Principalul mijloc de transport atat pentru hidrocarburi cat și pentru gaze, îl reprezintă conductele. [308086]
CUPRINS
INTRODUCERE
Transportul petrolului constituie o activitate de mare importanță prin care se asigură alimentarea cu materii prime a [anonimizat] a consumatorilor.
[anonimizat].
În cadrul sistemelor de transport (ce s-[anonimizat]) se integrează și activitățile de colectare și prelucrare pentru transport a [anonimizat] a acestor consumatori.
[anonimizat]. Alegerea modului de transport depinde de mai mulți factori care trebuie să depindă de mai multe soluții bune din punct de vedere tehnic și economic.
Transportul prin conducte prezintă o [anonimizat].
În cazul transportului hidrocarburilor lichide aceste avantaje sunt conditionate și de capacitatea necesară de transport.
[anonimizat] o [anonimizat], sau produse petroliere. În caz contrar s-ar ajunge la un cost prea ridicat al transportului care ar deveni astfel neeconomic.
[anonimizat], ținand seama de valoarea investiției și a cheltuielilor de exploatare.
[anonimizat].
în unele cazuri traseul se abate de la această linie pentru a trece prin punctele obligatorii fixate prin tema de proiect ([anonimizat], stații de pompare).
[anonimizat], acestea sunt urmatoarele:
· [anonimizat]-se prin urmare trecerea de culme prin pasuri Astfel se ușurează construcția conductei și se evită presiunile mari de pompare;
· Traseul conductei trebuie să evite unele obstacole naturale a [anonimizat], [anonimizat];
· [anonimizat];
· [anonimizat], a stațiilor de cale ferată, a podurilor;
· Prin alegerea traseului trebuie să se permită o amplasare convenabila a [anonimizat], cu drumuri de acces convenabile,
· [anonimizat];
· [anonimizat], [anonimizat], cât si exploatarea acesteia.
Primele studii ale traseului se efectueaza pe harți la scara 1/100.000, [anonimizat] 1/20.000. [anonimizat] a acestuia.
În cazul transportului prin conducte se ridică o serie de probleme de rezolvat:
· Optimizarea transportului petrolier, a gazelor și a produselor petroliere;
· Calculul presiunilor de pompare si al debitului;
· Marirea debitului conductei;
· Calculul de rezistența al conductei;
· Determinarea numarului și amplasamentului stațiilor de pompare si a celor de încălzire a petrolului congelabil;
· Alegerea diametrului economic al conductei;
· Programarea optimă a pompării petrolului de la un grup de parcuri de separatoare prin aceeasi conductă;
· Răcirea sau încălzirea petrolului in rezervoare.
CAPITOLUL 1
ASPECTE SPECIFICE TRANSPORTULUI
PREODUSELOR PETROLIERE PRIN CONDUCTE
1.1. Generalități
Prin termenul de conductă se întelege un ansamblu format dintr-o serie de elemente componente, țevi, fitinguri, flanșe, armaturi, șuruburi, prezoane, piulițe, garnituri, suporturi, compensatori de dilatație, aparatură de masură și control etc.) care sevește la transportul fluidelor între două utilaje, între două conducte, între utilaj și o conductă, sau între două instalații de pe o platformă industrială.
În industrie și în special în cea petrochimică, chimică și termoenergetică există o mare diversitate constructivă și tipodimensională de conducte.
Conductele pentru produsele petroliere și petrochimice se utilizează la transportul țițeiului de la locul de extracție la rafinarii sai la punctele de încărcare în mijloacele de transport, la transportul produselor rafinate spre locuri de consum, la transportul diverselor fluide în instalațiile combinatelor petrochimice și chimice etc.
Clasificarea conductelor se face după mai multe criterii :
a) după locația de montare, există conducte :
în instalații
magistrale
b) după utilizare, conductele pot fi :
tehnologice
pentru utilități
c) după cota de montaj, se întâlnesc conducte :
îngropate
montate în canal
montate la sol
aeriene
d) după temperatura fluidului vehiculat, există conducte :
reci
calde
criogenice
Realizarea unei conducte se face prin asamblarea părților componente și prin echiparea acesteia cu dotările necesare în exploatare. Condiția de bază pe care trebuie să satisfacă ansamblul rezultat este asigurarea funcționării conductei în condiții de siguranță pe toată durata prevazută de serviciu.
Părțile componente și dotările unei conducte sunt următoarele :
1. Elementele de conductă ce formează, delimitează și etanșează spațiul tubular destinat vehiculării fluidului și care intră în contact direct cu aceasta. În funcție de destinație, elementele de conductă se împart în :
țevi, ce constitue elemente tubulare folosite la confectionarea tronsoanelor porțiunilor rectilinii ale traseului conductei ;
fitinguri, denumite și elemente fasonate, care sunt folosite pentru schimbarea direcției traseului conductei, a realizării ramificațiilor necesare și rigidizării acestora (teuri, weldoleți, sokoleți, coturi și curbe), a modificării secțiunii de curgere a fluidului prin conductă (reducții);
armături care permit dirijarea și controlează circulația fluidului prin conductă unele dintre ele având posibilitatea de a regla parametrii acestuia;
compensatoare de dilatare care permit mărirea flexibilității conductei prin modificări consecutive în formă de U, Z SAU L aduse traseului conductei sau prin introducerea pe teren a unor dispozitive adiționale, a compensatoarelor lenticulare ;
elementele de asamblare prin flanșe cu mufe filetate, cu capete pentru sudare, care asigură racordarea capetelor conductei la utilaje tehnologice.
2. Suporturile, ce reprezintă elementele mecanice prin intermediul cărora sarcinile statice și dinamice ale conductei sunt preluate și transmise fie structurii de rezistență pe care se așează sau fixează suporturile, fie fundațiilor realizate în acest scop.
3. Aparatura de masură și control, care este destinată măsurării și interpretării mărimilor caracteristice de transport ale fluidului.
4.Protecțiile exterioare, dintre care se menționează izolațiile termice ale conductei, izolațiile conductei ce lucreză la frig, protecțiile conductelor calde împotriva intemperiilor, pentru asigurarea unei circulații a aerului de racire a suprafeței acesteia, etc..
Într-un sistem de conducte, fiecare element component trebuie avut în vedere luând în considerație caracteristicile de rezistență, durabilitate și posibilitățile de întreținere ale acestuia, toate acestea urmând a fi apreciate în raport cu cerințele funcționale ale sistemului și ale costului specific.
Parametrii de lucru ai conductelor se încadrează în cei ai instalațiilor tehnologice pe care le deservesc, impunând realizarea lor din oțeluri carbon, aliate sau speciale, cu îmbinările, în marea majoritate a cazurilor, executate prin sudare. Totodată conductele constitue unul din cele mai eficiente mijloace de transport la distanțe mari a țițeiului si produselor petroliere. În prezent sunt în serviciu și se execută conducte de transport de mii de kilometri lungime, cu diametre până la 2520 mm, din oțeluri cu rezistențe mecanice ridicate.
În condițiile actule, limita rațională a diametrului conductelor este de 1620 mm; la diametre mai mari crește prea mult greutatea și apar dificultăți la îndoirea țevilor în vederea realizării curbelor.
Conductele se folosesc, de asemenea, pentru transportul materialelor în strat fluidizat al gazelor lichefiate la temperaturi scăzute și presiuni ridicate, al mediilor agresive etc.. Pentru execuția utilajului de transport și depozitare se folosesc diferite categorii de oțeluri, care la noi în țară sunt standardizate astfel:
SR EN 10025+A1 – oțeluri nealiate pentru construcții sudate ;
SR EN 10028 – oțeluri pentru aparate și recipiente sub presiune ;
O rezistență mecanică mult sporită poate fi asigurată prin utilizarea conductelor multistrat. De asemenea, un interes deosebit pentru vehicularea unor medii agresive îl prezintă conductele căptușite cu materiale plastice.
1.2 Probleme specifice transportului preoduselor petroliere prin conducte
CAPITOLUL 2
ELEMENTE DE ANALIZĂ CONSTRUCTIV-TEHNOLOGICĂ
A CONDUCTELOR
2.1. Condiții tehnice
Transportul prin conducte a cunoscut o dezvoltare rapidă, odată cu extinderea si dezvoltarea activităților de extracție, prelucrare și comercializare a petrolului brut, al gazelor naturale si produselor petroliere.
Descoperirea unor importante rezerve de petrol și gaze naturale în regiunile nordice(unde se intâlnesc temperaturi de pâna la -65șC) și exploatarea zăcamintelor marine impun cerințe foarte severe privind garantarea siguranței în funcționare a conductelor și protectia mediului înconjurător.
Totodată, pentru transportul economic al produselor, există tendința de creștere a diametrului și grosimii peretelui țevilor, fiind uzuale diametre de 760….1420 mm. Presiunile ridicate de lucru, până la 120 bar, au condus la utilizarea unor grosimi de perete de până la 25 mm, apreciindu-se că in viitorul apropiat vor fi necesare grosimi până la 40 mm, în special pentru conductele submarine.
Ținând seama de condițiile menționate, oțelurile pentru conducte trebuie să prezinte un complex de caracteristici mecanice, tehnologice și economice, și anume:rezistența mecanică ridicată, tenacitate ridicată (prescrisă uneori la temperaturi scazute, -65șC), rezistență la coroziune, în special la acțiunea fragilizantă a hidrogenului, plasticitate ridicată, sudabilitate bună și cost redus.
Cerințele tehnico-economice impun utilizarea oțelurilor de inaltă rezistentă, care permit reducerea grosimii peretelui în scopul reducerii costului țevilor (economii de material), al operațiilor de sudare și al materialelor pentru sudare.
Ductilitatea si tenacitatea se impun datorita necesitații asigurării unei comportări ductile a materialului(evitarea ruperilor fragile) la tempraturi de exploatare(în general la temperatura de 0șC). În cazul transportului fluidelor cu H2S materialele trebuie să asigure rezistență la fragilizare și rupere sub actiunea hidrogenului.
Oțelurile trebuie să prezinte o deformabilitate ridicată la cald și la rece deoarece majoritatea țevilor de diametru mare sunt executate prin îndoire și sudare.Sudabilitatea este impusă atât de necesitatea fabricării țevilor sudate cât si pentru executarea sudurii în condiții de șantier, sudarea este principala problemă ce necesită o atenție deosebită.
2.2. Alegerea materialelor
Ultimele cercetari in domeniu fac referire la utilizarea oțelurilor carbon și slab aliate cu rezistență mecanică ridicată folosite la fabricarea aparaturii petrochimice si de rafinării. Oțelurile din aceasta categorie au limita de curgere mai mare ca 275 MPa si pot fi clasificate in patru grupe, in funcție de compoziția chimică si de factorii tehnologici prin care se asigură caracteristicile mecanice ale semifabricatelor laminate:
Oțeluri carbon sau C-Mn laminate;
Oțeluri carbon sau C-Mn laminate si tratate termic (normalizate sau călite și revenite);
Oțeluri slab aliate laminate si tratate termic;
Oțeluri microaliate laminate controlat, numite si oțeluri slab aliate de înaltă rezistență(High-Strength Low Allow-HSLA)
Primele trei categorii de oțeluri, utilizate in starea structurală obtinută dupa laminare sau in stare normalizată, prezintă o structura ferito-perlitică. Aceste oțeluri au limita de curgere redusă, fiind utilizate la fabricarea conductelor pentru presiune relativ joasa fără garantarea siguranței în exploatare la temperaturi scăzute.
Oțelurile HSLA reprezinta o grupa de oțeluri slab aliate sau microaliate la care se realizează valori ridicate ale caracteristicilor mecanice prin folosirea unor mici adaosuri de elemente de aliere și menținerea unui nivel scazut al conținutului de carbon(%C=0,03….0,2%; %Mn=1,0….1,7%; alte elemente de aliere:Nb; V; Mo; etc)
Oțelurile din aceasta grupă sunt mai întâi laminate la cald sub forma de semifabricate brute, care sunt apoi supuse unor tratamente termomecanice, constând în aplicarea unor operații de deformare plastică(relaminare) combinate cu operații de tratament termic(călire in apă, răcire cu aer comprimat, normalizare, recoacere intercritica etc), cunoscute sub denumirea de laminare controlată.
Oțelurile din grupa HSLA pot fi împărtițe, în funcție de compoziția chimică, structura, proprietați specifice, în următoarele șase tipuri:
2.2.1. Oțeluri rezistente la coroziune atmosferică
Aceste oțeluri conțin mici adaosuri de elemente de aliere, cum ar fi Cu si P, care asigură rezistența la coroziune atmosferică și durificarea structurii (alcătuită in special din ferită); în contact cu atmosferele corozive, produsele din aceste oțeluri se acoperă cu un strat protector de oxizi (la începutul utilizării oțelul se corodează la fel ca un oțel obișnuit, dar după cațiva ani viteza de coroziune scade practic la zero, rezistența la coroziune atmosferică fiind în medie de 8…9 ori mai bună decât a oțelurilor carbon obisnuite). În funcție de continutul de P, aceste oțeluri pot fi: cu continut de P normal sau cu conținut de P ridicat(0,05….0,15)%. Microalierea cu V și/sau Nb poate mări limita de curgere a oțelurilor, microalierea cu Nb ridicând totodata și tenacitatea.
Aplicarea unei normalizări (răcirea in aer linistit) dupa laminare sau folosirea laminarii controlate la realizarea semifabricatelor poate determina finisarea granulației dar poate conduce uneori la obținerea unor structuri cu tenecitate scăzuta (structura Widmanstatten sau structura bainitică ).
2.2.2. Oțeluri microaliate ferito-perlitice
Oțelurile din aceasta categorie folosesc adaosuri de elemente de aliere, cum ar fi Nb si V, pentru a mări rezistența mecanică (fără sporirea conținuturilor de C si Mn). Nb si V se pot introduce fără să apară efecte nedorite trebuie să fie mai mici decat 0,1% fiecare; de asemenea, continutul de C se menține redus pentru a se putea asigura o bună sudabilitate . Laminarea controlată finisează granulația acestor oțeluri, ducând la creșterea rezistenței mecanice (de exemplu limita de curgere crește de la 340 MPa la 600 Mpa) și tenacitații.
Prin aceste mijloace se poate asigura o limita de curgere ridicată, la un nivel scăzut al conținutului de C de exemplu menținând conținutul de C sub 480MPa).
Sporirea caracteristicilor de rezistență mecanică se poate asigura aplicând laminarea controlată si/sau tratamentele termice postlaminare la parametrii de regim care să asigure durificarea oțelului prin precipitarea dispersă a unor compuși intermetalici. Oțelurile microaliate ferito-perlitice pot fi, in funcție de rețeta de aliere de mai multe feluri:
a) Oțeluri microaliate cu vanadiu. Se folosesc oțeluri laminate obișnuite sau laminate controlat(cu sau fără tratamente termice postlaminare) cu până 0,1%V. Vanadiul contribuie la durificarea oțelurilor prin formarea unor precipitate fine(cu diametrul de 5….10 mm) de carbonitrura de vanadium (uniform distribuite în masă de ferita a oțelului) în timpul răcirii oțelurilor după laminare. Durificarea produsă de vanadium determina creșterea caracteristicilor de rezistență mecanica cu (5….15) MPa pentru fiecare 0,01% V introdus.
Efectul de durificare este dependent de viteza de racire după laminare, viteza care asigură durificarea maximă, la valori medii de aproximativ 200șC/min(dacă viteza de racier este mai mică decât t=200șC/min, rezultă precipitate grosolane, cu efect minim de durificare, iar viteza de răcire este mai mare ca 200șC/min, rezultă o cantitate mică de precipitate și efectul de durificare este scăzut).
Caracteristicile oțelurilor microaliate cu V depind esențial și de mărimea granulației oțelului; când se dorește obținerea unor caracteristici ridicate de rezistență mecanică, combinată cu microalierea suplimentară cu Ti(care formează precipitate de titan ce constituie bariere pentru creșterea cristalelor de austenită).
b) Oțeluri microaliate cu niobiu. Ca și vanadiul, niobiul determină creșterea caracteristicilor de rezistență mecanică, datorită precipitării carburilor de Nb, Nb fiind un durificator mai bun decât V, Adaosurile de niobium sunt de obicei de (0,02…0,04)%. Semifabricatele din astfel de oțeluri sunt realizate prin laminare controlată, cu răciri accelerate la sfârșitul procesului(călire directă); uneori se adaugă și Ti pentru o finisare suplimentară a granulației oțelurilor. Oțelurile de acest tip se folosesc pentru confecționarea elementelor tubulare ale platformelor marine(având grosimea de până la 75 mm și linia de curgere de (350…420)MPa).
c) Oțeluri microaliate cu vanadium-niobiu. Aceste oțeluri asigură un nivel ridicat al limitei de curgere, chiar și în cazul laminarii la cald clasice Dacă se aplică o astfel de tehnologie, caracteristicile de rezistență mecanică sunt ridicate, dar tenacitatea este scazută(temperatura de tranzitie ductil-fragil este ridicată); laminarea controlată permite realizarea unei etanșeitați sporite(micșorarea temperaturii de tranzitie ductil-fragil), datorită finisarii interne a granulației.
În mod obișnuit, oțelurile V-Nb au conținutul de carbon scazut(sunt denumite și oțeluri cu continut scăzut de perlită), având caracteristici bune de tenacitate și ductilitate. Principalul rol al niobiului este de a precipita sub formă de particule fine de Nb. Conform datelor experimentale s-a arătat că, la prezente ale niobiului de până la 0,11%, atât la starea brută cât și in cea de îmbătrânire, limita elastica crește cu procentul de Nb, până la un conținut de 0,09% Nb, dupa care aceasta rămane aproximativ constantă.
d) Oțeluri microaliate niobiu-molibden. Aceste oțeluri pot avea o microstructură ferito-perlitică sau o microstructură cu ferită aciculară (bainitică cu continut scazut de carbon). Adaosurile de molibden (0,20…0,27)% în compoziția acestor oțeluri maresc rezistența la tracțiune și limita de curgere cu 20…30 MPa la fiecare 0,1%Mo. Efectul principal al Mo asupra microstructurii constă în apariția unei anumite cantitați de bainită superioară în locul feritei.
Creșterea caracteristicilor de rezistentă mecanică nu se datoreaza însă acestei modificări de macrostructure (la niveluri scăzute ale conținutului de carbon, bainită superioară și perlită au caracteristici mecanice apropiate), ci creșterii cantitații de carbonitrură de NB precipitate determinate de prezenta Mo. Aceste influențe, împreuna cu folosirea laminării controlate (pentru finisarea granulației), asigură semifabricate cu caracteristici mecanice foarte ridicate.
e) Oțeluri microaliate vanadiu-azot..Se folosesc deoarece asigură apariția precipitatelor de nitrura de vanadium, ce determina creșterea caracteristicilor de rezistență mecanică ale oțelurilor.Durificarea prin precipitare poate fi însotită de o scădere a tenacitații, fenomen ce se evită prin micșorarea corespunzatoare a conținutului de carbon. Adaosurile de (0,028…0,022)% azot și laminarea controlată asigură semifabricate de tip țeava sau tablă cu limita de curgere minimă de 550 MPa. Oțelurile de acest fel nu se comportă bine in construcțiile sudate, deoarece se realizează niveluri scăzute ale tenacitații in ZIT a îmbinărilor sudate.
f) Oțeluri microaliate cu titan. Adaosurile de titan determină formarea în structura oțelurilor a unor compuși intermetalici care asigură finisarea granulației, durificarea prin precipitare și controlul formei sulfurilor. Deoarece titanul este un puternic dezoxidant, oțelurile de acest fel trebuie să fie complet dezoxidate(cu adaosuri de Al la elaborare) pentru a se evita apariția oxizilor de Ti.
Folosind laminarea controlată, se asigura semifabricate cu limita de curgere minimă de (350…550) MPa și cu tenacitate ridicată. Deoarece prezența Ti determina un effect de finisare a granulației mai redus decat cel produs de V sau Nb, caracteristicile de tenacitate ale oțelurilor microaliate cu V si/sau Nb. Prezenta Ti permite însa controlul formei sulfurilor (se formeaza sulfuri de Ti si Mn, dar si carbosulfuri globulare de Ti).
g) Oțeluri microaliate titan-niobiu. Aceste oțeluri se folosesc deoarece prezenta Ti sporește efectele favorabile ale Nb si conduce la creșterea caracteristicilor mecanice.Titanul mărește eficiența microalierii cu Nb, deoarece determină micșorarea solubilitații Nb în austenită și creșterea cantitătilor de carbonitrură de Nb, ce se separă ca faza durificatoare în ferită; daca se adaugă mici cantitati de V sau Mo, aceste oțeluri pot avea limita de curgere minimă de 690 MPa.
2.2.3. Oțeluri laminate perlitice
Sunt oțeluri la care caracteristicile mecanice dorite, precum si rezistența la coroziune atmosferică sunt obtinute prin aliere cu unul sau mai multe elemente (altele decat carbon); cele mai utilizate sunt oțelurile slab aliate cu Mn (în cantitați mai mari decat la oțelurile carbon). Oțelurile din aceasta grupă se folosesc în starea structurală obținută prin laminare; uneori se pot trata termic (recoacere completă, normalizare), dar nu se folosesc in stare calită, limita de curgere a acestora fiind de (290…350) MPa. Sudabilitatea acestor oțeluri este bună, dar impune uneori aplicarea de tratamente termice la sudare (preîncalzire, postîncalzire); creșterea conținutului de carbon (fiind impusa de ridicarea caracteristicilor de rezistența mecanică) determina înrăutațirea sudabilitații și micșorarea tenacitații(crește nivelul temperaturii de tranziție ductil-fragil a oțelului).
2.2.4. Oțeluri cu ferită aciculară (bainită cu conținut redus de carbon)
La aceste oțeluri se realizează, prin racire controlată la laminare, o structura cu rezistență mecanică ridicată, alcatuită din ferita aciculară(ce înlocuiește structura obișnuită cu ferită poligonală). Oțelurile au continut scăzut de carbon(maxim 0,08%) și sunt aliate (pentru a asigura o suficientă călibilitate) cu Mn, Mo și/sau B; se poate adăuga în cantitați mici și Nb care determină un effect de durificare prin precipitare și ajută la obținerea unei granulații fine.
