Технологический контроль

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технология определения качества изоляции с точки зрения ресурсосбережения. Устройство контроля изоляции УКИ

Контроль качества защитных изоляционных покрытий выполняют как в процессе строительства, так и при эксплуатации газопроводов. Эффективность защиты от коррозии и ее стоимость во многом зависят от правильного выбора типа покрытия, его свойств и качества нанесения. Чем хуже защитное покрытие, тем больше расходов на электрохимическую защиту, содержание и техническое обслуживание трубопровода.

Тщательный контроль за покрытием во время его нанесения и при последующих операциях с трубами является очень важным фактором для обеспечения высокого качества защиты. На каждой стадии изоляции и укладки трубопроводов необходим контроль изоляционного материала, очистки поверхности трубопровода, толщины и сплошности нанесенного покрытия. Кроме того, следует выявлять места дефектов изоляционного покрытия трубопровода после укладки его в траншею и засыпки. Выявленные крупные дефекты изоляции необходимо устранить.

В стандарте США Rp-01-69 Национальной Ассоциации коррозионистов (NACE) сформулированы следующие требования к покрытиям и их контролю:

- каждое наружное защитное покрытие, обладающее электрически изолирующими свойствами, должно иметь низкую гидрофильность и высокое электрическое сопротивление;

- наружное защитное покрытие необходимо осмотреть перед укладкой трубопровода в траншею и засыпкой его, но ремонт покрытия требуется только при крупных повреждениях, при мелких повреждениях покрытия не ремонтируют;

- наружное покрытие должно быть защищено от вредного воздействия грунта и от возможных повреждений, вызванных воздействием опорных блоков;

- каждое защитное покрытие (как проводящее, так и изолирующее), применяемое для защиты наружной поверхности от коррозии, необходимо наносить на правильно подготовленную поверхность;

- оно должно обладать достаточными адгезионными свойствами, чтобы не допускать миграции влаги под покрытием, необходимой вязкостью, чтобы противостоять растрескиванию, и прочностью для обеспечения предотвращения повреждений при работе с трубами и под воздействием грунта, а также свойствами, позволяющими применять катодную защиту;

- если изолированный трубопровод предусматривается уложить проталкиванием, продавливанием или другим сходным методом, необходимо принять меры предосторожности для предотвращения повреждения изоляции;

- каждую операцию нанесения изоляции следует проводить под надзором инспектора, толщину покрытия, температуру мастики, адгезию и другие параметры необходимо периодически контролировать, а полученные результаты сверять с установленными нормами; при этом большое значение придается визуальному контролю опытного инспектора, который отвечает за каждый этап изоляционно-укладочных работ, и только в тех случаях, когда повреждение не может быть обнаружено визуально, рекомендуется применять электрические дефектоскопы.

Аналогичный подход к выполнению изоляционно-укладочных работ полезно использовать и в наших условиях дополнительно к существующим требованиям проведения таких работ при строительстве и ремонте трубопроводов.

Требования к защитным покрытиям и рекомендации по их нанесению, применению и контролю изложены в ГОСТ 25812-83 СНиП, III-42-80 (СНиП 2.05.06-85, ТУ 14-3-1226-83 и ВСН-2-84-82).

В настоящее время разработан и выпускается целый ряд приборов и систем, позволяющих контролировать изоляционное покрытие до и после укладки трубопроводов в траншею: толщиномеры, адгезиметры, дефектоскопы, искатели повреждений изоляции на подземных трубопроводах. Качество исходных материалов проверяют, сопоставляя данные, приведенные в паспорте и сертификатах, с результатами лабораторных анализов, а также контролем соответствия их свойств требованиям ТУ и ГОСТ на эти материалы.

Качество нанесенного на трубы изоляционного покрытия определяют внешним осмотром, измерением толщины и сплошности покрытия, адгезии (прилипаемости) к металлу, прочности при ударе, переходного сопротивления. Внешний осмотр изоляции следует проводить в процессе наложения каждого слоя покрытия по всей длине трубы и после окончания изоляции. При этом не допускаются пропуски, поры, трещины, сгустки, вздутия, пузыри, расслоения, складки и другие дефекты изоляции.

При нанесении защитных оберток контролируют натяжение полотнища, обеспечивающее плотное прилегание обертки к поверхности изоляционного покрытия трубопровода, а также ширину нахлеста витков, которая должна быть не менее 2 см., на концах обертки - 10-15 см.

Защитные обертки, не имеющие прочного сцепления в конце полотнища, а при необходимости и через каждые 10-12 м., закрепляются бандажом, клеем или другим подходящим способом.

