Základní materiálové charakteristiky potrubí jsou reprezentovány výsledky tahových zkoušek, jimiž se stanovuje mez kluzu Re a mez pevnosti Rm. Vzorky pro tahovou zkoušku jsou odebírány v obvodovém směru, ve kterém je i namáhání potrubí od přetlaku plynu největší. Výsledná hodnota meze kluzu Re je určující pro vztah mezi tloušťkou stěny, tlakem plynu a požadovaným součinitelem bezpečnosti. Velmi důležité jsou zkoušky lomových charakteristik materiálu, vrubové a lomové houževnatosti. Jejich hodnoty jsou rozhodující pro stanovení budoucích provozních parametrů potrubí po provedení jeho rehabilitace. Hodnota tažnosti A5 a poměr Re/Rm jsou veličiny vypovídající o zásobě plasticity materiálu potrubí. Analýza těchto hodnot spolu s průběhem pracovního diagramu tahové zkoušky, hodnotami vrubové a lomové houževnatosti umožňuje posoudit míru degradace materiálu a následně i možnost a parametry provedení tlakové reparace potrubí. Výsledky zkoušek lomové houževnatosti a určení velikosti J-integrálu umožňují vypočíst kritickou délku trhliny ve stěně potrubí pro daný konkrétní materiál. Doplňujícími kritérii hodnocení základního materiálu trub jsou kontrola chemického složení, mikrostruktury a mikročistoty Nedestruktivní defektoskopická kontrola kvality výrobních šroubovicových a podélných svarů, případně i obvodových montážních svarů je dále prováděna na výřezech trub. V místě zjištěných indikací se pro upřesnění charakteru vad provádí kontrola destruktivní, využívající běžné postupy metalografického hodnocení svarových spojů. Výskyt charakteristických vad ve svarech je dalším z faktorů, ovlivňujících hodnotu tlaku pro tlakovou reparaci. Velikost reparačního tlaku, stanovená na základě uvedených zkoušek materiálu, se pak ověří, případně upraví na základě chování trubního tělesa vyrobeného ze vzorku odebraného z potrubí v rámci přípravných prací. Na tomto trubním vzorku „skutečné velikosti“, tedy v délce alespoň 10 D, aby výztužný efekt tlakových den neovlivňoval chování vzorku, se provede tlaková reparace a následně simulace dlouhodobého provozu mnohočetnými tlakovými cykly v celém rozpětí budoucího provozního tlaku. Simulace cyklickým namáháním reprezentuje přinejmenším budoucích 20 let provozu Tlaková reparace potrubí je sice hlavní a odborně nejnáročnější etapou jeho rehabilitace, je však pouze jednou ze složek této komplexní operace na potrubí. Velmi důležitou součástí rehabilitace potrubí je i korozní průzkum jeho trasy, na jehož základě se rozhodne o místech, na nichž se provede odkopání potrubí a oprava poškození izolace. Tyto opravy, stejně jako případné úpravy provozního režimu katodové ochrany, jsou základní podmínkou pro následující bezpečný provoz potrubí s maximálním využitím příznivého efektu tlakové reparace. Proces rehabilitace vysokotlakého potrubí Hlavní operace při komplexně prováděné rehabilitaci potrubí po dlouhé době provozu jsou:
|