Ferita aciculară din structura acestor oțeluri se obține prin călire(în apă) sau, de preferat, prin racire cu aer comprimat. Avantajele principale ale acestor oțeluri sunt: rezistența mecanica ridicată(limita de curgere este 470…530 MPa), tenecitate mare (la temperatura ambiantă, energia de rupere determinate prin încercarea de încovoiere prin șoc este de minim 130 J, iar temperature de tranziție pentru 50% aspect fibros în suprafața de rupere este de sub -20șC).
2.2.5. Oteluri bifazice
Oțelurile din acest tip au în starea de utilizare o structură de (80…90)% ferită poligonală și (10…20)% insule de martensită dispersate uniform in matricea feritică. Au limita de curgere de (310…350)MPa și prezintă curbe caracteristice tensiune-deformație specifică fără palier de curgere. Aceste oțeluri se pot produce din oțeluri cu continut scazut de carbon prin urmatoarele căi: austenitizarea intercritica a unui oțel C-Mn, urmată de răcirea rapidă.
2.2.6. Oțeluri cu forma incluziunilor nemetalice controlată
Aceste oțeluri se folosesc atunci când trebuie obținute semifabricate cu o anizotropie minima a caracteristicilor de rezistența mecanică și (mai ales) de tenacitate. La oțelurile obișnuite incluziunile se S (sulfurile) sunt plastice, se alungesc în direcția de laminare și determină apariția unor structuri orientate(în benzi sau în șiruri), cu mare anizotropie( caracteristici mecanice diferite în lungul benzilor structurii și transversal pe acestea).
Controlul formei incluziunilor are ca scop principal obținerea unor incluziuni de sulf globulare, lipsite de plasticitate. Metoda clasică de obținere a acestor incluziuni de sulf cu forma controlată constă in tratare otelurilor cu Ca si Si. În prezent se aplică metoda introducerii unor cantitați mici de pamanturi rare (lantanide), zirconiu sau titan, care modifica tipul incluziunilor (apar incluziuni greu fuzibile), le asigură finisarea și le dispersează uniform în masa structurală a oțelului. Din prezentarea făcută anterior rezultă că pentru obținerea oțelurilor carbon și slab aliate cu rezistentă mecanică ridicată există în prezent doua căi principale de acțiune:
optimizarea compoziției chimice(pentru a asigura cele mai bune valori pentru anumite caracteristici de calitate);
aplicarea procedeelor de laminare controlată;
In tabele 2.2.1 si 2.2.2, sunt prezentate compoziția chimica, respective caracteristicile mecanice ale oțelului X52, conform SR 11082.
Tabelul 2.2.1
Tabelul 2.2.2
Formele constructive, dimensiunile și condițiile tehnice generale de calitate ale țevilor pentru conducte destinate industriei petroliere sunt reglementate în noastră prin urmatoarele standarde :
STAS 715/2-88 : “Țevi de conductă cu capete netede pentru industria petrolieră”
STAS 6898/2-90 : “Țevi din oțel sudate elicoidal pentru conducte”
STAS 11082-80 : “Țevi din oțel sudate elicoidal pentru conductele petroliere”
Țevile destinate industriei petroliere se diferențiază în funcție de doua criterii de baza și anume, din punct de vedere al modului de asamblare și din punct de vedere al tehnologiei de fabricație. Din punct de vedere al modului de asamblare se utilizează doua categorii de țevi :
a- Țevi de conductă cu capete filetate asamblată prin mufe
b- Țevi de conductă cu capete netede asamblate între ele prin sudare.
Din punct de vedere al tehnologiei de fabricație, țevile pot fi executate prin două procedee :
a- Prin deformare plastică la cald, de regula prin laminare (făra sudură);
b- În construcție sudată
În tabelele următoare (tab. 2.2.3…2.2.6) sunt prezentate compozițiile chimice si caracteristicile mecanice ale oțelurilor pentru țevi.
Observații:
a – pentru orice micșorare de 0,01 la procentul de C e permis o creștere cu 0,05 % Mg, pana la 1,5% pentru oțelurile de la X42 până la X52, până la 1,65% pentru oțelurile peste X52 până la X70 si 2% pentru oțelurile X70 și mai sus;
b – suma de Nb si V să nu depășească 0,03%;
c – Nb, V și Ti se introduce în compoziția oțelului Zc funcție de producător;
d – suma Nb,V,Ti să nu depășească 0,15%;
e – Nb+V<0,06%;
f – Alte compoziții chimice pot fi introduse în funcție de cumpărător si producător, cu specificația că procentul de P și S să fie cele precizate.
Tabelul 2.2.3. Compoziția chimică a oțelurilor “clasice” conform API 5L
Tabelul 2.2.4 Caracteristicile mecanice ale oțelurilor “clasice” conform API 5L
Tabelul 2.2.5 Compoziția chimică a oțelurilor “moderne” conform API 5L
Tabelul 2.2.6 Caracteristicile mecanice ale oțelurilor “moderne” conform API 5L
2.3. Semifabricate utilizate la realizarea conductelor
La fabricarea conductelor de diametru mare, pentru transportul țițeiului și a gazelor, se folosesc în principal țevi în construcție sudată.
Țevile din oțel sudate longitudinal sunt executate din platbandă de oțel obtinută prin laminare, deformată plastic succesiv în forma de U,O și sudată pe generatoare.Dacă apoi țevile sunt supuse și operației de expandare la rece, tehnologia de fabricație este simbolizată U-O-E.
Fig.2.1. Țeavă din platbandă de oțel sudată longitudinal
Sudura longitudinală se execută de regula din doua treceri, una la interior și alta la exterior, folosind sudarea sub flux cu unul sau doi electrozi, iar mai modern, pentru creșterea productivitații și a calității sudurii, se folosesc trei electrozi. La țevile sudate longitudinal, axa țevii este paralelă cu directia de laminare, astfel încât tensiunea principală în exploatare (circumferentială) este orientata în direcția de laminare.
În cazul în care survin avarii în exploatare, fisura se propaga parallel cu axa țevii, unde rezistența este minimă. De aceea, aprecierea rezistenței la rupere trebuie efectuată pe epruvete orientate transversal în raport cu axa țevii.Volumul, forma si distribuția incluziunilor nemetalice exercită o influență puternică asupra rezistenței la rupere în direcție transversală. Ca urmare, la țevile sudate longitudinal este necesar controlul calitații și formei incluziunilor nemetalice.
Aceasta se realizează printr-o desumflare avansată și prin sferoidizarea incluziunilor prin aliere cu pământuri rare, în principal cu celiu.
Țevile din oțel sudate elicoidal sunt executate din platbandă de oțel obtinută prin laminare, înfasurată și sudată elicoidal prin sudare electrica sub strat de flux sau in atmosferă de gaze protectoare. Lațimea platbandei trebuie să fie cuprinsă între (0,8…3)D, unde D este diametrul exterior al țevii.cusătura elicoidală se sudeaza în maxim două straturi, unul la interior si altul la exterior, folosind unul, doi sau trei electrozi.
Fig.2.2.Țeavă din platbandă de oțel sudată elicoidal
Țevile sudate elicoidal prezintă, fată de cele sudate longitudinal, următoarele avantaje:
Se pot fabrica țevi cu diametre peste 1700 mm, într-o gamă largă de diametre,cu utilizarea unui numar redus de scule și dispozitive de formare;
Precizia dimensională este ridicată, atat pentru zona centrală cât și pentru capete, facând inutilă operația de calibrare prin expandare, care ar antrena o reducere a plasticității materialului;
Înfășurarea elicoidală are ca effect faptul că direcția de laminare a platbandei este inclinată cu un unghi relativ mic fată de direcția circumferențiala a țevii, după care se dezvoltă tensiunile maxime datorită presiunii interioare.
Aceasta permite valorificarea la maxim a caracteristicilor mecanice ale platbandei, mai ridicate în direcția de laminare.
Tinând cont că solicitarea cea mai defavorabila a îmbinarii sudate o reprezintă tensiunile de tracțiune normale la carbon, rezultă un avantaj important al țevilor sudate elicoidal și anume faptul că tensiunea normală la cordonul de sudură reprezintă numai (50…70)% din valoarea tensiunii circumferentiale (tensiunea maximă din presiune interioară).
Este cunoscut faptul că alungirea incluziunilor nemetalice în direcția de laminare are ca efect reducerea caracteristicilor mecanice în direcția transversală (anizotropia proprietatilor). La țevile sudate elicoidal, comportarea după direcția circumferențială nu este influențată practic de fenomenul de anizotropie deoarece direcția circumferențială este înclinată cu un unghi mic în raport cu direcția de laminare.
La realizarea coturilor prin îndoire la rece, este necesară luarea în considerație a poziției cusăturii ca la țevile sudate longitudinal. Experimentarile efectuate prin îndoirea la rece a tevilor sudate elicoidal au aratat ca ovalitatea în sectiunea deformată se încadrează în recomandările normelor internaționale, care prevad că ovalitatea să nu depasească 2,5% la o îndoire ce corespunde unui unghi de 1,5ș pe o lungime egală cu diametrul conductei.
Cercetarile experimentale la spargere sub actiunea presiunii interioare au confirmat avantajele mentionate, evidentiind faptul ca la rupere fisura se propagă pe o lungime mică dupa directie axială, ca apoi să se orienteze in direcție circumferențială și să se oprească. Aceasta face posibila utilizarea la fabricarea țevilor din oțeluri semicalmate,mai ieftine decat cele calmate.
Conductele, ca de altfel și celelalte construcții sudate, trebuie să asigure rezistența la rupere ductilă și fragilă.Oțelurilor pentru conducte li se impun două caracteristici mecanice esențiale : materialul trebuie să aibă o limită de curgere ridicată, astfel încat tensiunile din exploatare să fie inferioare limitei de curgere; trebuie să asigure rezistența la inițierea si propagarea fisurilor la temperatura de exploatare, cerința realizată prin prescrierea unui nivel minim de tenacitate.
Pentru producerea ruperii unei conducte sub presiune, la o tensiune inferioară rezistenței la rupere a materialului,este necesară prezența unui defect.Defectele modifică comportarea materialului sub sarcină, folosindu-se caracteristici specifice mecanicii ruperii.
La realizarea traseului de conductă se utilizează și semifabricate de tip țeava, realizate prin turnare și apoi supuse unor procedee tehnologice de laminare, extrudare, etc.
2.4. Probleme tehnologice la realizarea conductei
Problema tehnologică principală la realizarea conductelor o constituie sudarea, calitatea îmbinarilor sudate fiind factorul ce influențează esențial comportarea în exploatare a conductelor tehnologice si de transport. Acestea se realizează parcurgând două etape tehnologice principale:
Realizarea unor tronsoane de conductă prin asamblarea cap la cap a mai multor țevi semifabricat;
Amplasarea tronsoanelor de conductă la locul de montaj și realizarea sudurilor “la poziție” pentru asamblarea cap la cap a tronsoanelor.
La realizarea sudurilor ”la poziție” între tronsoane se folosesc suduri cu cea mai bună calificare.Pricipalele procedee de sudare folosite la realizarea conductelor sunt: sudarea prin topire cu arc electric și electrozi înveliți (SE), sudarea automată cu arc electric (procedeele SAF sau MIG) și sudarea prin presiune.
2.5 Piese fasonate
Piesele fasonate sunt elemente de conductă care servesc fie la montarea în aliniament a conductelor de același diametru sau de diametre diferite, fie la schimbarea direcției traseului conductei, fie la ramificarea simplă sau multiplă a unei conducte principale, fie la închiderea unui capăt de tubulatură sau a unui orificiu de pe conductă.
Îmbinarea pieselor fasonate cu un element de conductă se poate realiza în diferite moduri, ceea ce face ca piesele fasonate sa se clasifice în :
piese fasonate filetate (fitinguri);
piese fasonate sudate;
piese fasonate lipite;
piese fasonate prevăzute cu flanșe;
piese fasonate mixte.
După materialul din care se confecționează și procedeul de fabricație piesele fasonate se clasifică în :
piese fasonate turnate;
piese fasonate forjate;
piese fasonate matrițate;
piese fasonate sudate.
Având în vedere funcția pe care o îndeplinesc acestea în cadrul traseului de conducta, piesele fasonate se pot clasifica astfel :
piese fasonate ce servesc la montarea în aliniament :
mufele;
niplurile;
reducțiile;
racordurile olandeze.
piese fasonate ce servesc la schimbarea direcției traseului unei conducte:
coturile;
curbele.
piese fasonate ce servesc la ramificarea traseului unei conducte principale:
teurile;
crucile;
bifurcațiile.
Tabel 2.5.1. Piese fasonate
piese fasonate ce servesc la obturarea capătului unei conducte sau a unui orificiu ce se găsește pe conductă:
dopuri presate;
dopuri filetate;
capace;
flanșe oarbe;
blinte.
Principalele tipuri de piese fasonate sunt prezentate în tabelul 2.5.1
2.6. Armături
Armăturile reprezintă totalitatea mecanismelor si dispozitivelor care servesc la varierea, închiderea și deschiderea (obturarea) lentă sau rapidă a secțiunilor sau orificiilor de trecere prin care se vehiculeayă diferite fluide.
În mod convențional sunt considerate armături și aparatele și dispozitivele de control și siguranță cu ajutorul carora se asigură funcționarea corespunzatoare si în condiții de siguranță a instalațiilor și rețelelor de transport și distribuție (manometer, supape de siguranță etc.).
Prin intermediul armăturilor se realizează o serie de operații ce asigură o bună funcționare a instalațiilor și rețelelor de transport și distribuție a mediilor fluide. Cele mai importante operații sunt urmatoarele :
alimentarea instalațiilor, respectiv rețelelor de transport și distribuție;
realizarea distribuției fluidului în cadrul instalațiilor, cat și în cadrul rețelelor de distribuție;
stabilirea sau întreruperea legăturilor între diferite puncte ale conductelor;
reglarea debitului, presiunii, nivelului și temperaturii fluidului;
descărcarea instalațiilor și a rețelelor, respectiv aerisirea acestora.
Cele mai importante criterii de clasificare ale armaturilor sunt urmatoarele :
a) după forma geometrică a armăturii și poziția elementului de închidere în raport cu axa geometrică a orificiului de trecere :
– robinet cu ventil (fig.2.4);
– robinet cu sertar (sertar pană sau sertar paralel)(fig.2.3);
– robinet cu cep (cep sferic sau cep conic)(fig.2.5);
– robinet cu reținere (cu clapă sau cu ventil);
b) după natura materialului din care se confecționează armătura respectiva (criteriul materialului corpului):
– din fonta;
– din oțel (turnat, forjat, matrițat);
– din materiale neferoase;
din materiale nemetalice;
mixt.
c) după modul de prindere al armăturilor cu elementele conjugate:
– prindere cu flanșe;
– prindere cu mufe (mufe filetate sau nefiletate);
– prindere prin intermediul capetelor confectionate pentru sudare sau lipire.
d) după modul de acționare :
– cu acționare manuală;
-cu actionare mecanică (electromagnetică, hidraulică, pneumatică, prin lanț etc.).
e) după natura fluidelor vehiculate :
– pentru vehicularea lichidelor;
– pentru vehicularea gazelor;
– pentru vehicularea aburilor.
după destinația pe care o au acestea (criteriul functional):
armături de reglare și închidere – aceste armături închid total sau parțial în ambele sensuri circuitul fluidului vehiculat )condiție pe care trebuie să o îndeplinească bazându-se pe o rezistență hidraulică mică);
armături de reținere – acestea au rolul de a permite circulația fluidului vehiculat numai într-un anumit sens;
armături de siguranță – aceste armături au rolul funcțional de a limita creșterea periculoasă a unuia dintre parametrii procesului tehnologic (presiunea, temperatura, debitul etc.)
Robinete cu ventil. Robinetele cu ventil reprezintă tipul cel mai obișnuit de armături și au o largă utilizare. Ele se execută cu tijă normală sau înclinată față de axa conductei. În timpul funcționării elementul de închidere numit ventil execută o mișcare de deplasare (prin translație sau rototranslație) în lungul axei secțiunii orificiului de trecere al fluidului.
Robinete cu sertar. La acest tip de armături, în timpul manevrelor tehnologice , organul de obturare (sertarul) se deplasează după o direcție perpendiculară pe direcția sensului de curgere a fluidului vehiculat. Robinetele cu sertar prezintă unele avantaje față de cele cu ventil, cum sunt: rezistența hidraulica mai redusă, posibilitatea utilizării lor pe conducte în care fluidul curge în ambele sensuri etc. Aceste robinete prezintă însă și unele dezavantaje și anume: înalțimea mare a robinetului, execuție mai complicată, suprafețele de etanșare se uzează mai repede sau se gripează.
Robinetele cu cep. Robinetele cu cep se execută, în general, cu cep conic sau cep cilindric. Acestea au o utilizare mai mică în instalațiile sub presiune decât cele cu ventil sau sertar. La aceste armături organul de închidere execută o miscare de rotație în jurul propriei axe.
Domeniul de utilizare a diferitelor tipuri de armături, în cadrul rețelelor și instalațiilor de gaze, este conform Normativului 1698, cel indicat în tabelul 2.6.1.
Tabel 2.6.1. Tipuri de armături și utilizarea acestora
CAPITOLUL 3
EXEMPLU DE CALCUL DE DIMENSIONARE ȘI VERIFICARE
A UNEI CONDUCTE MAGISTRALE DESTINATE TRANSPORTULUI GAZELOR NATURALE
3.1. Date de proiectare
Lungimea conductei de proiectat este L=120km, pentru un diametru d=36 inch.
Presiunea gazelor de intrare în conductă este de :
Repartiția inițială a presiunii în lungul conductei, artificial creată prin modelarea matematică, este :
Deoarece se consideră tronsonarea conductei în 60 bucăți, iar căderea de presiune inițială pe un traseu este de , relația de mai sus devine:
în care indicele I variază de la 1 la 61 .
Presiunea minimă în punctul de consum al conductei este cea critică :
Factorul mediu de abatere de la legea gazelor perfecte se consideră constant, cu valoarea :
Z=0,95
Pasul temporal după care se calculează repartiția presiunii în lungul conductei se consideră de 5 minute .
Pentru calculul coeficientului de pierdere de sarcină prin frecări, se consideră valabilă relația Weymouth :
Se consideră că variația temperaturii în lungul conductei este neglijabilă, evoluția gazului fiind izotermă, temperatura fiind circa T = 288 K.
3.2 Calculul de antedimensionare, dimensionare și verificare a conductei
3.2.1. Generalități
În calculul de dimensionare trebuie să se ia în considerație tensiunile ce apar în conducte în timpul construcției și exploatării. Aceste tensiuni se pot împărți în:
tensiuni inevitabile – sunt legate de exploatarea conductei. Sunt tensiuni datorate presiunii interioare a gazului, presiunii de probă sau altor solicitări .
tensiuni evitabile parțial – tensiuni termice, etc.
tensiuni evitabile – se produc datorită sudurilor nereglementare, manipulării defectuoase a țevilor, etc.
Toate aceste tensiuni se pot grupa în funcție de durata lor de acțiune în: tensiuni temporare, tensiuni permanente și tensiuni speciale .
Calculul grosimii peretelui de țeavă are un caracter normat și se execută în conformitate cu diverse normative, dintre care cel sovietic-CHИ-ππ-45-75 se poate considera ca fiind unul dintre cele mai evoluate. În principal el se bazează pe teoria dimensionării după stările de limită și include două etape:
etapa de predimensionare și dimensionare;
etapa de verificare la rezistență și stabilitate.
Calculul nu include calculul solicitărilor speciale condiționate de caracteristicile terenului și de montaj, ca și factorii meteorologici și de relief, ai eforturilor unitare, deformațiilor și deplasărilor aferente .
3.2.2 Calculul de predimensionare
În calculele de antidimensionare, grosimea necesară (teoretică) pentru peretele țevii (s) se determină considerând pentru conductă starea de solicitare uniaxială, orientată după direcția inelară și generată de presiune .
Grosimea de predimensionare a conductei se determină cu relația :
s= [mm] (3.1)
unde:
p – presiunea de calcul [N/ ]
– diametrul exterior al conductei [mm]
-coeficientul de suprasarcină având valoarea, pentru cazul 700≤<1400, indiferent de montaj, =1,1.
-efortul unitar admisibil de calcul , determinat de relația :
[N/] (3.2)
în care :
-reprezintă rezistența de rupere a materialului [ N/]
[N/] (3.3)
unde :
-coeficientul de omogenitate care se determină în funcție de valoarea raportului pentru materialul conductei
-limita de curgere a materialului [N/]
-coeficientul de corecție de funcționare al conductei depinzând de categoria conductei
-coeficientul de corecție de omogenitate a materialului tubular
-coeficientul de siguranță
Pentru realizarea materialului tubular, se va utiliza un oțel marca X60 omologat, după normele API, la Combinatul Siderurgic Galați, cu următoarele caracteristici mecanice :
Din valoarea raportului =, pentru țevi sudate elicoidal, rezultă . Se adoptă pentru conducte de gaze la orice presiune.
Conform relațiilor (3.2) și (3.3) rezultă :
Pentru conducta Dn 890, din STAS 11082-80, se alege o țeavă cu De = 914.4 mm .
Cu aceste date, conform relației (3.1) se determină grosimea de predimensionare:
Conform STAS 11082-80, în mod preliminar se alege:
3.2.3. Calculul de dimensionare
În calculul de dimensionare grosimea necesară recalculată () pentru peretele țevii, se determină considerând starea de solicitare plană, orientată după toate direcțiile inelară și meridională, generată de presiunea solicitărilor termice .
Dimensionarea se face în conformitate cu teoria a IV-a de rezistență . Efortul unitar meridional total , în funcție de ordinul de mărime și de sensul efortului meridional termic , poate fi pozitiv sau negativ .Pentru calculul efoturilor termice () trebuie cunoscută în prealabil variația de temperatură (t) la care este supusă conducta .În cazul conductelor îngropate la 1,2…2 m adîncime, variațiile de temperatură ale peretelui conductei sunt mai puțin importante. În cazul traversărilor aeriene situațiile se schimbă, temperatura se schimbă, temperatura conductelor pe porțiunea respectivă fiind influențată direct de temperatura mediului ambiant .
Pentru aceeași locație (cu mici excepții), în decursul unui an, temperaturile variază între două limite: temperatura medie minimă (corespunzătoare lunii ianuarie) notată cu și temperatura medie maximă (corespunzătoare lunii iulie) notată cu . În acest caz pentru condițiile climaterice ale zonei de trecere a conductei rezultă:
La acestea se aplică corecții prin considerarea abaterilor de temperatură:
Conform CHИ-ππ-45-75, temperaturile minime normate de montaj ale mediului ambiant, în condițiile de iarnă și de vară se determină cu relația:
(3.4)
Pentru cazul de față rezultă:
În consecință, se obține:
Temperatura diferență de închidere se determină cu relațiile:
(3.5)
Deci:
în care:
– este temperatura medie de exploatare;
max.