Толщину изоляции проверяют при заводском или базовом нанесении на 10% труб и в местах, вызывающих сомнение, не менее чем в трех сечениях по длине трубы и в четырех точках каждого сечения. При трассовом нанесении - не менее одного замера на каждые 100 метра трубопровода.

Сплошность защитных покрытий контролируют искровыми дефектоскопами.

В трассовых условиях нанесения изоляции сплошность покрытия проверяют, например, искровым дефектоскопом ДЭП-1, ДЭП-2, ДИ-74 или аналогичными приборами. Напряжение на щупе устанавливают из расчета не менее 4 кВ на каждый миллиметр толщины покрытия.

В случае пробоя защитного покрытия дефектные места ремонтируют и повторно проверяют.

Адгезию покрытия к поверхности металла определяют с помощью адгезиометров СМ-1, АД-1, А-1. Прибор СМ-1 предназначен для оценки адгезионной прочности битумных изоляционных материалов и покрытия. Принцип действия прибора основан на измерении усилия, необходимого для сдвига образца изоляции контурной площадью 1 см².

Этот прибор обеспечивает возможность оценки адгезионной прочности в пределах от 0 до 1,5 МПа при погрешности не более 5-6%. Прибор АД-1 предназначен для оценки адгезионной прочности битумных покрытий путем измерения усилия, необходимого для отрыва покрытия от поверхности трубы. Пределы измерения прибора от 0 до 1,6 МПа.

Прибор А-1 предназначен для контроля адгезии изоляционных покрытий из полимерных лент. Принцип действия прибора основан на измерении усилия, необходимого для отрыва надрезанной полоски изоляции определенной ширины (например, 5 см.).

В некоторых случаях по согласованию с заказчиком допускается использовать упрощенные методы определения адгезии покрытия, например, контролировать адгезию защитного покрытия трассового нанесения путем выреза равностороннего треугольника со сторонами 3-5 см., с последующим снятием покрытия ножом от вершины надреза. Адгезия считается удовлетворительной, если треугольник не отслаивается, а при отрыве значительная часть грунтовки и мастики остается на поверхности трубы.

Критерием качества комплексной защиты трубопроводов является переходное сопротивление, которое характеризует состояние изоляционного покрытия и позволяет оптимизировать расход тока катодной поляризации трубопровода. Снижение переходного сопротивления во времени вызывает необходимость либо увеличивать ток катодных станций и их число, либо ремонтировать изоляцию на данном участке. Наибольшее влияние на состояние изоляционного покрытия и, следовательно, на значение переходного сопротивления и его изменение во времени оказывают следующие основные факторы: материал и толщина изоляционного покрытия, диаметр трубопровода, температура транспортируемого продукта, удельное электрическое сопротивление и состав грунта. Ориентировочные значения переходного сопротивления изоляционного покрытия трубопроводов, расположенных в песчано-глинистых грунтах, в зависимости от времени эксплуатации, диаметра трубопровода и удельного электрического сопротивления Pr грунта, представлены в табл. 1.

Таблица 1. - Переходное сопротивление трубопровода Rп*10³, Ом/м² для песчано-глинистых грунтов при 40°С:

Более подробные данные по определению переходного сопротивления трубопроводов в зависимости от различных факторов приведены в "Методике прогнозирования срока службы изоляционных покрытий трубопроводов и параметров комплексной защиты", разработанной ВНИИСТом в 1985 г.

Приемочный контроль состояния изоляции законченных строительством участков трубопроводов осуществляется в соответствии с инструкциями ВСН 2-28-76 и ВСН 150-82. Переходное сопротивление изоляционного покрытия на действующих трубопроводах можно определить посредством измерения разности потенциалов труба-земля по формуле:

Где:

- продольное сопротивление 1 м трубопровода, Ом/м;

Р_т - удельное сопротивление трубной стали, Р_т = 0,245/10^-6 Ом/м;

d - толщина стенки трубы;

D - наружный диаметр трубы;

l - расстояние между точками измерений 1 и 2.

- смещения потенциалов труба-земля соответственно в точках измерения 1 и 2;

U_п1, U_п2 - общая защитная разность потенциалов труба-земля в точках 1 и 2, измеряемая по отношению к медному сульфатному электроду сравнения;

U_e1 и U_e2 - естественная разность потенциалов, измеренная в этих же точках по отношению к медному сульфатному электроду сравнения.

При проведении этих измерений необходимо соблюдать следующие условия:

- должна работать только та установка катодной защиты, с помощью которой производится поляризация трубопровода, а соседние с ней установки выключены;

- в точках измерения 1 и 2 смещения потенциалов U₁ и U₂ должны быть не менее 0,1 В и отличаться друг от друга не менее, чем на 0,05 В;

- в противном случае необходимо переместить опытную катодную станцию так, чтобы получить требуемые значения U₁ и U₂.