Tensiunile meridionale termice pe porțiunile dezgropate ale conductei sunt:
(3.6)
în care:
Conform relației (3.6) rezultă:
Tensiunea meridională din presiune este :
(3.7)
Tensiunea meridională totală este dată de relația :
(3.8)
Deci:
Deoarece <0 , trebuie recalculată grosimea s; se definește coeficientul:
(3.9)
Grosimea teoretică recalculată a peretelui este dată de relația :
(3.10)
Din STAS 11082-80 se adoptă
Grosimea necesară a conductei se poate determina folosind o relație de calcul directă, indicată în normativul sovietic CHИ-ππ-45-75 și structura de bază a dezvoltărilor anterioare .
(3.11)
În acest caz, alegerea lui nu este acoperitoare. În final se verifică condiția de aplicabilitate a calculului de dimensionare, verificând satisfacerea dublei inegalități:
< s > adică
unde: – este grosimea de țeavă standardizată .
Deci condiția de aplicabilitate este îndeplinită.
3.2.4. Calculul de verificare
3.2.4.1. Calculul de verificare la rezistență
În această etapă se verifică dacă tensiunea meridională totală maximă generată de toate solicitările (presiune termică și de încovoiere), satisface condiția de rezistență. Se calculează tensiunea inelară efectivă pentru grosimea recalculată și standardizată cu relația :
(3.12)
Se determină coeficientul de corecție pentru condițiile solicitării maxime după direcția meridională :
(3.13)
Se verifică condiția :
(3.14)
deci condiția (3.14) este îndeplinită .
3.2.4.2. Calculul de verificare la stabilitate
Acest calcul se execută analizând atât stabilitatea după direcția meridională cât și cea inelară. În aceste calcule intervin parametrii aferenți grosimii recalculate standardizate. În calcule intervine limita de curgere, mărime caracteristică proceselor de pierdere a stabilității.
Verificarea stabilității meridionale
În acest calcul se consideră condițiile cele mai dezavantajoase pentru porțiunile curbate (porțiuni în care traseul prezintă raza minimă) și în condițiile neprecizării acesteia se consideră raza minimă conform normativului CHИ-ππ-45-75. În funcție de acestea se determină valorile tensiunilor meridionale maxime pe ambele fibre (întinsă și comprimată). Pentru raze curbe tensiunea meridională totală este dată de relația:
(3.15)
în care :
-este efortul unitar ce apare datorită momentului încovoietor
(3.15’)
unde :
(conform CHИ-ππ-45-75) este raza de curbură minimă .
Tensiunea meridională maximă, în acest caz, conform relației (3.15’), este :
Tensiunea meridională maximă acumulat, de calcul este :
Tensiunea meridională inelară efectivă, conform paragrafului 3.2.4.1. este:
Coeficientul de corecție de utilizare, pentru conducte de categoria I, este c=0,9.
Valoarea produsului caracteristic normat este dat de expresia:
(3.16)
În funcție de valoarea tensiunii meridionale inelară calculată mai sus, se calculează coeficientul de corecție:
(3.17)
Produsul caracteristic recalculat este:
Pentru ca țeava să aibă stabilitate axială trebuie îndeplinită condiția:
(3.18)
rezultă: 199.492 < 227.39, deci stabilitatea axială a conductei este asigurată
Verificarea stabilității inelare
Verificarea stabilității după direcția inelară se execută considerând solicitările din presiune (inclusiv presiunea din exterior în condițiile unor solicitări termice și de încovoiere) în condițiile acoperitoare cu relația:
(3.19)
în care
Rezultă: 200.39 < 350.95, deci condiția impusă de (3.19) este îndeplinită.
În urma detrminărilor făcute în cadrul acetui capitol, rezultă că, pentru realizarea conductei, se va utiliza material tubular tip:
Țeavă STAS 11082-80/X60
CAPITOLUL 4
PROIECTAREA PRINCIPALELOR OPERAȚII SPECIFICE
PROCESULUI TEHNOLOGIC DE REALIZARE A CONDUCTEI
Lucrările aferente realizării unui tronson nou de conductă se execută după o metodologie bine stabilită, respectându-se prescripțiile tuturor normativelor, standardelor si legilor în vigoare la lucrările de acest tip. Tehnologia de realizare a conductelor montate subteran presupune executarea urmatoarelor lucrări:
Cercetarea traseului conductei care urmează a fi realizat, trasarea culoarului de lucru la introducerea țevilor conductei, identificarea proprietăților terenurilor din zona culoarului de lucru și negocierea cu aceștia a despăgubirilor ce urmează a le fi plătite și obținerea autorizațiilor și avizelor necesare efectuării lucrărilor de montare a țevilor conductei;
Pregătirea culoarului de lucru de pe traseul conductei și efectuarea săpăturilor în vederea introducerii țevilor conductei;
Transportul țevilor la locul de montaj, debitarea și prelucrarea marginilor acestora în vederea sudării;
Sudarea tronsoanelor de țeava, folosind standuri cu role;
Sudarea flanșelor pentru montarea armăturilor de reținere;
Sudarea coturilor (din segmenți sau netede) în cazul devierii traseului conductei;
Lansarea tubulaturii în șant cu ajutorul unor lansatoare;
Sudarea la poziție a tronsoanelor de conductă, folosind procedeul de sudare manuală cu electrozi înveliți;
Umplerea și compactarea șanțului unde s-a introdus conducta și executarea lucrărilor de refacere a terenului din zona culoarului de lucru și de redare a sa în folosintă (refacerea stratului vegetal, arături, fertilizări, etc).
4.1. Lucrări pregatitoare la montarea țevilor
Identificarea și însemnarea traseului conductei ce urmează a fi montată se face de catre proprietarul conductei sau un împuternicit al acestuia.Totodată se vor face verificări pentru identificarea și semnalizarea locațiilor tuturor instalațiilor subterane aflate pe traseul conductei în vederea protejării lor. Traseul identificat se predă societații comerciale sau formației de lucru ce urmează să realizeze lucrările de decopertare și montare a țevilor conductei.
Lucrările pregătitoare ce se efectuează înaintea începerii lucrărilor de terasamente constau în principal din decopertarea și depozitarea stratului de sol fertil în limita zonei expropiate, pe toată lațimea culoarului de lucru. Decopertarea se face pe tot traseul, lățimea necesară a culoarului de lucru Lc stabilindu-se în funcție de diametrul exterior al conductei Dc și de tehnologia de montare a țevilor.
În figura 4.1 se prezintă valorile uzuale ale lățimii culoarului de lucru Lc și profilul săpăturii cu principalele dimensiuni. Pentru zonele de vii, livezi si pădure se recomandă reducerea culoarului de lucru la jumătate. În aceste zone este de preferat a nu se efectua lucrări de montare datorită despăgubirilor mari ce trebuiesc plătite pentru defrișări, garanții si obținerea aprobărilor de lucru.
*toate dimensiunile indicate pe schite sunt în metri
Fig. 4.1. Lățimea culoarului de lucru și profilul săpăturii
pentru introducerea țevilor conductei
Operații de executare a săpăturilor se vor realiza cu respectarea în totalitate a prevederilor din avizele sau autorizațiile obtinute de la RENEL, ROMTELECOM, SNCFR, Administrația Națională a Drumurilor, etc. Săpăturile în șant se execută mecanizat, cu utilaje adecvate în funcție de natura terenului iar pământul rezultat se depozitează pe marginea șanțului. Zona liberă destinată depozitării are o lățime cel putin egală cu adâncimea săpăturii, în cazul săpăturilor nesprijinite și de minim 0,5m, în cazul săpăturilor sprijinite.
Volumul de pământ (în m3) ce se îndepartează prin săpare mecanizată pentru introducerea a 100m de conductă Vsme se determină cu relația (v. fig. 4.1.):
Vsme=h[94b+6(b+1,2)],
b si h, cu semnificațiile redate în figura 4.1., fiind exprimate în metri.
Volumul de pământ (în m3) ce se îndepărtează prin săpare manuală a locașurilor de sudarea la poziție a tronsoanelor a 100m de conductă Vsm se determină cu relația (v.fig. 4.1.):
Vsm=6[(b+1,2)(h+0,6)],
b si h, cu semnificațiile redate în figura 4.1.,fiind exprimate în metri.
Volumul de pământ (în m3) ce se îndepărtează prin săpare (mecanizată și manuală) pentru introducerea a 100m de conductă Vs se determină cu relația:
Vs=Vsme+Vsm.
Volumul de pământ necesar pentru umplerea șanțului după introducerea a 100m de conductă Vs se poate stabili cu relația:
Vum= Vs-Vec=Vs-25π De2,
în care Vec(în m3) este volumul pe care-l va ocupa în sol 100m din conducta noua și care nu completează volumul de pământ extras din săpătura la umplerea șanțului după introducerea conductei.
Valorile volumelor Vsme, Vsm, Vec si Vum pentru conducta noastră având diametrul nominal Dn= 500mm sunt redate în tabelul 4.1.1.
Tabelul 4.1.1. Volumele de pământ îndepartate prin săpare pentru introducerea țevilor unei conducte noi și volumele de pământ necesare umplerii șanțului
în care s-au introdus țevile conductei noi
Transportul țevilor la locul de montaj, debitarea și prelucrarea marginilor acestora în vederea sudării. Țevile, având lungimea de 10m, sunt încărcate și transportate cu ajutorul autoremorcherelor cu remorci trailer (PERIDOC).
4.2. Elemente ale procesului tehnologic
pentru lucrări de sudare a materialului tubular
4.2.1. Generalități
Operațiile principale ce se execută în vederea îmbinării materialului tubular prin sudură sunt:
tăierea sau șanfrenarea circulară a materialului tubular
încălzirea și calibrarea capetelor de țeavă
îmbinarea provizorie a țevilor, realizate prin sudura continuă .
Operațiile pregătitoare cât și sudarea propriu-zisă se execută pe un traseu sau în stația de izolare de către echipe specializate .
4.2.2. Încălzirea și tăierea materialului tubular
4.2.2.1. Generalități
Încălzirea materialului tubular în vederea corectării diverselor abateri de la forma circulară a acestuia, se execută cu flacără oxiacetilenică sau oximetanică.
Tăierea și șanfrenarea materialului tubular, în scopul eliminării unor defecte ce nu pot fi corijate prin încălzire, sau în vederea pregătirii capetelor de țeavă pentru îmbinare prin sudare electrică, se face cu flacără oxiacetilenică.
Aceste operații se pot executa în stații izolate, pe traseu, fie deasupra solului, fie în gropi de poziție special amenajate, ca să ofere posibilități optime de execuție.
4.2.2.2. Materialele utilizate pentru obținerea flăcării
Pentru obținerea flăcării oxiacetilenice se utilizează:
oxigen tehnic
carbid de categoria 0, 1 sau 2
Pentru obținerea flăcării oximetanice se utilizează gaz metan.
4.2.2.3. Pregătirea materialelor și dispozitivelor necesare
pentru încălzire sau tăiere
Buteliile de oxigen se transportă la locul de lucru, ferindu-se de lovituri și șocuri
Acetilena se prepară în generatoare de acetilenă de tip”Ceahlău” sau alte tipuri omologate
Reductorul de presiune și în special manometrele indicatoare ale acestuia trebuie monate la nivelul ventilului buteliei de oxigen, avându-se în vedere să nu se murdărească cu ulei acest ansamblu
Trusa de sudură-tăiere va fi bine întreținută, cu orificiile de trecere calibrate și să nu permită scăpări de gaze în amestec sau separat
Generatorul de acetilenă și butelia de oxigen se montează la cel puțin 10 m față de orice sursă de foc și cel puțin 5 m distanță între ele.
4.2.2.4. Încălzirea sau tăierea materialului tubular
Suprafețele se vor încălzi sau tăia după ce în prealabil au fost curățate de bitum, citom, grăsimi, utilizând perii de sârmă. Curățirea se face până la luciu metalic.
Banda de trasaj, înfășurată pe circumferința țevii se concentrează corect pentru a se asigura perpendicularitatea planului de tăiere pe axa țevii (fig.4.2.a). Circumferința de tăiere se fixează pe suflaiul de tăiere. Poziția suflaiului de tăiere se fixează sub unghiul dorit și anume: perpendicular pentru tăiere, sau 300 pentru sanfrenare.
Fig.4.2. Prelucrarea capetelor țevilor
Reductorul de presiune al tubului de oxigen se reglează la presiunea de lucru necesară. Capetele țevilor nu se țeșescpe toată grosimea peretelui, se lasă o porțiune de circa 1.5…3mm (fig.4.2.b). După tăiere, marginile se ciocănesc ușor pentru îndepărtarea zgurii și stropilor. Încălzirea materialului tubular se face cu becuri nr.7 sau arzătoare oximetanice la temperatura de 150…9000C. Mărimea suprafeței de încălzit variază în funcție de necesități.
4.2.3. Calibrarea capetelor de țeavă
4.2.3.1. Generalități
Calibrarea capetelor țevii se poate executa la rece, cu dornuri de calibrare, sau prin forjare la cald, în funcție de mărimea ovalizării sau denivelării acestora.
Încălzirea capetelor de țeavă în vederea calibrării se va efectua cu flacără oxiacetilenică.
4.2.3.2. Pregătirea materialului tubular în vederea calibrării
În cazul calibrării în stațiile de izolare, se lucrează pe rampa de curățire și materialul tubular se asigură cu pene. Pe traseu, calibrarea se face în poziția de sudare a țevilor. Controlul vizual și dimensional al capetelor țevii, pentru fiecare țeavă în parte, se face cu dispozitive de măsură (fig.4.3.), ca de exemplu: dispozitive de măsurare a ovaității, centură de măsurare a circumferinței, șubler, compas ghiară.
4.2.3.3. Calibrarea capetelor țevii
Țevile cu capete deformate pe o lungime mai mare de 100mm și cu abateri radiale mai mari de 10mm, se vor calibra la cald. Sub aceste valori, calibrarea se face la rece.
4.2.4. Sudarea materialului tubular
Sudarea materialului tubular se va efectua în conformitate cu STAS 8325-65, STAS 6662-74, STAS 5555-66, STAS 7194-79, STAS 1125/1-76. Se vor folosi utilajele din dotare. Îmbinările sudate se vor executa manual cu electrozi înveliți, în următoarele configurații: a) sudură simplă cap la cap; b) sudură cap la cap pe niplu; c) sudură cap la cap cu manșon de întărire.
Fig.4.3.a.Dispozitiv de măsurare a ovalității
Fig.4.3.b. Măsurarea ovalității cu centură de măsurare a circumferinței
Fig.4.3.c. Calibrarea țevilor cu diametrul mai mare de 14’
4.2.4.1. Forme și dimensiuni ale rosturilor la îmbinarea țevilor
prin sudare manuală cu arc electric
În cazul folosirii țevilor sudate, cuplarea lor, pentru formarea tronsoanelor sau a firului de conductă, se face astfel încât să existe un decalaj de 150…200mm între începutul și sfârsitul cordoanelor elicoidale de sudură executate de fabrică, corespunzătoare țevilor adiacente (fig.4.4.).
Fig.4.4. Cuplarea țevilor sudate elicoidal
Axele țevilor ce se îmbină trebuie să se suprapună. La îmbinările pe niplu nu se admit abateri de la coaxialitate. La îmbinările fără niplu se admit abateri maxime până la 300 (fig.4.5.).
Fig.4.5.
Dimensiunile rostului dintre capetele țevilor ce se îmbină, la sudura manuală cu arc electric, pentru tipurile de îmbinări utilizate, funcție de poziția de sudare, sunt prezentate în tabelul 4.2.1.
Observație: îmbinarea capetelor de țeavă ce se execută prin sudură simplă cap la cap sau pe niplu, beneficiază de manșon de întărire; lățimea manșonului de întărire (B) se alege în funcție de diametrul țevilor sudate (fig.4.6.)
Fig.4.6.
Îmbinarea provizorie a țevilor se realizează prin sudură discontinuă și anume 3…4 porțiuni de sudură, repartizate uniform pe circumferință (fig.4.7.).
Îmbinarea propriu-zisă se realizează prin cordoane de sudură continuă. Pentru grosimi ale pereților țevilor sudate de 10…13mm, conformnormelor în vigoare, se vor aplica 4 straturi de sudură electrică manuală.
Dimensiunile cusăturii sudate în secțiune, indiferent de poziția de sudare, vor avea valorile indicate în figura 4.8.
Tabel 4.2.1
Fig.4.7.
Fig.4.8. Sudura simplă cap la cap pentru s = 10…13 mm
4.2.5. Sudarea materialului tubular
4.2.5.1. Pregătirea țevilor pentru sudură
Înainte de montaj, țevile se supun unui control dimensional al capetelor și se corectează abaterile acestora, acolo unde este cazul, prin calibrarea lor conform paragrafului 4.2.3.
Capetele de țeavă se supun apoi unei operații de curățire până la luciul metalic pe o porțiune de circa 50 mm utilizând perii de sârmă, pile sau discuri abrazive în funcție de dotare.
Centrarea axială se face cu ajutorul lansatorului T.L.4 și centratorul interior sau exterior, fixându-se în același timp cu calibratoarele distanțiere dimensiunile rostului capetelor țevilor conform celor prescrise anterior.
Decalajul cordoanelor de sudură elicoidală, se face conform paragrafului 4.2.4.1, fig.4.4.
Înainte de sudare țevile se curățesc la interior cu dispozitive speciale corespunzătoare diametrului.
4.2.5.2. Execuția sudurii
Țevile se pot suda atât prin procedeul de sudare manuală electrică cu electrozi înveliți, cât și automat, cu arc acoperit sub strat de flux, fiecare procedu implicând mai mult sau mai puțin unele probleme ce derivă din modul de realizare practică a fiecărui procedeu în parte.
Materialul utilizat pentru realizarea cordonului de sudură depinde atât de compoziția chimică a metalului de bază cât și de proprietățile mecanice ale acestuia. Caracteristicile mecanice și compoziția chimică a metalului de bază sunt prezentate în tabelul 4.2.2
Tabel 4.2.2
Carbonul echivalent se poate calcula, conform STAS 7194-79, cu relația:
% (4.1)
Carbonul echivalent maxim admis, pentru oțel cu conținut de Nb0.05% și V0.15%, având =500…700și grosimi ale pieselor ce se sudează de până la 25 mm este =0,25.
Pe de altă parte, conținutul de carbon depășește conținutul admis de standard, C% = 0.23% > 0.20%.
Conținutul de mangan este în limite admise Mn % = 1.32% < 1.6%). Deoarece și C > 0.20% (oțel X60), pentru a se suda trebuie să se aplice un tratament termic special și anume preîncălzirea. Pentru stabilirea temperaturii minime de preîncălzire (tpr) și de lucru (t0) la sudarea oțelurilor se poate folosi metoda de calcul I.I.S.
Conform metodei I.I.S. cifra de carbon echivalent este:
(4.2)
Pentru un înveliș bazic al materialului de aport din literatura de specialitate, pentru rezultă indicele de stabilitate Ls = β.
Se calculează cifra de severitate TSN utilizând relația:
TSN=nc (4.3)
în care:
nc-este numărul cailor de răcire; pentru suduri cap la cap nc2
s = 11.13 mm – reprezintă grosimea pieselor sudate
TSN=
Pentru Ls=β, TSN=4 și diametrul electrodului de sudare de = 3.25mm, se obține:
tpr.min=t0.min=250C
Sudurile se vor executa atât prin sudarea țevilor pe standuri de role cât și la poziție: mai întâi se execută tronsoane de conductă prin sudare, prin rulare, după care acestea se coboară în șanț cu lansatoare și apoi se sudează la poziție.
Acest procedeu mărește productivitatea și face țevile să poată fi sudate și automat și sub strat de flux în cazul sudării prin rolare.
4.2.5.3. Sudarea manuală, electrică, cu electrozi înveliți, a conductelor
Pentru sudarea electrică, manuală a conductei se vor utiliza electrozi superbazici. Se vor depune patru straturi de sudură.
Caracteristicile acestor electrozi sunt date în tabelul 4.2.3.
Tab.4.2.3
Primul strat se va suda cu un electrod de=3.25 mm iar următoarele straturi se vor utiliza electrozi de=4 mm.
În funcție de diametrul electrodului, curentul de sudare va fi:
Ie=5de(de+5)=5d2e+25de (4.4)
Rezultă pentru stratul I (de=3.25 mm) Is=150 A iar pentru celelalte straturi (de=4 mm) Is=180 A.
Se va suda în curent continuu cu polaritate inversă; înainte de utilizare, electrozii având înveliș bazic, se vor calcina la t0=250-3000C. Tensiunea arcului va fi Ua = min 50V.
4.2.5.4. Sudarea automată sub strat de flux
Sudarea automată sub strat de flux este mai pretențioasă, putându-se executa numai în poziție orizontală pe perna de flux.
Pentru susținerea băii de fflux și de metal topit se utilizează placa (inel segmentat) din cupru, susținut din interior cu un dispozitiv de centrare al conductelor sau se sudează în prealabil rădăcina rostului prin procedeul electric, manual, cu electrozi înveliți.
Datorită pătrunderii bune, sudura se poate executa din două treceri pentru un diametru al sârmei de sudare de=3mm. Se va utiliza un flux de tipul FB-10 STAS 9477/1-73 cu următoarea compoziție chimică (tab.4.2.4.).
Tab.4.2.4.
Corespunzător metalului de bază care se sudează și fluxurilor utilizate, se va folosi sârmă de sudare tip S12M2, STAS 1126-76 asigurând următoarele caracteristici ale metalului depus (tab.4.2.5.).
Tab.4.2.5.
Regimul de sudare recomandat are parametrii precizați în tabelul 4.2.6.
Tab.4.2.6.
Fig.4.9. Poziția corectă a sârmei electrod la sudarea circulară prin procedeul SAF
4.2.5.5. Executarea cordonului de sudură
Cordoanele de sudură se excută fie în întregime de către un singur sudor, fie de mai mulți sudori simultan sau pe rând. Totdeauna se va avea grijă ca primul strat de sudură să fie executat de sudorii cei mai calificați. Pentru toate cazurile prezente se va asigura un decalaj de 150…200 mm între începutul și sfârșitul precedent, iar la începutul unui strat și sfârșitul aceluiași strat, se vor petrece pe o porțiune de aproximativ 25-35 mm.