Значения продольных сопротивлений 1 м трубопровода для некоторых диаметров приведены в табл. 2.

Таблица 2. - Продольное сопротивление 1 м., трубопровода (10^-6·Ом/м) диаметром 219-1420 мм., при толщине стенки от 6 до 20 мм.:

Примечание. Удельное сопротивление трубной стали принято равным 0,245/10^-6 Ом/м при температуре 20°С. Основные типы и характеристика приборов, применяемых для проверки состояния изоляционных покрытий на трубопроводах, приведены в табл. 3.

Таблица 3. - Характеристика приборов для контроля качества изоляционных покрытий газопроводов:

2. Энергосбережение при выполнении земляных работ. Машины, применяемые для земляных работ

В большинстве случаев инженерные коммуникации прокладывают в земле. Таким образом, объем земляных работ при прокладке различных сетей достаточно велик. При строительстве коммуникаций приходится выполнять следующие виды земляных работ: рытье траншей и котлованов с укладкой грунта в отвал или в транспортные средства; вывоз грунта; засыпка траншей и котлованов. Земляные работы по сравнению с другими являются наиболее трудоемкими и поэтому выполняются механизированным способом, и только в отдельных случаях, когда не представляется возможным использовать механизмы, применяется ручной труд в небольших объемах. При рытье траншей для сетей и котлованов под камеры теплопроводов используются одноковшовые экскаваторы, которые представляют собой самоходные машины циклического действия, имеющие ходовое, силовое и рабочее оборудование.

По ходовому устройству одноковшовые экскаваторы подразделяют на гусеничные и пневмоколесные. Пневмоколесные экскаваторы, в силу их мобильности, успешно используют на малых строительных объектах, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. В отличие от гусеничных они могут быстро передвигаться по дорогам, пригодным для автотранспорта, не деформируя их покрытия. Пневмоколесные экскаваторы широко используют для производства земляных работ в городских условиях, а экскаваторы на гусеничном ходу используются главным образом по бездорожью.

При производстве земляных работ в городах чаще всего применяют одноковшовые экскаваторы, оборудованные обратной лопатой емкостью до 0,5 м³. Они роют траншеи прямоугольного и трапецеидального поперечного сечения, оставляя отвал грунта треугольного сечения. Для рытья траншеи большой ширины используют драглайны, а при очень глубоких выемках - грейферы. Эти механизмы обладают значительно большими радиусами резания и выгрузки, а также глубиной копания по сравнению с обратными лопатами. Наряду с преимуществами одноковшовые экскаваторы имею некоторые недостатки.

Одним из главных недостатков любого одноковшового экскаватора является то, что он при рытье не создает ровного дна, в связи с чем за ним всегда приходится делать подчистку дна, выполняемую бульдозером (при широких траншеях) или вручную. Экскаватор (одноковшовый) выбирают в зависимости от величины поперечных сечений траншеи и отвала грунта, а также заданной производительности землеройной машины. Наименьшая ширина дна траншеи при канальной прокладке тепловых сетей должна быть равной ширине канала с учетом опалубки (на монолитных участках), гидроизоляции, попутного дренажа и водоотливных устройств, конструкции крепления траншеи с добавлением 0,2 м.

При этом ширина траншеи должна быть не менее 1 м.

При необходимости работы людей между наружными гранями конструкции канала и стенками или откосами траншеи ширина в свету должна быть не менее 0,7 м., для траншей с вертикальными стенками и 0,3 м - для траншей с откосами.

Наименьшая ширина дна траншей при без канальной прокладке труб должна быть равной расстоянию между наружными боковыми гранями изоляции крайних трубопроводов тепловых сетей (попутного дренажа) с добавлением на каждую сторону для трубопроводов условным диаметром до:

- 250 мм. - 0,3 м.;

- от 250 до 500 мм.;

- 0,4 м.;

- от 500 до 1000 мм.;

- 0,5 м.

Довольно широкое применение при разработке мерзлых грунтов в строительстве находят экскаваторы непрерывного действия, позволяющие рыть траншеи глубиной от 0,5 до 4,5 м., (в отдельных случаях - до 6,0 м.) при ширине от 0,14 до 2,1 м.