Fig.4.10. Sudarea sectoarelor AB și CD simultan de către doi sudori
Rotirea țevii cu 900
Sudarea sectoarelor DA și CB de către doi sudori
Fig.4.11.
Stratul I
Sudarea sectoarelor AB și CD Se rotește cu 900 Sudarea sectoarelor DA și CB
Sudarea stratului al II-lea
Sudarea stratului al III- lea. Se rotește țeava cu 180o Stratul al IV-lea. Se rotește țeava cu 180o
Fig.4.12. Cordon de sudură realizat în patru straturi suprapuse executate manual sau cu arc electric de către doi sudori ce lucrează simultan la fiecare strat în parte
Stratul I
Faza I Faza a II-a
Sudarea sectoarelor AB și CD Sudarea sectoarelor CB și AD
Stratul al IV-lea
Sudarea celorlalte straturi
Fig.4.13.
Schemele de mișcare a electrodului folosite în practică, pentru cazul utilizării electrozilor cu înveliș bazic, sunt: a) cu o ușoară pendulare la sudura fără niplu (fig.4.14); b) fără pendularea electrodului la sudarea pe niplu.
Fig.4.14.
În funcție de lungimea de livrare a țevilor și de utilajele disponibile, pentru mărirea productivității se vor realiza tronsoane de conductă prin sudare la sol, prin rotirea țevilor, după care acestea vor fi coborâte în șanț și sudate la poziție.
4.2.6. Controlul îmbinărilor sudate
Se vor urmări: gradul de curățire al șanfrenului și al stratului de sudură, corecta centrare a țevilor, distanța corectă între capetele țevilor supuse sudării.
Supraînălțarea sudurii trebuie să fie de cca 2…3 mm, iar trecerea de la metalul de bază la cel de aport, să fie lină.
În afara controlului vizuală a sudurilor, se va efectua un control cu raze x sau , cu ultrasunete sau chiar cu lichide penetrante (lichidele penetrante dau informații numai asupra fisurilor din straturile superficiale ale cusăturii).
Controlul se va executa în proporție de 100%.
4.3. Operatii specifice la montarea conductelor
Lansarea tronsoanelor de conductă
Lansarea tronsoanelor de conductă în șant se face cu ajutorul unor lansatoare, schema dispunerii utilajelor în culoarul de lucru pentru introducerea conductei cu valorile distanțelor de lucru ce trebuie asigurate sunt date în figura 4.15.
Culoar de lucru pentru 350<De≤600
Fig. 4.15. Culoarul de lucru pentru introducerea țevilor
conductei cu 350< De<600mm
Lansarea conductei în șant și pozarea acesteia sunt date în figura 4.16., respective 4.17. Poziționarea ei trebuie să se facă pe mijlocul șanțului, astfel încât capetele tronsoanelor de țeavă să se îmbine perfect pentru a se putea realiza sudurile “la poziție”.
Figura 4.16. Lansarea conductelor
Figura 4.17. Pozarea conductă
4.3.2. Traversarea obstacolelor
În porțiunile de traseu în aliniament, montate în zonele bălțite, rezolvarea constructivă a pozării și elementele de calcul specifice sunt deosebite de porțiunile de traseu normale.Caracteristica definitorie a acestor porțiuni de traseu este instabilitatea lor și tendința de a fi deplasate după locație, pe principiul plutirii generat de legea lui Arhimede.
Tendința de a se deplasa de pe locație se observă în cazul conductelor de gaze în perioada de funcționare, cu aceeași intensitate.
În calculele ce se efectuează se acceptă în mod teoretic cazul conductelor goale când diferența dintre forța portantă hidrostatică și forțele masice are valoarea maximă. Pentru preîntâmpinarea deplasării după locație, conductele se asigură pe aceste zone în funcție de condițiile specifice ale terenului băltit, în următoarele variante:
în zona băltită cu apă permanentă (lacuri, bălți)sau periodică prin lestare cu contragreutăți din beton armat sau fontă, alternativ prin ancoraj
în zone băltite cu ape periodice, prin lestare sau ancoraje
în zone băltite cu pământuri mâloase, prin burare cu pământuri minerale.
După felul cum se efectuează îngreunarea conductelor, se deosebesc două feluri de lestare:
lestare continuă, în care greutatea suplimentară se aplică sub forma unei cămăși continue din beton peste conducta izolată anticoroziv
lestare discontinuă, în care greutatea suplimentară se aplică sub forma unei cămăși discontinue din prefabricate din beton sau fontă peste conducta izolată anticoroziv și protejată cu șipci.
Lestarea continuă față de cea discontinuă prezintă următoarele avantaje:
asigură o protecție continuă și uniformă a conductei și a izolației împotriva șocurilor mecanice ce pot apărea atât la montaj cât și la exploatare.
prin dispunerea uniformă a greutății se pretează bine la toate metodele de montaj și deplasările pe role pe planuri înclinate sau pe fundul albiei se efectuează mai ușor.
se comportă mai bine în cazul unor modificări ale albiei.
prin lesare continua cu lesturi de beton armat se va folosi în general la lucrări ce reclamă o execuție rapidă, la intervenții și subtraversări mai mici unde se poate asigura accesul nemijlocit până la locul de montaj al utilajului de lansare.
Lucrările de subtraversare de drumuri și căi ferate se execută prin trei metode în funcție de condiții și dotarea cu utilaje:
subtrasarea prin tunelul săpat manual cu introducerea concomitentă a tubului protector prin împingerea mecanică a acestuia în tunel pe măsura săpării tunelului
subtraversarea prin șanț deschis peste drumuri neasfaltate de mică importanță sau pentru cazuri extreme când nu este posibilă săparea unui tunel (teren stâncos, infiltrații apă, etc)
tubul protector al subtraversării trebuie să aibă diametrul mai mare decât al conductei cu 150…200 mm conform M.M.P.G.-N.I.D.3277-68.
În cazul în care acest lucru nu se poate, se va cere derogarea proiectului.
Tubul protector este de regulă din oțel, dar pentru subtraversări în șanț deschis poate fi și din beton armat și centrifugat sau precomprimat (STAS 6315-65 sau STAS 7039-64) îmbinate prin cep și mufă cu inel de cauciuc.
La execuția lucrărilor se va acorda o atenție deosebită depistării evntualelor cabluri subterane ce trec prin zona subtraversării pentru a lua măsurile de protecție ale acestuia.
La alegerea soluției de subtraversare se vor avea în vedere caracteristicile mașinii de forare, categoria terenului, felul căii de comunicație.
La capetele tubului se montează în cămine speciale vanele de secționare ce permit separația tronsonului de dedesubtul căii de comunicație fără a opri circulația de deasupra.
Pentru a efectua reparații fără a întrerupe transportul conducta se dublează montând sub drum două țevi paralele, așezate în tuburi protectoare separate, cu legături ce permit folosirea ambelor căi.
4.3.3. Asamblarea tronsoanelor
Asamblarea tronsoanelor de țeavă se execută cu respectarea prescripțiilor prezentate în subcapitolul 4.2.
4.3.4. Umplerea și compactarea șanțului
Umplerea și compactarea șanțului se realizează după terminarea tuturor operațiilor de introducere a țevilor; umplerea profilelor de șanț se execută mecanizat sau manual. După acoperirea șanțului se reface stratul de sol fertil care se ară și se fertilizează pentru a fi redat agriculturii.
CAPITOLUL 5
RECOMANDĂRI PRIVIND REALIZAREA PROBEI
DE PRESIUNE A ȚEVILOR ȘI A CONDUCTEI
Încercarea/verificarea la presiune interioară a țevilor din oțel destinate conductelor pentru transportul produselor petroliere lichide și gazelor naturale trebuie realizată în condițiile prescrise în standardele [6,7], presiunea de încercare pp fiind dată de formula:
(5.1)
în care: De este diametrul exterior al țevilor, s este grosimea peretelui țevilor,
este denumit raportul dimensiunilor standard ale țevilor (Standard Dimensional Ratio),
Rt0,5 reprezintă limita de extensie convențională (sau limita de curgere convențională) minimă specificată a oțelului din care sunt confecționate țevile,
kp definește fracțiunea din Rt0,5 pe care trebuie să o atingă tensiunile circumferențiale din țevi în timpul încercării, valorile acestui parametru fiind redate în tabelul 5.1.1.
Tabelul 5.1.1.
Valorile presiunii de încercare pp date de (5.1) sunt egale cu presiunile ppc prevazute de standarde pentru proba de presiune a conductelor.
ppc=ksppc max, (5.2)
în care: ksp este coeficientul de suprapresiune, care are valoarea ksp=1,2 pentru conductele încadrate în clasa de locație II (cu traseele în zone nelocuite, la distanțe mari de localităti, ușor accesibile și cu condiții normale de teren) și ksp=1,4 pentru conductele încadrate în clasa de locație I ( cu traseele în vecinatatea unor obiective – civile sau industriale – sau accesibile cu dificultate sau cu condiții grele de teren), pc max – presiunea maximă de exploatare a conductei determinată cu formula 5.3.
(5.3)
în care φ este coeficientul de rezistență al îmbinărilor sudate ale conductei, φ Є {0,7; 0,8; 0,9}, iar cs este coeficientul de siguranță adoptat la proiectare, care poate avea valorile : cs=1,67 pentru conductele cu clasa de locație ІІ, cs=2,00 penru conductele cu clasa de locație І si cs=3,00 pentru conductele cu condiții de traseu speciale (situate foarte aproape de obiective civile sau industriale sau de linii electrice aeriene, amplasate în văi înguste sau în terenuri instabile etc.).
Prin combinarea relațiilor (5.2) si (5.3) rezultă că presiunea de probare a conductelor pentru transportul gazelor naturale este :
(5.4)
Analizand datele din tabelul 5.1.2 , rezultă că și ca urmare, formula (5.1.) conduce la valori ale pp superioare celor prescrise în [7] pentru proba de presiune a conductelor.
Tabelul 5.1.2
Marea majoritate a conductelor din sisteme naționale pentru transportul produselor petroliere lichide și a gazelor naturale au Deє [406,4 mm; 1067mm] și s є[4mm; 10mm] și au tubulaturile realizate din oțeluri cu clasa de rezistență mecanică corespunzatoare unor valori standard Rt0,5є[245 N/mm2; 360 N/mm2], a rezultat prin aplicarea formulei de calcul (5.1), că echipamentul pentru efectuarea încercarii/verificării la presiune interioară a țevilor din oțel destinate acestor conducte trebuie să asigure realizarea unor presiuni pp≤ 10Mpa.
Echipamentul pentru încercarea la presiune interioara a țevilor poate avea multiple îmbunatățiri: verificarea calității țevilor după fabricare, recepționarea țevilor de către un beneficiar(în condițiile logistice ale unei baze tubulare sau de șantier) ,etc. Acestea trebuie să îndeplinească o serie de condiții ca:
închiderea trebuie să fie perfect etansă și să se realizeze rapid;
închiderea trebuie să se poată realiza chiar dacă capetele țevii au abateri dimensionale și de formă importante;
suprafețele disponibile pentru amplasarea elementelor de etanșare ale sistemului de închidere pot avea calitate necorespunzătoare (rugozitate mare, ondulații etc.)
CAPITOLUL 6
STUDIUL METODELOR ȘI PROCEDEELOR TEHNOLOGICE PRIVIND DEBITAREA,PRELUCRAREA MARGINILOR, IZOLAREA, CURĂȚAREA ȘI RECONDIȚIONAREA TUBULATURII CONDUCTEI
6.1. Tehnologii de debitare și de prelucrare a capetelor țevilor
recuperate din conductele dezafectate
Procedeul de debitare cu flacără oxiacetilenică, deși ușor de aplicat, prezintă dezavantajul obținerii unei slabe calități a țevilor în zona influențată de tăiere, corelată cu un control neriguros al traseului de debitare (de multe ori punctul de început al tăieturii nu coincide cu punctul de sfârșit), ceea ce conduce la pierderi semnificative de material tubular. In plus, dacă se dorește creșterea productivității și micșorarea costurilor operațiilor de recondiționare a țevilor recuperate din conductele dezafectate este necesar ca, concomitent cu debitarea lor la lungime, cu tăieturi circulare, perpendiculare pe axa longitudinală a țevilor, să se realizeze și prelucrarea marginilor (șanfrenarea) în vederea sudării.
Debitarea și prelucrarea marginilor țevilor se execută în prezent cu dispozitive de tipul celor prezentate în continuare.
6.1.1. Tehnologiile de debitare și șanfrenare a
țevilor dezvoltate de firma GEORG FISCHER
Firma Georg Fischer oferă o gamă proprie, unică, de mașini pentru prelucrarea țevilor metalice, în vederea îmbinării prin sudare, diameterele țevilor prelucrate situându-se în domeniul 6 mm … 325 mm.
Operațiile de debitat și șanfrenat țevi reprezintă o parte importantă a volumului de manoperă necesitat de montajul de tubulatură metalică și, de regulă, pesupun dotarea cu echipamente fixe și de gabarit mare, specializate pentru fiecare din aceste operații. In figura 6.1 se prezintă formele și dimensiunile uzuale de prelucrare a capetelor țevilor în vederea sudării.
Fig.6.1. Formele si dimensiunile prelucrarii capetelor tevilor pentru conducte
Debitarea și șanfrenarea în condiții performante de precizie, reproductibilitate și consum de timp reprezintă doar o parte din atuurile dispozitivelor promovate de firma GEORG FISCHER; în figura 6.2 se prezintă dispozitivul de tip RA, al cărui principiu de funcționare este „tăierea planetară“, respectiv rotirea elementului activ de tăiere în jurul țevii fixe, așa cum rezultă și din figura 6.3. Acest procedeu, împreună cu concepția mașinii și a discurilor de tăiere, asigură realizarea de tăieturi rectangulare pe axa longitudinală a țevilor, lipsa bavurilor și eliminarea încalzirii țevilor. Dispozitivele de tip RA sunt disponibile în 5 tipodimensiuni, acoperind un
domeniu al diametrelor exterioare ale țevilor cuprins între 6 mm și 325 mm.
Grosimile maxime ale peretelui țevii variază între 5,5 mm, pentru mașina RA 2 și 10 mm, pentru mașinile RA 6, RA 8 și RA 12.
Dispozitivele pot fi livrate fie cu acționare electrică, cu motor de 1,6 kW la tensiunea de 230 V, fie cu acționare pneumatică.
Pentru dispozitivele cu acționare electrică este posibilă reglarea turației, în funcție de materialul și grosimea peretelui țevii.
Fig. 6.2. Dispozitivul de tip RA pentru Fig. 6.3. Detaliu de tăiere a țevilor cu
debitat și prelucrat capetele țevilor dispozitivul de tip RA
Pentru mașinile RA 6 – RA 12 există opțiunea livrării cu modul automat de avans AVM, fapt ce elimină efortul uman prelungit și asigură o viteză de tăiere, cu efect direct și pozitiv asupra duratei de viață a elementelor active.
Gama discurilor de tăiere și frezelor de șanfrenat este completă, pentru oțel carbon, oțel aliat sau înalt aliat, precum și profilele de șanfren uzuale.Mai mult decât atât, este posibilă realizarea debitării și șanfrenării într-o singură operație, pentru țevi cu grosimea de perete până la 7 mm.
Faptul că mașinile RA pot fi utilizate atât în atelier cât și pe șantier, iar cele cu acționare pneumatică chiar în mediu cu risc de explozie, reprezintă un avantaj în plus pentru tehnologia prezentată.
Cea mai nouă realizare a firmei Georg Fischer în domeniul prelucrării țevilor metalice este dispozitivul de tăiat țevi SCORP 220, prezentat în figura 6.4.
Fig. 6.4. Dispozitivul pentru debitat și prelucrat
capetele țevilor SCORP 220
Conceput pentru țevi din oțeluricarbon și slab aliate, fonte, oțeluri inoxidabile, cupru, aluminiu și toate materialele plastice, cu diametrul exterior cuprins între 20 și 220 mm, dispozitivul SCORP 220 asigură o taiere în unghi drept, rapidă și fără bavuri, eliminând necesitatea prelucrării ulterioare a tăieturilor.
Grosimea maximă a peretelui țevii este de 8 mm pentru oțel și fontă și 12 mm pentru materiale plastice.
Argumentele enumerate deschid pentru dispozitivul SCORP 220 un câmp foarte larg de aplicații printre care se poate include și folosirea lui la recuperarea țevilor din conductele dezagectate.
Ușurinta exploatării dispozitivului SCORP 220 și viteza ridicată de lucru îl pot impune ca soluție economică.
6.1.2. Tehnologiile PIPEMASTER de debitare și șanfrenare a țevilor
Dispozitivul portabil PIPEMASTER prezentat în figura 6.5. este destinat prelucrării țevilor din oțel cu diametrele exterioare în gama 150 … 1200 mm Acest dispozitiv este acționat de un motor hidraulic propriu, livrat împreună cu capul de debitat, alimentat de la o sursă hidraulică externă (v. fig. 6.5 b), ce se comandă și se livrează separat.
Debitarea și șanfrenarea se realizează prin rotirea capului de tăiere în jurul țevii supuse prelucrării, tehnologie ce permite aplicarea procedeului și în condiții de șantier.
Pentru tăierea țevilor se utilizează cuțite (freze) disc diamantate sau cu carbură de wolfram.
a:
b: c:
Fig.6.5. Dispozitivul portabil “PIPEMASTER” pentru debitat
si prelucrat capetele tevilor
dispozitivul in timpul debitarii tevii; b- sursa hidraulica; c- prelucrarea marginilor tevii
Procedeul asigură tăierea rectangulară (planul tăieturii perpendicular pe axa longitudinală a țevii), realizarea unor tăieturi fără bavuri și eliminarea încălzirii țevilor în cursul tăierii (cu implicații pozitive asupra menținerii nealterate a structurii materialului țevii și conservării caracteristicilor mecanice).
6.1.3. Tehnologiile Wachs GUILLOTINE PIPE SAW
pentru debitarea țevilor
Cele patru modele de dispozitive portabile pentru debitarea țevilor, denumite de producătorul lor „ghilotine portabile”, cu caracteristicile constructiv – funcționale prezentate în tabelul 6.1.1, pot realiza debitarea țevilor confecționate din orice material, având diametre cuprinse între 50 și 610 mm. Structura compactă a acestor dispozitive, sugestiv redată de imaginile din fig. 6.6, eficiența în operare și reglajul deosebit de simplu le recomandă spre a fi utilizate în operațiile de montare și întreținere efectuate asupra sistemelor de conducte destinate transportului gazelor și produselor petroliere și pentru realizarea operațiilor de debitare la recuperarea țevilor din conductele dezafectate.
Tabelul 6.1.1. Caracteristicile constructiv – funcționale ale dispozitivelor
pentru debitarea țevilor Wachs GUILLOTINE PIPE SAW
Timpul de instalare și pregătire pentru operarea în șantier cu aceste dispozitive este extrem de scurt (aproximativ 5 minute). Dispozitivele pot opera în șantier pe țevi aflate în poziție orizontală, verticală sau înclinată. Sistemul de prindere în V realizează poziționarea corectă și fixarea dispozitivului pe țeavă, astfel încât să se asigure perpendicularitatea suprafeței debitate față de axa longitudinală a țevii.
Debitarea țevilor cu ajutorul dispozitivelor Wachs GUILLOTINE PIPE SAW se realizează în timp scurt (de exemplu, o țeavă cu diametrul exterior de 16 in și grosimea de ½ in este tăiată în aproximativ 20 de minute), pentru manevrare fiind suficient un singur operator, așa cum se poate vedea în figura 6.7.
Înlocuirea cuțitelor acestor dispozitive de debitat este extrem de simplă. Există posibilitatea utilizării unor cuțite destinate operării sigure în prezența gazelor sau altor medii explozive.
Dispozitivele Wachs GUILLOTINE PIPE SAW combină construcția compactă și greutatea redusă, cu robustețea, fiabilitatea și ușurința în exploatare și întreținere.
Fig. 6.6 Dispozitivele portabile pentru Fig. 6.7. Operarea in santier cu dispozitivele
debitarea tevilor Wachs GUILLOTINE Wachs GUILLOTINE PIPE SAW
PIPE SAW
6.1.4. Tehnologia Wachs UTILITY-PIPE-CUTTER pentru debitarea țevilor
Dispozitivul Wachs UTILITY-PIPE-CUTTER a cărui schiță este prezentată în figura 6.8 a fost conceput pentru debitarea rapidă a țevilor din oțel la executarea lucrărilor de mentenanță corectivă a conductelor sau la extragerea țevilor din conductele dezafectate. Dispozitivul poate fi acționat hidraulic, pneumatic sau cu un motor cu ardere internă, iar răcirea zonei de lucru se face cu apă.
Un singur dispozitiv de debitat acoperă o gamă largă de dimensiuni de țevi (poate fi utilizat la debitarea țevilor cu diametre între 150 și 800 mm).
Principalele avantaje ale utilizării dispozitivului sunt: viteza mare de operare (aproximativ 1 minut pentru debitarea pe adâncimea de 1 in din diametrul țevii), durabilitatea ridicată a sculelor de tăiere (freze diamantate), montarea rapidă (in aproximativ 5 minute) pe țeava care urmează a fi debitată (cu ajutorul unui lanț de strângere), operarea simplă a motorului de acționare și conducere automată a operației de tăiere, cu asigurarea unei viteze constante de debitare.
Fig 6.8 Dispozitivul portabil pentru debitarea tevilor cu diametre mari
prin procedeul UTILITY – PIPI- CUTTER
6.1.5. Tehnologia Wachs TRAV-L-CUTTER pentru debitarea
și șanfrenarea țevilor
Dispozitivul portabil Trav-L-Cutter de la firma WACHS este destinat debitării și prelucrării capetelor țevilor din oțeluri carbon, slab aliate sau aliate (concomitent cu debitarea sau după debitare), având diametre între 150 mm și 1800 mm. Schema de operare a dispozitivului este prezentată în figura 6.9 a, iar fotografia dispozitivului fabricat de firma WACHS este prezentată în figura 6.9 b; detalii ale sculei de tăiere sunt prezentate în figura 6.10 a, iar detalii ale prinderii dispozitivului pe țeava supusă debitării sunt redate în figura 6.10 b. Modul de operare în șantier cu astfel de dispozitive este ilustrat în figura 6.11.
6.9. Dispozitiv portabil de debitat prin procedeul TRAV-L-CUTTER
a − schema de operare cu dispozitivul ; b – dispozitivul pentru debitarea țevilor cu diametre mari
Fig. 6.10. Detalii ale dispozitivului TRAV-L-CUTTER în timpul operării:
a – detaliu al sculei de lucru; b – detaliu al prinderi pe țeava supusă debitării
Dispozitivul Trav-L-Cutter poate fi acționat hidraulic sau pneumatic, operând cu succes în condiții de șantier pe țevi poziționate orizontal sau vertical. Dispozitivul este conceput pentru a funcționa în prezența mediilor explozive sau corosive și poate fi utilizat la debitarea sub apă, debitarea realizându-se din una sau mai multe treceri, în funcție de grosimea țevii. Viteza de tăiere depinde de grosimea țevii, situându-se în jurul valorii de 1 minut pentru debitarea pe adâncimea de 1 in din diametrul țevii.
Fig. 6.11. Operarea în șantier cu dispozitivul de debitat portabil
Wachs TRAV-L-CUTTER
Dispozitivul TRAV-L-CUTTER poate opera cu freze profilate, care să asigure, concomitent cu debitarea, șanfrenarea marginilor țevii în concordanță cu configurația rostului pentru sudarea cap la cap a țevilor la realizarea conductelor.
Procedeele tehnologice de debitare a țevilor și de prelucrare (șanfrenare) a capetelor acestora în vederea sudării prezentate reprezintă numai o parte din realizările tehnice actuale din acest domeniu. Performanțele tehnice deosebite și productivitatea ridicată asigurată de aceste tehnologii le recomandă pentru utilizarea la debitarea și prelucrarea țevilor pentru conducte, singurul obstacol în calea extinderii folosirii lor fiind în prezent costul relativ ridicat al dispozitivelor și sculelor de lucru. Totuși, folosirea în șantier a unor astfel de dispozitive nu este întotdeauna o soluție pertinentă, principalele argumente care susțin această opinie fiind următoarele:
• țevile conductelor dezafectate sunt izolate la exterior, iar stratul de izolație (cu diverse grade de deteriorare, funcție de durata de exploatare a conductei) împiedică poziționarea corectă și funcționarea precisă a dispozitivelor;
• îmbinările sudate (longitudinale sau elicoidale) ale țevilor sudate, cu
supraînălțările nepolizate, pot, de asemenea, împiedica poziționarea corectă și funcționarea precisă a dispozitivelor;
• operarea cu aceste dispozitive implică spații mai mari de manevră decât cele necesare la debitarea cu flacără de gaze și oxigen, necesitând dimensiuni mai mari ale gropilor de poziție.
Folosirea în bazele tubulare a acestor tehnologii este, de asemenea, puțin extinsă, principala cauză fiind costul ridicat al dispozitivelor. S-a constatat că debitarea și prelucrarea marginilor țevilor în bazele tubulare se poate face în condiții calitative foarte bune pe strunguri, prevăzute cu dispozitive adecvate (de tipul unor linete de urmărire) pentru susținerea și manevrarea țevilor.
6.2. Studiul privind procedeele de refacere a acoperirii anticorozive
a tevilor calificate pentru reutilizare
6.2.1. Aspecte privind izolarea tevilor cu benzi autoadezive
Conductele metalice aflate în funcționare în România, care au fost puse în operă în urmă cu 20…25 ani sau chiar mai mult, au beneficiat de protecție anticorosivă pe bază de bitum, aplicabilă la cald, cu posibilități de realizare atât în uzină cât și în șantier. Tehnologia de depunere a bitumului era una clasică și destul de dificil de aplicat. Straturile depuse aveau grosime variabilă și în timp deveneau casante, oferind condiții favorabile dezvoltării atacului corosiv.
În ultimii ani, pe plan mondial, în domeniul izolării anticorosive a conductelor metalice pentru transportul gazelor au apărut noi materiale cu performanțe care corespund celor mai sofisticate condiții de montaj și exploatare.
In aproape toate cazurile izolarea tradițională la cald cu bitum a fost înlocuită cu izolarea la rece cu benzi autoadezive. In cele ce urmează se vor prezenta câteva aspecte generale legate de tehnologia realizării protecției anticorosive prin acest procedeu.
Conform SR 7335/3-97, acoperirea la rece a conductelor cu benzi izolante corespunde sistemului AR compus din:
grund sau adeziv, specific benzii folosite;
mastic pentru netezirea suprafețelor ce urmează a se izola cu benzi ;
bandă din material de izolare;
bandă pentru protecția mecanică exterioară.
Benzile din materiale sintetice trebuie să fie impermeabile la apă, să reziste la acțiunea microorganismelor din sol, iar rigiditatea lor dielectrică ridicată să se mențină un timp îndelungat. Folosind benzi de calitate se poate ajunge la dublarea duratei de protecție a conductei.
Acest sistem de protecție are avantajul asigurării unei productivități ridicate la aplicarea pe conducte în fir continuu, chiar în condiții de șantier. Acest aspect prezintă importanță și mai mare în cazul utilizării țevilor recuperate deoarece se pot elabora tehnologii de montare a conductelor care să prevadă executarea operației de acoperire în șantier, în faza în care țeava a promovat toate etapele de calificare arătate în capitolele anterioare.
Capacitatea de protecție prin înfășurarea benzilor suprapuse parțial, este dependentă de felul cum se îmbină între ele spirele alăturate. Existența în zona de suprapunere a unor mici rosturi ca urmare a strângerii insuficiente sau a lipsei adezivului, fac posibilă pătrunderea capilară a umidității către materialul țevii.
Principalele caracteristici care se au în vedere la alegerea materialului benzii sunt: rezistența la tracțiune, alungirea la rupere, alungirea remanentă, duritatea Shore, rezistența la penetrația unui corp dur, flexibilitatea în intervalul de temperaturi –20 ≤ t ≤ 40 0C, capacitatea de absorbție a apei, rezistența la contactul cu produsele agresive din sol, rezistența la acțiunea microorganismelor, a rozătoarelor și a rădăcinilor plantelor.
Pentru protecția exterioară a conductelor se utilizează frecvent benzi dinmase plastice pe bază de poliizobutilenă, butil-cauciuc, PVC, polietilenă, polipropilenă. Acestea au grosimi de 1 – 4,5 mm și lățimi ce pot ajunge la 1000 mm.
Alegerea materialelor pentru acoperire se face pe baza cunoașterii următorilor factori: temperatura la care trebuie aplicată înfășurarea (în orice situație trebuie ca taplic > 5oC, domeniul temperaturilor de lucru ale conductei pe durata de exploatare, prezența unor medii chimic active ( în special produse petroliere) care pot produce degradarea chiar parțială a materialelor din componența stratului de acoperire.
Unele dintre caracteristicile materialelor din care se execută benzile de înfășurare sunt prezentate în tabelul 6.2.1.
Dintre materialele menționate, cea mai folosită pentru protecția conductelor îngropate este polietilena. Aceasta se poate prezenta ca bandă sau ca țesătură și cele mai importante caracteristici ale izolației sunt redate în tabelul 6.2.2. Aplicarea benzilor se poate face manual sau mecanizat sub tensiune constantă, cu o suprapunere de 25 mm sau 1/2 din lățimea benzii. Atât la aplicarea manuală, cât și mecanizată, indiferent de gradul de suprapunere, tensiunea de întindere nu trebuie să depășească 1/3 din rezistența la rupere a benzii, iar după înfășurare, reducerea lățimii benzii nu trebuie să fie mai mare de 0,5 %.
La exterior se aplică o bandă de protecție mecanică. Aceasta este mai rigidă, drept pentru care este necesară o tensiune mai mare la înfășurare. Pentru izolațiile supraterane, benzile de protecție mecanică sunt realizate din materiale rezistente la razele ultraviolete.
Grosimea totală a înfășurării depinde de grosimile benzilor și de gradul de acoperire adoptat și se stabilește în funcție de gradul de izolare ce trebuie asigurat. Benzile anticoroziune ce formează primul strat de izolare, au grosimi totale de 0,5 – 1 mm, iar cele de protecție mecanică, de 0,25 – 0,5 mm. Lățimea benzilor, în cea mai mare parte variază între 50 și 200 mm.
Tabelul 6.2.1.Caracteristicile minime ale unor materiale utilizate la realizarea benzilor izolatoare
Tabelul 6.2.2. Caracteristicile principale ale benzilor din polietilenă
In cele ce urmează se prezintă caracteristicile câtorva tipuri comerciale de sisteme de izolare cu benzi autoadezive existente în momentul actual pe piață.
6.2.2. Sistemul „GAZ BAND” de protecție anticorizivă a țevilor
6.2.2.1. Caracteristicile și componentele sistemului
În România nu a existat până acum un producător de sisteme de protecție anticorosivă cu benzi autoadezive aplicabile la rece; sistemul a fost utilizat sporadic încă de acum 15… 20 ani cu benzi produse de companii străine.
Firma PRO AUTO INDUSTRIES S.A. a inceput să producă benzile autoadezive pentru sistemul de protecție anticorosivă a țevilor brevetat la noi sub denumirea coercială „GAZBAND”.
Sistemul GAZBAND prezintă următoarele caracteristici:
este nepoluant;
este ușor aplicabil (manual sau mecanizat) atât în șantier cât și în stațiile de izolare;
are o rezistență deosebită la medii și soluri chimic agresive;
este rezistent la biodegradare;
are siguranță în exploatare;
are durată de viață ridicată (pe baza testelor de îmbătrânire accelerată efectuate se estimează o durată de viața la conductele îngropate de peste 40 de ani);
are o aderență la materialul tubular mult superioară altor izolații;
prezintă rezistență electrică foarte mare.
Alegerea tipului de izolație anticorosivă se face prin studierea caracteristicilor mediului în care urmează a fi montată conducta (grad de agresivitate a solului, structuri vecine, gradient de temperatură pe durata unui an etc.) precum și în funcție de caracteristicile dimensionale ale țevilor. În tabelul 6.2.3. se prezintă câteva criterii legate de condițiile de exploatare țpe baza cărora se pot alege tipurile de izolație din sistemul GAZBAND, iar în tabelul 6.2.4 detalierea în funcție de diametrul țevii.
Pentru aprecierea comportării în exploatare în tabelele 6.2.5. și 6.2.6 se prezintă rezultatele testărilor privind caracteristicile mai importante ale sistemului în comparație cu valorile cerute de standardele în domeniu.
Tabelul 6.2.3. Criterii de alegere a tipului de izolație anticorosivă pentru conducte îngropate tip GAZ BAND
Tabelul 6.2.4. Criterii de alegere a tipului de izolație
Tabelul 6.2.5. Comportarea sistemelor de protecție tip GAZ BAND în medii agresive
Tabelul 6.2.6. Performanțe ale sistemelor tip GAZ BAND
Sistemele de protecție anticorosivă GAZ-BAND se recomandă pentru acoperirea conductelor metalice subterane destinate transportului gazelor naturale, atât în conditii de fabrică (la producătorul de țeavă sau în statii special amenajate) cât și în șantier, inclusiv pe conducte în funcțiune, asa cum se observa din figura 6.12.
Caracteristicile și condițiile de utilizare ale materialelor (grund, mastic și bandă autoadezivă sunt prezentate în continuare.
Grundul servește ca strat de aderență pentru aplicarea benzilor autoadezive tip GAZBAND pe suprafețele conductelor metalice și ca prim strat de protecție anticorosivă. Se prezintă sub formă lichidă, fiind un amestec de elastomeri și rășini în solvenți. Grundul se procură și se pastreaza în vase închise marcate cu tipul produsului, data fabricației și data limită de utilizare (termenul de valabilitate).
Tipul de grund utilizat este Grund 2002 care se prezintă sub formă unei soluții vâscoase de consistență omogenă, de culoare maronie, cu miros specific de solvent. El este realizat dintr-un amestec de cauciuc termoplastic, rășini de aderență și solvenți adecvați. Grundul trebuie să fie lipsit de impurități mecanice sau aglomerari de materiale.
Grundul 2002 este destinat protecției țevilor metalice cât și liprii foliilor anticorosive pe suprafața acestora. Vâscozitatea și conținutul de substanță uscată ale acestui grund sunt prezentate în tabelul 6.2.7.
Tabelul 6.2.7. Caracteristici ale grundului 2002
Grundul se aplică la temperatura ambiantă, imediat după pregatirea suprafetei metalice a țevii, a cărei temperatură trebuie să fie în intervalul 10o…50 oC.
Masticul se utilizează la umplerea suprafețelor accentuat denivelate, pentru a putea aplica benzile de izolație în mod corect.
Sistemul GAZBAND utilizează masticul cu denumirea comercială Mastic T6/M care este un un amestec de elastomeri și rășini sintetice cu foarte bună rezistență la îmbătrânire, materiale de umplutură și plastifianți, având o compoziție care îl face compatibil cu benzile de izolație. Se prezintă sub formă semisolidă, are o plasticitate permanentă și o aderență foarte bună la suprafețele pe care se aplică. Este solubil în solvenți organici care pot fi utilizați la activarea suprafețelor pe care se aplică sau la îndepărtarea eventualelor surplusuri de material; câteva caracteristici fizice sunt prezentate în tabelul 6.2.8.
Masticul T6/M este destinat umplerii spațiilor libere între diverse îmbinări, uniformizarea suprafețelor neregulate precum și la izolarea și protecția anticorosivă a corpurilor cu geometrie neregulată.
Masticul se poate livra în două variante:
Tip 1 – sub formă de chit ambalat în bidoane de tablă de 5-20 l cu capac închis ermetic;
Tip 2 – sub formă de profile de dimensiuni adecvate utilizării, profile izolate cu folie antiaderentă.
Tabelul 6.2.8. Caracteristici fizico-mecanice ale masticului T6/M
Modul de aplicare a masticului T 6/M depinde de forma sub care se găsește și de tipul elementului care urmează a fi protejat, după cum urmează:
Pentru masticul sub formă de chit aplicarea se face cu ajutorul unui șpaclu de oțel sau material plastic rezistent și flexibil, nivelându-se în zona sudurilor cu 2-3 mm, peste grosimea maximă a sudurii. Conținutul redus de solvent nu implică timp de uscare și se poate aplica imediat bandă de protecție.
În cazul în care se protejeaza robineți, flanșe și alte corpuri cu geometrie neregulată se recomandă 2 straturi cu timp de uscare după primul strat de 20".
profilele de mastic sunt izolate cu folie antiaderentă care evită impurificarea sau lipirea acestora. Profilele se debitează la lungimi adecvate utilizării, se îndepartează folia de protecție și după montarea pe suprafața respectivă se presează cu o rolă antiaderentă (teflon, silicon) pentru o mulare perfectă pe geometria respectivă.
Benzile autoadezive constituie componenta de bază pentru realizarea izolațiilor exterioare la conductele metalice îngropate. Pe lângă rolul de realizare a protecției anticorosive propriu-zise a țevilor, ele au și rolul de realizare a protecției mecanice exterioară a izolației
Benzile autoadezive tip GBPM realizează atât protecția anticorosivă cât și protecția mecanică și sunt de construcție specială: un strat interior adezivat, care intră în contact cu suprafața metalică grunduită în prealabil (acest strat are rol exclusiv de protecție anticorosivă); un strat exterior cu rezistență mecanică ridicată, caserat (aplicat prin calandrare/presare) pe stratul precedent.
Banda de protecție anticorosivă stratificată cu bandă de protecție mecanică tip GBPM prezintă următoarele caracteristici de utilizare mai importante:
proprietăți anticorosive și dielectrice foarte bune;
rezistență mărită la șocuri mecanice;
capacitate de mulare foarte bună;
aderență bună;
rezistență excelentă la testul de desprindere catodică.
Structura stratificată a benzii este prezentată în figura 6.13 a, iar caracteristicile tehnice sunt prezentate în tabelul 6.2.9; aspectul conductei izolate cu acest tip de bandă este redat în figura 6.13 b.
Stratul de protecție anticorosivă este pe bază de elastomeri (EPDM, butilic), cu o foarte bună rezistență la îmbătrânire, materiale de umplutură, antioxidanți și rășini.
Stratul de protecție mecanică poate fi realizat din țesătură pe bază de poliester, fibră de sticlă sau polipropilenă sau din bandă de polipropilenă tip Typar SF. Typar SF este un material izotropic cu un modul înalt de elasticitate, o excelentă rezistență la microorganisme și medii chimice agresive, cât și o foarte bună rezistență la UV.
Folia antiaderentă poate fi din hârtie specială sau din filme polimerice de diferite compoziții, tratate antiaderent pe una sau ambele fețe și are rolul de a împiedica lipirea straturilor succesive de bandă adezivă când aceasta este stocată. Pe măsura aplicării benzii adezive pe conducta metalică folia antiaderentă este îndepărtată.
Stratul de protecție antisolară UV este pe bază de rășini termoplastice, materiale de umplutură, plastifianți, antioxidanți și antidegradanți.
Banda GBPM se recomandă pentru izolarea conductelor manual sau mecanizat și a rezervoarelor îngropate în soluri dure. Datorită elementului de rezistenta se aplică monostrat cu suprapunere de 50 % sau 1''.
Tabelul 6.2.9. Caracteristicile benzilor de protecție anticorosivă GBPM
6.2.2.2. Recomandări privind tehnologia GAZBAND
În funcție de locul aplicării izolației anticorosive (în stații de izolare sau în șantier), se impune parcurgerea anumitor etape așa cum se menționează în continuare.
A. PREGĂTIREA SUPRAFEȚELOR
Materialul tubular care urmează a fi izolat se consideră a fi fost verificat și acceptat în conformitate cu standardele specifice.
Operațiile de pregătire a suprafețelor se pot desfășura în două situații:
– izolarea țevilor în spații special amenajate (stații de izolare);
– izolarea în șantier
Pregătirea suprafețelor în stațiile de izolare. Înainte de aplicarea grundului, suprafața fiecărei țevi va fi curățată prin îndepărtarea umidității, a pământului, prafului, sărurilor, ruginei, a stratului de protecție anticorosivă temporară (fie aplicat de furnizorul de țeavă, fie aplicat în stațiile de izolare la capetele neizolate), a contaminanților organici și a altor corpuri străine ca bavuri, scorii, țunder.
Înainte de curățarea cupoanelor de țeavă, la ambele capete ale fiecărui cupon se vor fixa temporar capace pentru a împiedica pătruderea de corpuri străine în înterior. Acestea vor rămâne montate până la sudarea cupoanelor pe teren.
Umiditatea se îndepărtează printr-o încălzire ușoară cu 10-200C peste temperatura ambiantă. Se interzice activitatea de izolare când umiditatea atmosferică (măsurată cu higrometrul) este mai mare de 85% în spații acoperite sau mai mare de 75% în spații neacoperite și expuse la intemperii.
Praful, pământul și sărurile se îndepartează prin spălare cu apă sau prin ștergere cu lavete umectate în apă. Dacă temperatura mediului ambiant nu este suficientă pentru uscare, conducta se va incălzi ușor în conformitate cu cele prezentate în paragraful anterior.
Degresarea contaminanților organici se face prin ștergerea cu lavete umectate în solvenți organici (benzină de extracție) pentru materii organice, respectiv umectate în solutii alcaline (detergenți) pentru materii lavabile.
Dacă țevile metalice vin în baza de izolare protejate la suprafață cu un strat protector temporar (wash primer), acesta se înlătură cu solvenți adecvați, conform indicațiilor furnizorului de material tubular. Cand solventul recomandat de furnizor este ineficient sau nu se reușește îndepărtarea wash primerului se va face curățarea mecanizată.
Procedeele de pregătire a suprafeței în vederea aplicării izolațiilor în stațiile de izolare sunt:
curățarea mecanizată cu perii de sârmă;
curățarea locală cu perii de sârmă acționate electric sau pneumatic;
sablare cu nisip cuarțos, cu corindon sau cu metalice până la gradul de pregatire 2 – conform STAS 10166/1-77 revizuit 86.
Curățarea suprafețelor va fi urmată imediat de ștergere cu lavete uscate și apoi de curățare cu jet de aer comprimat curat, uscat, fără ulei.
Pregatirea suprafetelor supuse izolarii pe traseu. Materialul tubular lăsat neizolat și care urmează a fi izolat pe traseul conductei în dreptul sudurilor de întregire, al curbelor care nu au putut fi izolate în stațiile de izolare respectiv fitinguri și armături se consideră a fi fost verificat și acceptat conform standardelor specifice în vigoare.
Înaintea aplicării grundului suprafața neizolată va fi curațată prin îndepărtarea umidității, a pământului, a prafului, sărurilor, oxizilor, a stratului de protecție anticorosivă temporară aplicat în stațiile de izolare la capetele neizolate, a contaminanților organici și a altor corpuri străine.
Stratul de protecție anticorosiv temporar aplicat în stațiile de izolare la capetele neizolate se îndepărtează cu solvenți specifici indicați de furnizorul materialului. Dacă izolarea conductei în stații s-a făcut cu bitum acesta se îndepărtează cu toluen, white spirt, benzină de extracție.
Umiditatea se îndepărtează printr-o încălzire cu 10-200C peste temperatura ambiantă. Se interzice izolarea în condițiile în care umiditatea este peste 85%.
Praful, pământul și sărurile se îndepărtează prin spălare cu apă sau cu lavete umectate în apă. În cazul în care temperatura mediului nu este suficientă pentru uscare, conducta se va încălzi ușor.
Degresarea contaminanților organici se face prin ștergerea cu lavete umectate în solvenți organici (benzină de extracție) iar materiile lavabile se vor curăța cu lavete umectate în soluții alcaline.
Înlăturarea protecției temporare arse prin sudură, a scoriilor și a fluxului rămas din procesul de sudură se va face cu perii de sârmă acționate electric sau pneumatic fiind interzisă folosirea periilor acționate manual. Curățarea se face până la gradul S3 conform STAS 10166/1-77.
Dacă în stație conducta a fost izolată cu bitum sau polietilenă extrudată marginea izolației se șanfrenează sub un unghi care să permită o trecere lină între suprafața izolată și cea neizolată. Lățimea șanfrenului va fi de 40 mm. Surplusul de izolație rămas pe suprafața ce urmează a fi izolată se îndepărtează cu obiecte ascutite și cu solvenți.