Эти экскаваторы используют при прокладке нефтепроводов и газопроводов, водопроводных, канализационных и тепловых сетей. В результате совмещения по времени операции резания и транспортирования грунта экскаваторы непрерывного действия по сравнению с экскаваторами цикличного действия (одноковшовыми экскаваторами) имеют более высокую производительность. Однако они менее универсальны и могут успешно применяться лишь при достаточно большом объеме работ. Основные направления развития экскаваторов непрерывного действия следующие: повышение их эксплуатационных характеристик, прежде всего таких, как производительность и надежность, расширение универсальности и области применения.

Определяющим фактором роста производительности экскаваторов непрерывного действия является совершенствование их рабочих процессов. Перспективны рабочие органы с гравитационной и инерционной разгрузкой, использование эффекта обрушения, повышение рабочих скоростей. Для роторных рабочих органов с гравитационной разгрузкой скорость резания, а следовательно и максимальная производительность ограничиваются условиями разгрузки ковшей и изнашиванием режущих элементов.

Важный фактор роста производительности экскаваторов непрерывного действия - повышение уровня их автоматизации. При этом намечается широко использовать системы автоматического регулирования высотного положения рабочего оборудования во всех плоскостях и управление курсом машины на основе лазерных систем автоматики. Разрабатываются системы автоматического регулирования режимов работы машины и системы диагностики состояния их основных узлов на основе использования микропроцессорных систем.

Расширение универсальности и области применения экскаваторов непрерывного действия достигается использованием различных видов сменного рабочего оборудования, например, для разработки талых и мерзлых грунтов, для копания широких и узких траншей, а также других решений.

Общим недостатком работы землеройных машин непрерывного действия в мерзлых грунтах является низкая производительность, невысокая надежность и большой износ режущих элементов. Производительность роторных экскаваторов на заторфованных мерзлых грунтах составляет всего 20-30 пог./м., в смену. Низкая производительность траншейных экскаваторов во многом определяется малой износостойкостью режущего инструмента и частыми остановками машины для его замены. Износ инструмента при работе в мерзлых грунтах может составлять до 460 г., металла на 1 м³ грунта. Зубья с твердосплавными наплавками у экскаваторов ЭТР-253 при работе изнашиваются за одну смену.

Причем затупление режущих элементов из-за износа приводит к возрастанию энергоемкости разработки в 3-4 раза и снижению производительности, т. к., на долю сил трения в общей составляющей сил сопротивления грунта внедрению рабочего органа приходится от 30 до 60%.

Непрерывно увеличивающиеся объемы строительных работ в мерзлых грунтах обусловливают непрерывный поиск новых эффективных способов их разработки. По характеру воздействия все существующие способы разупрочнения мерзлых грунтов можно разделить на три группы, сущность которых заключается:

- в сохранении структурного и энергетического состояния грунта при изменении внешних условий (предохранение грунта от промерзания);

- в изменении агрегатного состояния льда - одного из компонентов грунта - без механического нарушения структуры (искусственное оттаивание мерзлых грунтов);

- в нарушении структурного состояния тела за счет приложения дополнительной энергии (рыхление грунта).

Способы первой и второй из названных групп вряд ли могут найти достаточно широкое применение в трубопроводном строительстве ввиду больших объемов работ по утеплению и растеплению грунтов. В связи с этим -наибольший интерес представляет третья группа. Оценивая различные способы разрушения мерзлых грунтов с точки зрения их использования для разработки траншей, при укладке трубопроводов, можно прийти к выводу о том, что механический способ должен иметь место как основной способ удаления грунта.

Вместе с тем использование только одного этого способа не позволяет обеспечить достаточную эффективность из-за низкой интенсивности воздействия, которая, впрочем, может быть увеличена обеспечением скалывающих или растягивающих напряжений в разрабатываемом грунте. Для повышения эффективности механического способа разработки необходимо перейти к комбинированным способам.

Следует отметить, что проведено достаточно много исследований и наиболее широкое распространение получил способ термомеханического разрушения грунта. изоляционных трубопровод инженерный

Использование комбинированных способов разработки мерзлых грунтов при создании траншей предполагает предварительное полное или частичное разрушение связей с последующим выносом частиц грунта. В настоящее время известные конструкции, реализующие термомеханический способ, можно разделить на две группы. В первой - теплопередача грунту теплоты осуществляется непосредственно через режущие элементы, во второй - предполагается независимый предварительный разогрев грунта, разрушение и удаление его режущими элементами рабочего органа. Ответ на то, какой из этих двух групп следует отдать предпочтение, можно получить на основе анализа интенсивности процесса растепления мерзлых грунтов по глубине в зависимости от параметров источника теплового воздействия. Одним из направлений повышения эффективности строительно-дорожных машин является совершенствование рабочих органов.

Размещено на Allbest.ru