B. APLICAREA IZOLAȚIEI
Aplicarea grundului. Imediat după pregătirea suprafetei metalice a țevii se aplică grundul la temperatura ambiantă, iar țeava nu va avea temperatura mai mica de 100C și mai mare de 500C. În funcție de umiditatea mediului ambiant (măsurată cu higrometrul), între momentul terminării pregătirii suprafeței metalice și momentul grunduirii este permis să treacă:
doua ore la umiditate intre 80-85%;
trei ore la umiditate intre 70-80%;
patru ore la umiditate sub 70%.
Nu se admite aplicarea grundului când umiditatea mediului depaseste 85%.
Înainte de aplicare este necesară amestecarea grundului. Pentru atingerea fluidității necesare pentru aplicare, grundul se diluează cu solvenții recomandați de furnizorii de materiale.
Grunduirea se face numai prin:
pulverizare fără aer comprimat (AIRLESS);
aplicare cu trafaletul;
aplicare cu pensulă sau cu dispozitive similare;
aplicare mecanizată.
Stratul de grund trebuie să fie uniform, fără denivelări sau lipsuri și fără incluziuni de aer sau praf. Grundul trebuie să penetreze toate micile neregularități ale suprafeței metalice, acordându-se atenție specială zonelor de sudură.
Datorită faptului că grundul este inflamabil, se vor lua măsuri împotriva aprinderii acestuia prin flacără directă sau prin scântei provenite de la echipamentul de lucru. Vasul în care grundul se păstrează va fi etanș. Nu se vor scoate din acesta decât cantitatea necesară și se va aplica imediat pentru evitarea evaporării componenților volatili.
Se consideră că, grundul este relativ uscat atunci când, la apăsare cu degetul:
este destul de moale ca să rămână amprenta pe grund;
este destul de tare ca să nu se lipească de deget.
Porțiunile de conductă cu proeminențe, cum ar fi cordoanele de sudură precum și accesoriile conductelor care au suprafețe neregulate (robineți, coturi cu rază mică de curbură, teuri, flanșe, racorduri etc.) vor fi umplute manual cu mastic.
Masticul permite aplicarea ulterioară a benzilor adezive fără să rămână incluziuni de aer între straturile de izolație.
Pentru nivelarea cordonului de sudură, pe toată lungimea sudurii se aplică de o parte și de alta a cordonului de sudură prin presare mastic. Presarea se va face cu o rolă din oțel.
Aplicarea benzilor autoadezive. Lungimile de țeavă grunduite și rămase neizolate pentru a doua zi vor fi activate ușor cu solvenți.
Pentru realizarea aderenței între adeziv și grund și pentr prevenirea contaminării suprefeței grunduite cu praf, particule purtate de vânt etc., prima înfășurare de bandă autoadezivă, pentru protecție anticorosivă, se aplică la temperatura ambiantă imediat după uscarea relativă a grundului.
Dispozitivele de înfășurare și întindere a benzii utilizate în stația de izolare vor fi obligatoriu mecanizate (acționate cu motor electric sau cu motor cu ardere internă). In figura 6.2.3 este prezentată schema de functionare și imaginea unui dispozitiv de aplicare a benzii. Pe șantier se admite și utilizarea de dispozitive acționate manual cu sisteme de reglare și control a tensiunii benzii la aplicare. Nu se admite aplicarea manuală a benzii.
Înfășurarea benzilor adezive se va executa cât mai uniform posibil, într-un strat continuu fără încrețituri sau incluziuni de aer. Folia antiadezivă existentă între spirele rolei de bandă va fi înlăturată pe măsură ce se aplica bandă adezivă. Este interzisă aplicarea benzii cu resturi de folie pe ea. Fixarea benzii pe conductă se va face pe generatoarea superioară.
Pe șantier, la înfășurarea benzii anticorosive se vor respecta următoarele condiții:
aplicarea benzii anticorosive se face prin spiralare cu suprapunerea proprie fiecărui sistem de izolație recomandat;
în aplicarea benzii la sudura de întregire a firului conductei se respectă prevederile de mai sus;
suprapunerea peste izolația existentă din stația de izolare trebuie să se execute pe o lungime de conductă de cel mult 150 mm.
Benzile se aplică elicoidal cu ajutorul unor dispozitive de derulare și întindere (v. fig. 6.13.), cu unghi de înfășurare reglabil, care să mențina tensiunea în bandă între 1/10 și 1/3 din forța de rupere a benzii la bandă tip GB și între 1/5 și 1/3 din forța de rupere la banda de protecție mecanică tip GBPM. Înfășurarea se face la rece, de preferință mecanizat, utilizând un dispozitiv capabil sa controleze tensionarea benzilor astfel încât să nu depășească o alungire de 5% a acestora la înfășurare. La aplicare este permisă o subțiere a benzii de maxim 10% din grosimea inițială.
La terminarea unei role, se face legatura între banda veche și cea nouă printr-o suprapunere minimă de 100 mm, prin presare manuală. Banda exterioară de protecție mecanică tip GBPM, fiind mai rigidă, va trebui sa fie înfășurată cu o tensiune de întindere între 1/5 și 1/3 din forța de rupere.
Spiralele de bandă trebuie să se suprapună lateral cel putin 25,4 mm margine peste margine.
În cazul în care izolația este aplicată fără protecție macanică și îngroparea conductelor are loc la mai mult de 20 de ore de momentul aplicării peste izolație se aplică o protecție antisolară (în special la țevile izolate și manevrate în lunile aprilie-octombrie), care să acopere suprafața expusă razelor solare până la îngroparea conductei. Protecția poate fi: folia de polietilenă, poliester sau hârtie siliconată (folie antiaderentă) rămasă după aplicarea benzii autoadezive sau o soluție pe bază de var cu următoarea compozitie pentru 100 l de soluție:
66 l de apă;
2 l de ulei de in;
30 Kg de var nestins;
2 Kg NaCl.
Soluția se aplică prin pensulare sau cu alte dispozitive adecvate și se va avea grijă ca, indiferent de soluția adoptată, aceasta să se mențină pe conductă.
In cazul existenței unor defecte de izolație acestea se pot repara respectând cele prezentate în continuare.
Se consideră defect de izolare la o țeavă, cupon sau conductă orice punct sau suprafață indiferent de mărimea ei care nu corespunde calitativ cerințelor.
Tot defect de izolație se consideră și orice punct sau suprafață în care, ca urmare a testărilor efectuate, starea inițială a izolației a fost modificată sau nu mai corespunde calitativ.
Pentru repararea defectelor de izolație, se utilizează aceleași materiale care au fost folosite la execuția izolației de bază și aplicate în aceleași condiții de calitate, la locul unde defectul a fost constatat.
Izolația țevilor, cupoanelor sau conductelor respinse în întregime ca urmare a controlului de calitate se repară astfel:
se îndepărtează în întregime izolația existentă de pe întreaga suprafață;
se pregătește suprafața, respectându-se condițiile specificate mai sus;
se reface izolația respectându-se condițiile specificate și asigurându-se tipul de izolație prevăzut inițial;
se verifică calitatea izolației refăcute;
este interzisă încălzirea țevii, cuponului sau conductei în vederea îndepărtării izolației defecte fără aprobarea supervizorului.
Repararea defectelor singulare se execută astfel:
Se taie izolația până la metal cu ajutorul unor scule ascuțite adecvate, decupându-se un dreptunghi care să cuprindă suprafața defectă (v. fig. 6.2.4).
Se taie marginile zonei decupate la un unghi de 150 față de axa conductei (șanfrenare). Lățimea șanfrenului nu va depăși 40 mm.
Se curăță suprafața metalică prin îndepărtarea umidității, pământului și corpurilor străine.
Se curăță de asemenea și zona de izolație din zona defectelor pe o distanță de cel puțin 150 mm de jur-împrejur. Se aplică cu pensula grundul atât pe suprafața pregatită a conductei cât și în afara acesteia, depășindu-se marginile șanfrenate ale dreptunghiului cu 150 mm de jur-împrejur.
În cazul în care șanfrenarea marginilor defecte nu asigură o trecere liniară de la exteriorul izolației existente înspre suprafața conductei, se nivelează zona defectă cu mastic. Masticul se pregătește și se aplică după ce grundul este relativ uscat.
Se aplică benzile autoadezive corespunzătoare tipului de izolație din zona de reparat. Mai întăi se aplică un petec de bandă astfel încât acesta să depășească marginile șanfrenului cu minim 20 mm. Banda se presează cu o rolă pentru eliminarea aerului și pentru a obține o așezare uniformă a benzii peste locul defect. Peste defect se aplică o înfășurare de bandă începând cu partea superioară a țevii (între ora 11 și ora 1). Benzile se aplică elicoidal, de jur-împrejurul conductei și pe o lungime de conductă suficientă pentru acoperirea completă a suprafeței de reparat, adică zona dreptunghiului plus cel puțin 150 mm în afara marginilor acestuia.
Se testează continuitatea izolației din zona reparată cu defectoscopul cu scântei (izotest).Toate reparațiile se execută în prezența supervizorului și se înregistrează în raportul de izolare.
C. MANIPULAREA, STOCAREA SI TRANSPORTUL TEVILOR
Manipularea. Manipularea țevilor înainte de izolare se face în așa fel încât să nu se producă deformări ale materialului tubular și ale suprafețelor acestuia.
Țevile având suprafața pregatită pentru aplicarea izolației se manipulează în incinta bazei de izolare în așa fel încât să fie evitată contaminarea suprafeței curățite. Se recomandă următoarele:
deplasarea prin suspendare în brațul macaralei prevazută cu dispozitive de prindere de la capetele cuponului;
deplasarea prin rostogolire pe rampe, țevile având sprijinire numai la capetele lor.
Țevile curățate ajunse în procesul de izolare vor fi suspendate și antrenate numai la capete pe toata durata izolării.
Deplasarea țevilor proaspăt izolate se face cu macarale prevăzute cu dispozitive adecvate de prindere de la capete. Se interzice utilizarea chingilor sau a altor metode de suspendare sau manipulare în această etapă.
Utilizarea chingilor este permisă numai după uscarea completă a straturilor aplicate, dar nu mai devreme de 24 de ore de la aplicare. Aceasta trebuie sa aibă lățimi de cel putin două ori diametrul conductei ce se manevrează (dacă acestea nu fac obiectul unei dimensionări) și vor fi confecționate numai din materiale textile sau cauciucate. Lățimea și tipul chingilor ce urmeaza a fi utilizate vor fi avizate de supervizor înainte de începerea lucrărilor.
Dacă deplasarea (manipularea) se face prin rostogolire pe capetele rămase neizolate, această operație trebuie aprobată de supervizor.
Stocarea. În stația de izolare, țevile izolate vor fi stocate pe rampe special amenajate. Sprijinirea țevilor pe suporții rampei se face numai pe capetele ramase neizolate pentru întregire prin sudură. Stocarea țevilor pe rampe se poate face țeavă lângă țeavă ( v. fig. 6.16 a), sau în stivă ( v. fig. 6.16 b), respectându-se următoarele condiții obligatorii:
în situația stocării țeavă lângă țeavă, distanța între generatoarele țevilor în punctele cele mai apropiate trebuie să fie de minimum 20 mm;
dacă stocarea se face în stivă, așezarea țevilor se face pe suporți special amenajați pentru ca izolația să nu fie deteriorată. Așezarea se face numai pe capetele rămase neizolate pentru sudare pe teren. Distanța între generatoarele țevilor în punctele cele mai apropiate, trebuie să fie de minimum 20 mm;
distanța între sol și stivă va fi de minim 100 mm. Solul pe care se stochează stiva va trebui să fie neted fără pietre sau alte corpuri străine. Este recomandabil ca solul să fie acoperit cu nisip în zona stivei;
acă țevile sunt sudate sub formă de dubleți atunci între capetele țevii vor fi utilizate minim două reazeme. Reazemele vor fi placate cu cauciuc moale. Aceste reazeme nu vor fi așezate direct pe țeava izolată;
metoda de stocare, lățimea suportului de sprijinire, natura suprafeței de contact se aprobă obligatoriu de către supervisor;
conducta izolată așezată pe marginea șantului pentru sudare în vederea lansării în șant va fi sprijinită pe saci umpluti cu nisip. Distanța dintre aceștia va fi aleasă funcție de lungimea și diametrul conductei astfel încât să nu vină în contact cu solul.
Transportul țevilor izolate de la baza de izolare la locul de montaj pe teren pentru realizarea conductei se face cu mijloace de transport special amenajate cu dispozitive care la așezarea țevilor să nu deterioreze izolația.
6.2.3. Sistemul “ALTENE" de protecție anticorozive a țevilor
Produsele cunoscute sub denumirea de ALTENE® sunt fabricate de firma ALTA din Milano și sunt destinate realizării a două tipuri de izolație: RP2 respectiv RP3. Tehnologia prezentată în continuare are ca scop realizarea izolațiilor anticorosive exterioare cu benzi autoadezive din polietilenă, aplicate la rece, cu mijloace mecanice sau manuale. Instrucțiunile prezentate în continuare se aplică în toate cazurile de izolare a țevilor din oțel cu ajutorul benzilor ALTENE.
A. PREGATIREA SUPRAFEȚEI METALICE A CONDUCTELOR
Pentru o bună aderență a materialelor de izolare la conductă, este necesară curățarea suprafeței exterioare a acesteia. Această curățare trebuie să indeplinească anumite condiții impuse cu strictețe, ea fiind principala operație ce garantează calitatea finală a izolației.
Conductele destinate reizolării trebuie curățate la exterior de izolația aplicată anterior. Pentru îndepărtarea acestei izolații se vor executa următoarele operații:
Se încălzește porțiunea destinată reizolării cu o torță cu butan, cu flacără mică, la o temperatură de 60-70 0C.
Se taie învelișul cu un cuțit și se îndepărtează prin rașchetare manuală sau mecanică. Se interzice utilizarea unor unelte ce ar putea duce la degradarea suprafeței metalice a conductei. În cazul dezizolării teurilor sau branșamentelor la conductă, la începutul conductei care intersectează traseul conductei de reizolat se va face de asemenea dezizolarea pe o lungime echivalentă cu un diametru de conductă, plus 100 mm de fiecare parte.
Suprafața curățată prin rașchetare se periază cu perii acționate mecanic sau electric sub un unghi de cca. 150 față de axa țevii. Operația se repetă cu diferite perii până la curățirea totală a suprafeței.
Suprafața se va spăla cu diluant (benzină ușoară sau white-spirt).
Conducta curățată de izolația veche se supune în continuare următoarelor operații:
Se investighează vizual suprafața exterioară a conductei pentru a se depista zonele corodate. După curățirea mecanică prin periere și sablare, peretele țevii se verifică cu un aparat de măsurare a grosimii acestuia. Dacă aceasta nu este sub grosimea calculată, se trece la reizolare iar dacă este sub grosimea minimă, pe aceste zone, în cazul conductelor mari se vor tăia petice, respectiv, în cazul conductelor mici zonele corodate se vor înlocui cu tronsoane de țeavă. Se va acorda o atenție deosebită la sudare astfel încât înălțimea cordonului de sudură să nu depășească cu mai mult de 2 mm suprafața exterioară a conductei. Eventualii stropi de sudură de pe suprafața țevii se vor îndepărta prin polizare.
Suprafața exterioară a conductei se va sabla asigurându-se un grad de curățare egal cu 2,5 conform ISO 8501/1. Se recomandă utilizarea sablării cu nisip, cu instalații mobile de sablare, având o capacitate cuprinsă între 50 și 240 de litri, folosindu-se nisip de râu uscat.
Suprafața sablată poate fi protejată imediat după această operație prin aplicarea grundului recomandat, după care se procedează la aplicarea benzilor conform metodelor prezentate în continuare. Dacă nu este posibilă izolarea în perioada imediat următoare și suprafața metalică rămâne expusă agenților atmosferici, înainte de aplicarea grundului se va proceda la curățirea cu mijloace chimice a petelor de oxizi apărute și degresarea suprafeței. Se interzice aplicarea grundului pe suprafețe metalice necorespunzător curățate, cu urme de grăsime sau umiditate. Pentru îndepărtarea umidității se pot utiliza torțe cu butan, după care conducta se șterge cu material textil uscat.
B. APLICAREA IZOLATIEI
Grundul poate fi aplicat prin pulverizare, cu roluri acționate mecanic sau manual cu pensula, în funcție de tipul acestuia. Grundurile ALTENE® sunt produse pe bază de toluen și cauciuc, aditivate, drept pentru care sunt foarte imflamabile. Aceasta impune ca atât la stocarea bidoanelor (butoaielor) cu grund cat și în timpul utilizării lor să se ia măsuri stricte pentru prevenirea apariției incendiilor.
Grundul recomandat curent pentru izolarea conductelor magistrale de către firma ALTA are indicativul P 27 și se aplică cu pensula. Straturile depuse pe suprafața metalică vor fi uniforme și fără spații libere, astfel încât să se asigure pătrunderea grundului în toate asperitățile suprafeței.
În cazul grunduirii unei suprafețe de conductă destinată reizolării la limita dintre suprafața curățată și izolația păstrată se va proceda la aplicarea grundului și peste izolația păstrată, pe o lungime de minim 150 mm. Cantitatea de grund aplicată este de aproximativ 0,10 l/m2.
Pentru a preveni murdărirea suprafeței grunduite cu praf sau diverse pulberi, banda autoadezivă trebuie aplicată când grundul este puțin lipicios la atingere, dar nu lasă materiale reziduale pe deget.
Grundul este furnizat în stare lichidă, în bidoane de 1 sau 5 galoane americane sau în butoaie de 50 de galoane americane (1 galon american = 3,785 litri). Pentru întrebuințarea mai ușoară, acesta ar trebui transferat în recipiente metalice cositorite, de unde să fie preluat cu pensula.
Se insistă ca înainte de aplicare să se verifice data de expirare înscrisă de producător pe recipientul original.
Masticul ALTENE este un chit pe bază de cauciuc și solvenți care se aplică pentru a netezi zonele neregulate și a mări razele de racordare. Scopul este ca între grund și primul strat de bandă să nu rămână zone cu aer care, ulterior, ar putea duce la degradarea benzilor. Este necesară aplicarea masticului în cazul protecției robinetelor și a flanșelor electroizolante precum și a branșamentelor și a altor conexiuni la conductă. Masticul se va aplica ori de cate ori este necesar, chiar și în ciclurile unde nu este expres indicată folosirea lui. Se va folosi acest mastic pentru toate zonele unde sunt dispuse teuri, branșamente la conductă, petice sudate, manșoane sau șarniere, flanșe sudate, robinete și alte elemente legate la țeavă.
Masticul este furnizat sub formă de role (35 mm × 2 m) având o greutate de 10 kg, între spirele cărora exista o bandă de separare. Aceasta bandă se va îndepărta numai inaintea aplicării efective.
Benzile autoadezive din polietilenă tip ALTENE® se aplică la rece, în urmatoarea structură:
Bandă de protecție interioară (anticorozivă); se aplică peste stratul de grund, gradul de suprapunere a marginilor de bandă fiind cuprins între 25 mm și 50% din lățimea benzii;
Bandă de protecție exterioară (protecție mecanică); se aplică peste banda interioară, suprapunerea realizându-se în aceleași condiții ca mai sus.
Pentru zonele speciale (branșamente, robinete, etc.) se utilizează tipuri de bandă de protecție adecvate, ce pot diferi de banda curent folosită pentru protecția anticorosivă la firul de conductă (au lungimi și lățimi mai mici).
Aplicarea benzilor autoadezive din polietilenă pe conducte se poate face atât în stații fixe (lăsându-se numai capetele de țeavă pentru a fi izolate în șantier), cât și direct la locul de montaj al conductei.
Aplicarea benzilor autoadezive pe țeavă se face cu mașini de înfășurat, așa cum se observă în figura 6.17. Mașinile de înfășurat se fabrică într-o gama diversă, atât din punct de vedere al diametrelor de conductă acoperite cât și din punctul de vedere al eficacității acestora. Se consideră ca o stație fixă de izolat, dotată cu o mașină corespunzătoare se justifică economic cu cât volumul de acoperiri realizate crește.
În cazul izolării la temperaturi scăzute se recomandă preîncălzirea rolelor la o temperatură de 35 40 0C prin ținerea lor într-o cameră încălzită timp de 8 ore înainte de aplicare. De asemenea se recomandă dotarea capetelor de desfășurare cu insuflare de aer cald, aceasta ducând la ușurarea aplicării precum și a unei înfășurări mai strânse pe țeavă, respectiv izolație.
Dotarea curentă din șantier presupune mașini de înfășurat acționate manual și/sau mecanic, adecvate diametrului conductei de izolat. Tipurile uzuale de mașini de înfășurat sunt: CWI, RWI și RWI/M.
Principala condiție pentru o aplicare corespunzătoare a primului strat de bandă constă în dispunerea acestuia peste un strat de grund (primer) curat și proaspăt aplicat, asigurându-se în același timp o forță de presare pe suprafața corespunzătoare tipului de bandă utilizată și caracteristicilor constructive ale mașinii.
Se vor avea în vedere următoarele:
Înfășurarea benzilor trebuie făcută astfel încât începutul și sfârșitul unei role (extremitățile benzii) să fie încheiate în partea de jos a conductei (generatoarea inferioară).
Pentru țevi cu diametrul nominal mai mare decat 200 mm se recomandă ca înfășurarea benzilor să fie facută pe cât posibil mecanizat.
Temperatura bobinelor de bandă, înainte de derularea acestora în vederea înfășurării, trebuie să fie de minimum 5 oC. În cazul în care temperatura benzilor se situează sub acest nivel, înainte de aplicare, bobinele de bandă vor fi ținute într-o incintă încălzită timp de câteva ore.
Indiferent de modul de aplicare (mecanizat sau manual) și de gradul de suprapunere adoptat, după înfășurare reducerea masurată (în proiecție orizontală) a lățimii de bandă nu trebuie să fie mai mare de 0,5%.
Grosimea totală a izolației depinde atât de grosimea benzii (care exprimată în miimi de țoli apare ca extensie a denumirii fiecărui tip de bandă), cât și de gradul de suprapunere adoptat. Prin suprapunere de 50% se realizeaza practic un strat dublu de bandă, ceea ce asigură o foarte bună protecție anticorosivă, precum și proprietăți mecanice și capacitate dielectrică mărite. Totuși, pentru benzile speciale care asigură și rezistența la hidrocarburi aromatice și alifatice, precum și la soluții acide sau bazice (banda ALTENE® TP 1822.30) se utilizează frecvent folosind o suprapunere de 1" – 1 ½", în principal datorită costului sensibil mai ridicat al acestui tip de bandă față de cele folosite frecvent.
Tensiunea benzii la aplicare trebuie păstrată cât mai constantă. Izolările se vor aplica continuu, fără a se lăsa goluri. Înfășurarea se va face omogen, fără zbârcituri sau bule de aer.
Benzile pentru protecția mecanică sunt mai rigide fiind necesară o tensiune (presiune) mai mare la aplicare. Dispozitivele adecvate acestui scop sunt integrate în mașinile de înfășurat. Metodologia de aplicare este similară celei pentru înfășurarea benzii autoadezive. Și în acest caz grosimea totală a izolației depinde atât de grosimea benzii (care exprimată în miimi de țoli apare ca extensie a denumirii fiecărui tip de bandă), cât și a gradului de suprapunere adoptat.
Atât benzile interioare, cât și cele exterioare sunt inflamabile, ceea ce prezintă impunerea luării măsurilor corespunzătoare împotriva incendiilor.
Benzile de protecție mecanică au o bună rezistență la razele ultraviolete.
Ca și în cazul aplicării sistemelor de protecție anticorosivă GAZ BAND, aplicarea izolațiilor ALTENE necesită o apreciere prealabilă a necesarului de materiale specifice. În tabelul 6.2.10. se prezintă date orientative cu privire la consumul de materiale la aplicarea tehnologiei ALTENE.
Tabelul 6.2.10. Consumul de materiale pentru 1 km de conductă
*Cantitățile indicate conțin un adaos de 5% datorat pierderilor la execuție.
6.3. Curățirea la interior a țevilor
Metodele utilizate în prezent la curățirea interioară a sistemelor de conducte se aplică, în general, pe tronsoane de lungime relativ mare, deci înainte de tăierea conductei în tronsoane transportabile. Aceste metode pot fi însă adaptate pentru a fi utilizate și în bazele tubulară, pe țevile recuperate din conductele dezafectate, acționarea elementului de curățare făcându-se în acest caz cu ajutorul unui cablu sau unui lanț.
6.3.1. Tehnologia de curățire MOLCH
Tehnologia de curățire MOLCH permite curățirea unor tronsoane de conductă cu lungimea de până la 300 m și cu diametrul de până la 3400 mm. Așa cum se poate observa în figura 6.18, tehnologia constă în tragerea unui element de curățire prin tubulatura conductei, periile metalice ale acestui dispozitiv având rolul de a disloca straturile depuse pe suprafața interioară a țevilor și de a fragmenta conținutul acestor straturi, iar pistonul de curățire (sau dispozitivul de curățire de tip PIG), amplasat și tractat în spatele periilor, realizând antrenarea spre evacuare a particulelor rezultate prin acțiunea periilor.
6.3.2. Tehnologia de curățire VACUJET
Tehnologia de curățire VACUJET constă în tragerea la interiorul conductei a unui cap rotativ care realizează desprinderea și fărâmițarea depunerilor de pe suprafețele interioare ale țevilor cu ajutorul unui jet de apă la presiunea de 2500 bar și temperatură de 50 … 70oC și evacuarea particulelor astfel rezultate cu ajutorul unui jet de aer comprimat și al unui dispozitiv de curățire de tip PIG. Echipamentul necesar și modul de lucru la aplicarea acestei tehnologii sunt prezentate în figura 6.19.
Așa cum rezultă examinând figura 6.3.3, pentru curățirea unui tronson de conductă cu această tehnologie se parcurg două etape:
în prima etapă, la introducerea și tragerea prin tubulatura conductei a capului rotativ, jetul de apă sub presiune realizează dislocarea și fragmentarea straturilor depuse pe suprafața interioară a țevilor, iar aerul comprimat, insuflat în tubulatură în sens contrar deplasării capului rotativ, asigură evacuarea celei mai mari părți din particulelor obținute prin acțiunea jetului de apă;
în etapa următoare, la extragerea capului rotativ din tubulatura conductei, jetul de apă sub presiune realizează spălarea suprafeței interioare a țevilor și, împreună cu jetul de aer comprimat, direcționat acum în sensul deplasării capului rotativ, realizează eliminarea integrală a particulelor rezultate din depunerile de pe țevi; un dispozitiv de curățire de tip PIG, atașat capului rotativ și deplasat împreună cu acesta, finisează procesul de curățire.
Calitatea procesului de curățire realizat prin aplicarea acestei tehnologii este sugerată de imaginile din figura 6.21, care prezintă aspectul suprafeței interioare a unei conducte în cursul operației de curățire și la sfârșitul acesteia.
6.3.3. Curățirea cu ajutorul dispozitivelor tip PIG
Pentru curățirea în șantier sau în baza tubulară a țevilor recuperate din conductele dezafectate se poate utiliza și metoda tragerii prin interiorul acestora, cu ajutorul unui cablu, a unor dispozitive de curățire de tip PIG. Principalele tipuri constructive de astfel de dispozitive sunt redate în figura 6.22; așa cum se poate observa în figura 6.22, dispozitivele de curățire de tip PIG se realizează într-o gamă tipodimensională largă și pot fi dotate cu diverse categorii de scule (perii, rașchete, pistoane de reținere și antrenare a impurităților etc.), care asigură curățirea eficientă și îndepărtarea depunerilor solide sau semisolide de pe suprafața interioară a țevilor.
6.4 Recondiționarea conductelor corodate la interior
Recondiționarea conductelor corodate la interior se realizează în prezent cu tehnologii care presupun aplicarea la interiorul acestora a unor cămăși din materiale pe bază de substanțe macromoleculare sau din materiale compozite armate cu fibre, care prezintă caracteristici foarte ridicate de rezistență la coroziune. Cămășile de protecție ce urmează a fi introduse în tubulatura conductelor au aplicate la exterior pelicule de rășini sintetice care prin polimerizare asigură o foarte bună adererență între cămăși și peretele metalic al țevilor conductei; pentru a se accelera reacțiile de polimerizare a substanțelor adezive aplicate pe exteriorul cămășilor de protecție se procedează la încălzirea cămășilor prin insuflarea de abur la interiorul acestora.
6.4.1. Procedeul U-Liner
Procedeul constă în tragerea la interiorul conductei supusă reabilitării a unui tub din polietilenă de înaltă densitate (PEHD) deformat termomecanic din fabrică. Polietlilena este un material sintetic nepoluant, flexibil, chimic foarte rezistent, cu o rezistență înaltă la frecare și cu o rugozitate foarte bună în exploatare. Tubul din PEHD este adus imediat dupa extrudere în forma de U, prin aceasta reducându-se secțiunea transversală cu cca. 30% fața de secțiunea transversală inițială.
Flexibilitatea mărită realizată prin forma U dată și secțiunea transversală mai mică permit tragerea tubului in liner în tronsonul de conductă existent cu ajutorul unui troliu direct prin cămin.
După montarea tubului la interiorul conductei, se realizează deformarea în sens invers a acestuia prin insuflarea de abur supraîncălzit sub presiune. Tubul se presează fix de secțiunea transversală și astfel se obține o conductă continuă, netedă, fără spații inelare.
Fig.6.23. Tub U-Liner înfășurat pe tambur
Proprietățile fizice și forma tubului U-Liner permit înfășurarea tubului direct la locul producției la lungimi de până la 1600 m pe tamburi fără cusături sau îmbinări. Deformarea de două ori (deformare și înfășurare) nu influențează negativ calitatea tubului din PEHD.
În vederea aplicării procedeului U-Liner sistemul de conducte este subîmpărțit în tronsoane, care în funcție de diametru, lungimea de livrare și grosimea tubului pot avea până la 350 m pentru trasee drepte. La stabilirea lungimii tronsoanelor pe lângă capacitatea utilajelor și metoda de curățire aleasă trebuie să se țină seama înainte de toate de situația locală.
Spațiul necesar pentru utilaje și pentru lucrări se limitează la spațiul necesar unui camion prevăzut cu macara și unui troliu destinat introducerii tubului U-Liner (vezi fig. 6.24.). Autovehiculul se amplasează direct lângă groapa de montaj respectiv pe locul curățat. În cazul lucrărilor care se execută pe o strada circulată, autovehiculul poate fi pus de obicei în axul benzilor de circulatie, dacă este posibil, de-a lungul conductei respective.
Tubul U-Liner este tras în conducta de reabilitat direct de pe tambur cu ajutorul unui troliu cu cablu prin căminul deja existent sau executat special pentru reabilitare. Deteriorarea tubului la trecerea din căminul de tragere în conductă este evitată prin dispunerea de role de ghidare și piese auxiliare de tragere.
a. b.
Fig.6.24. Aplicarea tehnologiei U-Liner:
a. schema introducerii tubului U-Liner în conducta supusă reabilitării; b. tubul U-Liner după introducerea în conductă
Nu sunt necesare lucrări de teren, prin această metodă putând fi introduse prin tragere lungimi de tuburi de mai multe sute de metri dintr-o singură bucată.
După terminarea operației de tragere tubul U-Liner este tăiat la lungimea potrivită. Prin montarea de piese de închidere speciale, prin care sunt obturate cele doua capete ale tubului U-Liner, conducta este adusă la forma sa inițială cu ajutorul aburului (de până la 125°C) și presiunii (cca. 1,8 bar).
Fig.6.25. Recondiționarea conductelor corodate la interior – procedeul U-Liner:
a. conductă cu defecte de tip fisură; b. tragerea tubului U-Liner la interiorul conductei;
c. conductă manșonată la interior.
Deoarece tubul U-Liner este produs la un diametru exterior care corespunde diametrului interior al conductei care urmează a fi reabilitată, după revenirea la forma inițială acesta se lipește foarte strâns de peretele conductei vechi fără să formeze rosturi inelare (fig.6.25.).
Tronsoanele de conducte reabilitate se înregistrează fără întrerupere pe casetă video prin parcurgerea conductei cu camera TV.
Procedeul U-Liner reprezintă o soluție rentabilă și sigură pentru reabilitarea conductelor cu curgere gravitațională și a celor sub presiune.
6.4.2 Procedeul Phoenix
Procedeul Phoenix (fig. 6.26) utilizează furtune țesute din fire de poliester sau nylon și impregnate cu poliester, poliuretan sau Hytrel având rezistență mecanică considerabilă (furtunul țesut folosit la tehnologia Pheonix rezistă fără suport exterior la o presiune de 10 bar) și protejate pe termen lung față de acțiunea distructivă a fluidelor vehiculate (deoarece materialul cămășilor de protecție este ales astfel încât să prezinte o rezistență ridicată la acțiunea fluidelor vehiculate).
Fig. 6.26. Recondiționarea conductelor corodate la interior – procedeul Phoenix:
a. conductă cu defecte de tip fisură; b. inversarea tubului la interiorul conductei;
c. conductă manșonată la interior.
Pentru a aplica tehnologia Phoenix sistemul de conducte se subîmparte în tronsoane, care pot avea lungimi de până la 350 m pentru diametre de peste 500mm și de până la 650 m pentru diametre mai mici de 300 mm.
Tubul este pus la dispozitie înfășurat pe un tambur. În vederea umplerii tubului se derulează câțiva metri de tub și se așază pe folii pentru a evita deteriorarea tubului. După umplerea adezivului cu ajutorul unui ștuț de umplere, se închide tubul la capătul din față și se leagă de cablu de tragere al utilajului de inversare (fig. 6.27.).
Fig.6.27. Introducerea tubului la interiorul conductei – procedeul Phoenix
Prin operația de inversare, stratul interior – care la înfășurarea pe tambur se află spre exterior – se întoarce spre partea interioară, iar partea îmbibată cu rășină se mulează de peretele conductei. Prin alimentarea cu aer comprimat și prin rotația tamburului tubul se mișcă și intră în conductă. Valoarea vitezei de inversare este de 2 până la 5m/min și este comandată orientat de un cablu însoțitor (fig.6.28.).
Fig. 6.28. Tragerea și inversarea tubului la interiorul conductei – procedeul Phoenix
Poliadiția substanței de impregnare (întărirea) se face sub presiune prin insufare de abur supraîncălzit. Se realizează astfel o cămășuire continuă fără cusătură și fără rosturi, care s-a dovedit a fi o lipire pe toată suprafața conductei vechi.
Dupa ce liner-ul a parcurs conducta și a ajuns la căminul de capăt, se montează la capetele tubului elemente de aerisire necesare circulației aburului supraîncălzit. Alimentării cu aer comprimat i se adaugă abur supraîncălzit, care circulă prin liner și, în condițiile menținerii presiunii interioare, este evacuat din nou prin elementele de aerisire și printr-un condensator.
Toate lucrările de reabilitare se execută sub supraveghere TV și se înregistrează pe casete video.
Procedeul de reabilitare cu tuburi interioare Phoenix conferă conductei etanșeitatea inițială și înlătură toate pierderile de fluid prin garnituri, prin crăpături generate de coroziune sau prin fisuri.
Prin aplicarea sa, tubul reduce diametrul inițial al țevii atât de puțin, încât practic debitul vehiculat nu este afectat. De fapt, în comparație cu o conductă corodată, cu depuneri interioare sau hidraulic mai rugoasă, datorită calității de prelucrare a peretelui interior cu un strat aplicat de polimeri, se realizează o creștere a debitului vehiculat.
6.5. Metode de reabilitare a conductelor ce prezintă deteriorări la exterior
Procesul de exploatare a conductelor de transport al gazelor naturale implică implementarea unor principii și programe de mentenanță fundamentate tehnic și economic, pentru a răspunde pe de o parte cerințelor esențiale de securitate și siguranță în exploatare, iar pe de altă parte și unor cerințe economice referitoare la eficiența activității.
Apariția unor deteriorări la conductele aflate în exploatare poate fi constatată:
cu ocazia inspecțiilor programate efectuate de către personalul propriu de supraveghere (liniorii) care pot identifica semne ale unor scurgeri sau deteriorări;
prin măsurători de potențial electric efectuate în scopul verificării periodică a stării izolației;
cu ocazia efectuării unor lucrări de excavare în zona conductei;
prin inspectarea interiorului conductei cu mijloace adecvate (de tip pig), care pot identifica pierderea de metal cauzată de coroziunea generală sau scobiturile (plăgile, cavernele) produse de coroziunea locală;
prin semnalizările sistemelor de detectare a scurgerilor.
Tabelul 6.5.1. Metode tehnologice uzulale utilizate la repararea conductelor
O prezentare sintetică a metodelor tehnologice de reparare a conductelor și a principalelor situații de utilizare a acestora este cea propusă în tabelul 6.5.1; datele din tabel nu constituie o lista exhaustivă a metodelor tehnologice de reparare a conductelor, existând și alte metode și procedee tehnologice care pot fi aplicate. Ținând seama de implicațiile deosebite pe care le poate avea alegerea necorespunzătoare a metodei de reparare, este recomandabilă consultarea experților dacă există incertitudini privind metoda adecvata pentru o anumită situație de realizare a lucrărilor de mentenanță la conductele de transport al gazelor naturale.
În sistemul de transport al gazelor naturale din țara noastră intervențiile pe conducte pot fi generic împărțite în două categorii: intervenții pentru extinderea și modernizarea unor conducte; intervenții pentru repararea și reabilitarea unor conducte.
Din punct de vedere tehnologic în literatura de specialitate sunt citate două metode de intervenție pentru scopuri ca cele definite mai sus: intervenții pe tubulatura conductei după oprirea transportului gazului natural; intervenții pe tubulatura conductei aflate în exploatare (sub presiune).
În tabelul 6.5.2 se prezintă sintetic, comparativ, câteva dintre avantajele și dezavantajele celor două metode de intervenție.
Tabelul 6.5.2. Compararea sintetica a tehnologiilor de intervenție pe conducte cu și fără oprirea circulației gazului
Deoarece condițiile de exploatare a sistemelor de conducte destinate transportului gazelor naturale determină, cel mai adesea, manifestarea unor deteriorări la exteriorul conductelor, în continuare se vor studia, în principal, tehnologiile de reparație adecvate unor astfel de degradări.
Așa cum s-a precizat și mai sus, în scopul remedierii defectelor se pot utiliza diverse tehnologii, majoritatea lor fiind verificate în practică de către firme consacrate în domeniul lucrărilor de mentenanță.
În cele ce urmează se fac recomandări cu privire la aplicarea celor mai uzuale procedee de remediere a defectelor constatate la conductele de transport gaze naturale.
6.5.1. Repararea cu coliere mecanice
Exista trei tipuri de coliere mecanice: 1. Colier structural, care este fixat pe tubulatura conductei pentru a preveni scurgerea gazului (în cazul în care defectele existente pe tubulatură produc cedarea acesteia) și este cuplat mecanic cu tubulatura astfel încât să preia integral solicitările mecanice ale tubulaturii; 2. Colier de prevenire, care va evita scurgerea gazului din conductă (în cazul în care defectele existente pe tubulatură produc cedarea acesteia), dar care nu sunt destinate să preia sarcinile externe; 3. Colier de etanșare a scurgerii, destinat doar etanșării unei scurgeri existente.
Tabelul 6.5.3. Tipuri constructive de coliere utilizate de firma Williamson Industries Inc.
În cazul primelor două tipuri de coliere mecanice, coroana inelară dintre tubulatura conductei și colier poate fi umplută cu materiale de tipul rășinilor poliuretanice sau alte materiale ce pot asigura etanșarea. Câteva tipuri constructive de astfel de coliere (utilizate de firma Williamson Industries Inc.) sunt prezentate în tabelul 6.5.3.
Există mulți fabricanți de coliere pentru reparații, unul dintre cei mai importanți fiind PLIDCO, ce produce coliere de tipul celui prezentat în figura 6.29.
Avantajele și dezavantajele reparării cu coliere mecanice sunt prezentate în tabelul 6.5.4.
Tabelul 6.5.4. – Avantajele și dezavantajele reparării conductelor cu coliere mecanice
6.5.2. Repararea cu învelișuri umplute cu rășină epoxidică
Este o metodă fără sudură directă pe conductă pentru defecte care nu cauzează scurgerea. Poate fi folosită și acolo unde sudurile nu sunt posibile și anume: în zonele coturilor și ramificațiilor în T, în zonele sudurilor transversale dintre țevile care alcătuiesc tubulatura conductei, pe armături. Se folosesc două jumătăți de înveliș din oțel, care au grosimea peretelui egală cu cea a peretelui tubulaturii conductei și sunt de aceeași calitate, ce se sudează una de cealaltă în jurul zonei cu defecte. Diametrul interior al învelișurilor este mai mare decât diametrul exterior al conductei, lăsând un spatiu inelar de 3 până Ia 40 mm între învelișuri și tubulatura conductei supuse reparării; acest spațiu se umple cu rășină epoxidică.
Schița unei reparații realizate prin această metodă este prezentată în figura 6.30, iar avantajele și dezavantajele metodei sunt prezentate în tabelul 6.5.5. In succesiunea de imagini din figurile următoare sunt prezentate echipamentele de lucru și etapele principale ale reparării conductelor folosind metoda învelișurilor umplute cu rășină epoxidică.
Tabelul 6.5.5. Avantajele și dezavantajele reparării conductelor folosind metoda învelișurilor umplute cu rășină epoxidică
Fig. 6.37. Repararea conductelor cu bridă dreaptă
6.5.3. Repararea cu învelișuri complexe
In acest caz se aplică în zona defectelor un înveliș cu structura complexă constituită dintr-o matrice armată cu fibre sau țesătură de sticlă (material compozit). Exista trei moduri de aplicare a acestui tip de inveliș:
1. Realizarea pe șantier prin aplicarea rășinei și a fibrelor de consolidare direct pe conductă. SNAM (Italia) a dezvoltat o metodă de reparare de acest tip, care însă nu mai este utilizată frecvent.
2. Realizarea tot pe șantier a învelișului care este format din țesătură din fibre de sticlă înglobată în rășină poliuretanică sau rășină epoxidică. Procesul de protejare cu rășină poate fi activat cu apă. Există un numar mare de procedee de reparare bazate pe acest principiu. În figura de mai jos se prezintă structura (în secțiune) unei zone dintr-o conductă supusă reabilitării folosind procedeul propus de firma Kaukaztransgaz. În urma reabilitării folosind acest procedeu, conducta, în zona reabilitată este garantată min. 10 ani de funcționare. Dacă procedeul se aplică fără întreruperea funcționării conductei, se recomandă reducerea presiunii de lucru cu 30%, pe durata efectuării reparației.
Fig. 6.38. Detaliu reparație cu învelișuri din materiale polimerice
1 – suprafața deteriorată a țevii; 2 – material compozit adeziv;
3 – straturi de țesătură din fibre de sticlă;
4 – material compozit (metal-polimer) de umplere a defectelor de suprafață
Fig. 6.39. Reparație cu învelișuri din materiale polimerice în exploatare
3. Utilizarea unor învelișuri realizate în fabrică și aplicate pe conductă. Sistemul învelișurilor de tip “arc de ceas” intră în această categorie și este unul dintre cele mai utilizate procedee pentru repararea conductelor de transport terestre. Acest înveliș este o înfășurare cu rășină poliesterică întărită cu fibre de sticlă. Grosimea uzuală a unui înveliș de reparare este de 12,7 mm și cuprinde 8 straturi legate între ele cu rășini cu întărire rapidă șu cu rezistență mare la compresiune. Structura unei astfel de reparații este prezentată în figura 6.40.
Metoda este deosebit de eficace, constatându-se că reparațiile de acest tip în cazul țevilor cu defecte grave, cu până la 80 % pierdere de material pe grosimea peretelui, rezistă la presiuni de regim mai mari decât valorile nominale maxime de presiune. De asemenea, s-a constatat că se produce și oprirea propagării fisurilor în materialele tenace prin redistribuirea tensiunilor.
Invelișurile de tip “arc de ceas” permit realizarea de reparații cu caracter definitiv și pot fi aplicate pe conducte cu diametrul 4 in – 56 in.
Principalele avantaje și dezanataje ale metodei cu învelișuri complexe sunt prezentate în tabelul 6.5.6.
Tabelul 6.5.6. Avantajele și dezavantajele reparării conductelor cu invelișuri complexe
*
* *
Cele mai frecvent utilizate metode destinate reparării conductelor de transport gaze naturale le reprezintă cele care presupun aplicarea unor petice sau manșoane prin sudare în zona deteriorată. Metodele se pot aplica fără sau cu scoaterea din funcțiune a conductei. Pentru a mări securitatea intervenției se preferă adesea scoaterea din funcțiune a conductei.
6.5.4. Aplicarea unor petece prin sudare
Un petic poate fi sudat peste defect pentru consolidare și etanșare în cazul unei eventuale scurgeri. Principala ”atracție” spre acest tip de reparație este simplitatea. In figura 6.41 este prezentată schița unei astfel de reparații, iar în tabelul 8 sunt indicate avantajele și dezavantajele acestei metode tehnologice.
Dezavantajul principal este probabilitatea destul de mare de apariție a defectelor în sudurile de coIț realizate pentru montarea peticului pe tubulatura conductei. De asemenea, trebuie să se țină seama de toate aspectele (prezentate anterior) legate de realizarea operațiilor de sudare pe conductele aflate sub presiune.
Tabelul 6.5.7. Avantajele și dezavantajele reparării conductelor cu petice sudate
6.5.5. Repararea cu manșoane de strângere tip A
Două învelișuri semicilindrice (care se potrivesc diametrului exterior al tubulaturii conductei) sunt fixate în jurul zonei cu defecte și apoi sunt sudate unul de celălalt printr-o îmbinare longitudinală, așa cum se arată în figura 6.42. Această metodă se folosește în cazul defectelor nestrăpunse și manșoanele având în principal rolul de a împiedica orice posibilă bombare a tubulaturii prin deformare excesivă în zona defectului. Pentru a se asigura o consolidare bună a zonei defectului și a se realiza o bună conlucrare mecanică între tubulatură și manșonul aplicat, poate fi necesară umplerea cu poliester sau rășină epoxidică a interstițiului dintre tubulatură și manșon. Este de asemenea important să se realizeze o strângere bună pe tubulatură a semimanșoanelor, utilizându-se coliere mecanice. Manșoanele de tip A nu preiau sarcini mari și de aceea nu sunt necesare cerințe ridicate privind construcția. Avantajele și dezavantajele metodei sunt prezentate în tabelul 6.5.8.
Metoda se aplică în general în cazul coroziunilor exterioare și este neadecvată în cazul scurgerilor sau defectelor ce pot genera scurgeri. La aplicarea manșoanelor de tip A se poate realiza și o strângere locală. Pentru aceasta cele două jumătăți vor fi încălzite la o temperatură dată și fixate cu ajutorul unor coliere, după care se efectueaza sudura longitudinală (fara sudare de conductă), iar la răcire manșonul astfel constituit comprimă țeava suport. In jurul țevii se poate aplica un strat de rășină epoxidică ce acționeaza ca un lubrifiant și după întărire ca un element de transmitere a solicitărilor mecanice.
Tabelul 6.5.8. Avantajele și dezavantajele reparării conductelor cu manșoane de strângere tip A
Stratul de rășină (sau alt material de umplutură) este obligatoriu când metoda este utilizată pentru repararea deformațiilor, pentru a impiedica deformarea să evolueze (să-și modifice configurația) sub manșon.
6.5.6. Repararea cu manșoane de strângere tip B
Ca și în cazul precedent se folosesc doua învelisuri semicilindrice (care se potrivesc diametrului exterior al tubulaturii conductei), care se fixează în jurul zonei cu defecte de pe tubulatură și apoi se sudează unul de celălalt și de conductă, prin suduri de colț, la ambele capete, așa cum se arată în figura 6.43. Invelișurile semicirculare (manșoanele) trebuie sa depășească cu cel putin 50 mm (2 in) zona defectelor; se crează astfel o incintă închisă în jurul defectului, capabilă să preia solicitările mecanice generate de presiunea gazului din conductă.
Ca și în cazul altor metode ce presupun sudarea pe conducta sub presiune, se iau măsurile corepunzătoare pentru obținerea unor îmbinări de calitate (se impune o grosime minimă de perete a tubulaturii de 6,4 mm în zona sudurii de colț, reducerea presiunii la 2/3 din presiunea de regim în timpul efectuării reparației, utilizarea electrozilor cu conținut scăzut de hidrogen difuzibil, controlul energiei liniare la sudare etc.
Repararea cu manșoane de strângere sudate este o metoda utilizată foarte frecvent, deoarece permite refacerea integrală a capacității portante a tubulaturii conductei. Manșoanele consolidează zona defectului și frânează dezvoltarea acestuia.
Coroana circulară dintre manșonul de tip B și tubulatura conductei poate fi presurizată prin găurirea țevii pentru a elimina tensiunile inelare din zona deteriorată. Aceasta metodă este recomandată pentru defectele ce cauzeaza scurgerea gazului din conductă sau care pot evolua până la pierderea etanșeității conductei. Găurirea tubulaturii suport trebuie efectuată dacă defectul care a fost reparat poate provoca ruperea în viitor, adică, dacă defectul poate crește după ce a fost reparat (de exemplu din cauza solicitărilor variabile) sau dacă presiunea în tubulatura conductei este ridicată.
Pentru efectuarea găuririi se montează pe jumătatea superioară a manșonului de tip B un racord pentru o mașină de gaurit și un dispozitiv de etanșare. In practica curentă se evită însă găurirea tubulaturii datorită dificultăților suplimentare.
Manșoanele sudate și manșoanele umplute cu rășină epoxidică, ce vor fi prezentate mai departe, măresc capacitatea portantă a conductei deteriorate și reparate prin:
a). Redistribuirea tensiunilor mecanice. Dacă manșonul sudat se conformează perfect în jurul conductei, tensiunea din tubulatura conductei scade prin redistribuire și în manșon. In cazul în care manșonul sudat are grosimea de perete corespunzătoare grosimii peretelui tubulaturii pentru presiunea de regim Pr, manșonul va prelua creșterea de tensiune corespunzătoare creșterii de presiune de la presiunea de lucru dinaite de reparare Po la presiunea de regim corespunzătoare conductei Pr. Altfel spus, metoda de reparare cu manșon sudat este capabilă să refacă integral capacitatea portantă a conductei.
Trebuie însă menționat că abaterile de formă ale mașonului, care provoacă o neconformare (neajustare) cu peretele conductei, conduc și la abateri în redistribuirea tensiunilor, ceea ce reduce capacitatea de preluare a solicitărilor suplimentare.
b). Impiedicarea bombării tubulaturii în zona defectelor locale. Manșoanele de tip A și cele fără presiune de tip B împiedică bombarea prin deformarea elastoplastică accentuată a tubulaturii conductei în zona defectelor locale.
6.5.7. Aspecte tehnologice privind repararea conductelor
prin aplicarea prin sudare de petece sau manșoane
1. Stabilirea tipo-dimensiunilor specifice peticelor/manșoanelor utilizate la repararea conductelor
În general, se utilizează petice sau manșoane din două jumătăți a căror desfășurată are formă dreptunghiulară. În vederea aplicării pe țeava defectă, acestor semifabricate li se vor prelucra marginile după care vor fi supuse curbării (prin vălțuire) la o rază interioară care să asigure (după relaxare) cuplarea perfectă a peticului pe țeava de diametru exterior de. În cazul în care aplicarea peticului se realizează cu oprirea funcționării conductei, diametrul țevii este cel precizat în proiectul de execuție. Dacă aplicarea peticului se realizează fără oprirea funcționării conductei, diametrul țevii este în general mai mare decât cel precizat în documentația de execuție, creșterea fiind datorată deformațiilor radiale determinate de presiunea interioară. În acest caz raza de curbare a peticului va fi stabilită în funcție de diametrul exterior de1 al conductei în funcțiune.
Așa cum reiese din graficul de mai sus, creșterea de diametru este de max. 15 mm. (pentru o conducta cu diametrul de 800 mm, grosime 6 mm, presiune 80 bar ).
Raza de îndoire a manșonului se va stabili utilizând precizările din figurile de mai jos (rc pentru diferite grosimi de țeavă: 6, 8, 12, 15, 20, 25, 30 mm).
Fig. 6.45. Raza de îndoire a manșonului
Marginile semifabricatului din care se confecționează peticele/semimanșoanele se prelucrează înainte de curbare cu respectarea indicațiilor ce reies din figurile 6.46.
Fig. 6.46.
Pe baza acestor date (din graficele de mai sus) s-au stabilit valorile parametrilor geometrici ce caracterizează marginile tablelor din care urmează a fi confecționate manșoanele și care sunt indicate în filmul tehnologic.
Succesiunea operațiilor (filmul tehnologic) la execuția unui petec/semimanșon
6.5.7.1. Calculul timpului de bază corespunzător
sudării mașoanelor pe conductă
Timpul de bază corespunzător sudării unui manșon, cu deschiderea (unghiul la centru) și lungimea generatoarei L2c, pe o conductă având diametrul exterior de, se calculează cu relația:
în care:
Lc – reprezintă lungimea totală a cordonului de sudură:
unde:
L1c – lungimea unui cordon de sudură pe direcție circumferențială (se calculează conform indicațiilor din figura 6.47).
L2c – lungimea unui cordon de sudură pe direcție longitudinală (figura B). L2c = H (a se vedea filmul tehnologic).
ne – numărul de electrozi consumați pe unitatea de lungime; se stabilește conform indicațiilor din tabelul 6.5.10.
ttop – timpul de topire a electrozilor; se stabilește conform figurii 6.49.
Fig. 6.47.
Fig. 6.48.
Tabelul 6.5.10.
Fig. 6.49.
CAPITOLUL 7
NORME DE TEHNICA SECURITĂȚII
ȘI PROTECȚIA MUNCII
7.1 Măsuri speciale
La proiectare, traseul conductei se alege împreună și de comun acord cu coordonatorul de proiect și se respectă N.P.C.I.P.G.-1977 și normativul de distanțe între obiectivele din industria de petrol.
De asemenea, se respectă prescripțiile tehnice pentru montarea, repararea și verificarea conductelor sub presiune, pentru transportul gazelor naturale aprobate cu ordinul D.G.A.P.G. Nr. 1574-1976.
Se prevăd robinete de secționare pe traseul conductei, protejate conform N.I.D.3121-1976. De asemenea pe fiecare tronson de conductă dintre două robinete de staționare se prevăd descărcătoare de presiune și traductoare de presiune.
La traversările de drumuri și căi ferate se prevăd tuburi de protecție și ventile de secționare. Pentru separarea lichidelor acumulate pe conductă se prevăd separatoare orizontale de lichid (amplasate în punctele joase) cât și rezervoare pe capre pentru depozitarea și descărcarea lichidelor acumulate, împrejmuite cu sârmă ghimpată.
La execuție conducerea lucrărilor va fi încredințată unor maiștri sau șefi de echipă cu experiență și cunoștințe corespunzătoare lucrărilor pe care le execută.
Acesta trebuie să ceară:
asigurarea numărului de muncitori necesari executării lucrărilor
înlocuirea personalului necorespunzător
La executarea lucrărilor se vor utiliza mijloace de lucru mecanizate cu respectarea normelor și normativelor în vigoare pentru folosirea și respectarea acestora.
La montarea conductei se vor respecta prevederile de protecție a muncii referitoare la organizarea lucrului, folosirea echipamentului de montaj, manipularea țevilor.
Toate armăturile și piesele speciale montate pe conducte vor fi probate la presiune hidraulică, înainte de montaj, conform normelor în vigoare întocmindu-se proces verbal.
La exploatare, punerea în funcțiune a conductei se va face numai după ce toate obiectivele proiectate au fost prevăzute cu dispozitive de protecția muncii.
Acționarea aparatelor de pornire se va face din stație, din tije prelungite de pe pod izolant.
Conductele electrice cu tensiune până la 1 kV care trec deasupra conductelor de gaze montate la suprafață vor fi izolate contra intemperiilor și se vor lua măsuri ca să nu poată fi în pericol de cădere peste conducte.
Conductele cu tensiunea peste 1 kV no vor traversa aerian conductele de gaze, în caz că acest lucru nu poate fi evitat, conductoarele vor fi prevăzute cu plasă de protecție legate de pământ.
În interiorul stației se va urmări ca:
temperatura să fie cuprinsă normal între 10o-25oC, iar vara să nu fie mai mare de 32oC
să nu se depoziteze materiale inflamabile.
Toate robinetele vor avea tăblițe indicatoare care să arate scopul și numărul de ture pentru închidere. Instalațiile și mașinile nu vor fi puse în funcțiune dacă nu au fost verificate și montate dispozitivele de siguranță și protecție.
Conductele de eșapament ale instalației termice prevăzute cu para-scântei și construite conform normelor de pază contra incendiilor, trebuie montate vertical sau lateral, iar gazele se evacuează la o înălțime de cel puțin 3 m deasupra solului.
Conductele se izolează și se răcesc astfel încât să nu prezinte suprafețe mai calde de 250oC.
7.2 Masuri privind prevenirea și stingerea incendiilor
Trebuie respectate următoarele decrete și normative:
Decretul Consiliului de Stat Nr. 232/1974 privind prevenire și stingerea incendiilor
Decretul Consiliului de Stat Nr. 290/1977 privind aprobarea „Normelor generale de protecție împotriva incendiilor” la proiectarea și realizarea construcțiilor industriale
Nomativul departamentului pentru proiectarea și executarea construcțiilor și instalațiilor de petrol și gaze, din punct de vedere al prevenirii și stingerii incendiilor N.P.C.I.P.G.1977
Normativul departamentului privind stabilirea distanțelor din punct de vedere al prevenirii și stingerii incendiilor, dintre obiectivele componente ale instalațiilor tehnologice din industia de petrol și gaze.
Subtraversările conductei de gaze la intersecția acestora cu căi ferate și drumuri, se vor construi cu respectarea STAS 9312-78.
Nu este permisă traversarea centrelor de tip orășenesc și comunal a înteprinderilor și stațiilor de cale ferată, de asemenea instalare ei paralel cu calea ferată, în intreriorul zonei de siguranță a acesteia.
La exploatarea și întreținerea conductei de gaze se vor respecta următoarele măsuri:
interzicerea accesului pe o rază de cel puțin 30 m de locul emanației în funcție de importanța acesteia, raza zonei de interdicție poate fi majorată
interzicerea apropierii cu foc și a executării de lucrări care ar putea produce scântei
luarea de măsuri de prevenire a incendiilor la clădirile, construcțiile, pădurile învecinate cu punctul de emanație a gazelor
în cazul unei emanații puternice în apropierea unei căi de circulație rutiere sau feroviere, în funcție de direcția vântului se va proceda la oprirea circulației. Este interzisă utilizarea flăcării pentru detectarea gazelor.
CAPITOLUL 8
STABILIREA CONDIȚIILOR PENTRU VALORIFICAREA DEȘEURILOR METALICE PROVENITE DIN ȚEVILE ȘI ELEMENTELE DE CONDUCTĂ NECALIFICATE PENTRU REUTILIZARE
Analiza privind stabilirea modalităților de valorificare a țevilor recuperate din conductele dezafectate începe cu studierea posibilităților de reutilizare a acestora la realizarea tubulaturii unor conducte noi pentru transportul gazelor naturale, continuă cu cercetarea soluțiilor de utilizare a lor în alte aplicații industriale (ca elemente ale tubulaturii unor conducte pentru alte fluide decît gazele naturale, ca tuburi de protecție pentru tubulatura unor conducte, ca elemente ale tubulaturii rețelelor de canalizare, ca elemente ale unor construcții metalice etc.) și se încheie cu studierea rentabilității valorificării acestora sub formă de deșeuri metalice (fier vechi).
Adoptarea soluției de valorificare a țevilor recuperate din conductele dezafectate este justificată dacă:
• Starea tehnică a țevilor recuperate nu asigură îndeplinirea cerințelor de calitate inpuse de reutilizarea acestora în aplicații industriale ;
• Prețul Pt obținut prin valorificarea acestora ca deșeuri metalice (fier vachi) este mai mare decât costurile (cheltuielile) aferente recuperării țevilor din conducta dezafectată Crt .
Pentru ca decizia de valorificare sub formă de fier vechi a țevilor recuperate din conducte dezafectate să fie pertinentă și oprtună trebuie avute în vedere aspectele prezentate în continuare.
Resursa de fier vechi RFV sau resursa de oțel recirculat a unei țări provine din următoarele surse :
Oțelul recirculat din producția de oțel, denumit fier vechi intern FVi, având structura FVi = FVp +FVd, semnificația celor două componente fiind :
• FVp – fier vechi din procesare, format din șutaje, capete, scoarțe, rebuturi etc. și care, de regulă, se utilizează ca atare la reluarea ciclului de producție ;
• FVd – fier vechi din dezmembrări / demolări, format din propriile echipamente, utilaje, construcții etc., rezultate prin dezmembrare sau demolare la realizarea activităților de retehnologizare, modernizare, etc.
Oțelul recirculat din producția de repere din oțel, denumit fier vechi de uzinare FVu, care rezultă în cursul prelucrării semifabricatelor din oțel sub formă de produse finite.
Oțelul recirculat din consumul de produse de oțel la sfârșitul ciclului lor de viață, denumit fier vechi de colectare FVc și care se valorifică prin activitățile economice de colectare – procesare fier vechi.
Analizată din alt unghi de vedere, resursa de fier vechi poate fi structurată în următoarele componente :
Resursa curentă, disponibilă la un moment dat, care se configurează conform modelului prezentat mai înainte și care este dependentă de : producția curentă de oțel, consumul curent de oțel, capacitatea sistemului economic de a permite dezvoltarea activităților de colectare, pregătire și comercializare a fierului vechi (caracterizată prin așa numita rată de colectare), nivelul de prosperitate și forța sistemului economic, care determină viteza de consum și de înnoire la nivelul indivizilor și organizațiilor economice și, ca urmare, mărimea ciclurilor de generare a deșeurilor de oțel. Resursa curentă trebuie să răspundă la cererea de consum de fier vechi CFV a producătorilor de oțel și poate avea următoarele două componente :
• Resursa necomercială, proprie uzinelor siderurgice, alcătuită din fierul vechi intern FVi = FVp +FVd ;
• Resursa comercială, atrasă de uzinele siderurgice prin negocieri cu ofertanții (interni sau externi) existenți pe piață, alcătuită din FVu + FVc.
Resursa capitalizată, determinată de totalitatea oțelului dispersat de-a lungul timpului în construcții civile și industriale, mijloace de transport, echipamente industriale, infrastructură, produse de uz casnic etc. In fiecare an resursa capitalizată este alimentată cu cantitățile de oțel corespunzătoare consumului aparent de produse finite din oțel (Cap = PRODfin.auth. + IMPORTprod.fin. – EXPORTprod.fin., PRODfin.auth. reprezintă cantitatea de oțel înglobată în produsele autohtone realizate într-un an, IMPORTprod.fin. – cantitatea de oțel din produsele importate într-un an, EXPORTprod.fin – cantitatea de oțel din produsele autohtone exportate într-un an) și din această resursă devine disponibilă pentru colectare partea corespunzătoare bunurilor din oțel care au atins sfârșitul ciclului lor de viață. O fracțiune din această parte, denumită resursa potențială este colectată și reciclată ca fier vechi în siderurgie, constituind componenta FVc din resursa curentă. Pentru România, variația nivelului resursei capitalizate de oțel în ultimii 45 de ani este reprezentată în figura 8.1.
Fierul vechi reprezintă și va reprezenta și în viitor sursa de materie primă cea mai convenabilă pentru siderurgie, deoarece :
• Este un material cu o mare arie de utilizare (în prezent ocupă locul al doilea, după ciment) ; dacă se are în vedere dimensiunea stocurilor de oțel capitalizat, dar și perspectiva creșterii consumului de oțel (semnificând potențialul ridicat de regenerare a resursei), atracția producătorilor de oțel către fierul vechi va fi în creștere ;
• Are concentrația de fier metalic cea mai mare (98 … 99 %, față de
94 … 95 % în fontele de prima fuziune), ceea ce asigură randamente ridicate și costuri reduse ale proceselor de elaborare a oțelurilor ;
• Asigură consumuri energetice minime la elaborarea oțelurilor (de exemplu, la elaborarea oțelurilor din fier vechi consumul energetic este de aproximativ 4500 MJ/t, iar la elaborarea oțelurilor pornind de la minereu consumul energetic atinge 20000 MJ/t) ;
• Este un material colectat și pregătit în mod organizat, prin firme specializate.
Fig. 8.1. Resursa capitalizată de oțel a României în ultimii 45 de ani
Acestor avantaje li se alătură însă și unele dezavantaje importante ale fierului vechi ca materie primă pentru siderurgie:
• Fluctuațiile prețului, care nu sunt neapărat corelate cu rata de regenerare a resursei de fier vechi sau cu cheltuielile de colectare și pregătire a acestuia, fiind mai ales determinate de prețul produselor siderurgice și de nivelul producției de oțel la un moment dat ;
• Infestarea cu elemente reziduale dăunătoare calității oțelurilor (Cu, As, Sn, Pb etc.), care poate crea probleme la elaborarea oțelurilor.
Structura resursei de fier vechi are o evoluție care face ca siderurgia să devină tot mai dependentă de sursa de fier vechi colectat FVc, adcă de consumul de oțel și de eficiența recuperării deșeurilor (produsele care și-au epuizat ciclul de viață). Câteva repere ale acestei evoluții pe plan mondial sunt sugerate de datele cuprinse în tabelul 8.1.
Pentru România, prognozele făcute arată următoarele tendințe în ceea ce privește resursa internă de fier vechi:
Sursele FVi și FVu vor avea o tendință crescătoare până în anul 2010, după care se vor menține aproximativ constante;
Sursa FVc se menține aproximativ până în 2010 sau 2015 (în funcție de mărimea ciclului de generare care o condiționează), după care va avea o tendință accentuat descrescătoare;
În timp ce sursele FVi și FVu , condiționate mai ales tehnologic sunt relativ stabile, sursa FVc, condiționată de factori mai greu previzibili (evoluția pieței, cu cererea și cotațiile de referință, politicile guvernamentale, prosperitatea populației și agenților economici etc.) este mai volatilă.
• Scăderea dramatică a consumului aparent de produse finite din oțel Cap după 1989 (cu o rată medie de 12,4 %/an până în 1999, după care a urmat o redresare) determină scăderea sursei FVc în viitorul apropiat și conduce la o structură atipică a RFV .
• În viitorul apropiat, așa cum arată datele de sinteză din literatura de specialitate, dacă opțiunile de creștere a producției siderurgice se mențin, este posibil ca resursa internă de fier vechi să nu poată acoperi consumul, această situație implicând creșterea prețului fierului vechi și apelarea la importuri.
Toate aspectele anterior prezentate trebuie luate în considerare la stabilirea strategiei de valorificare și negocierea prețului de vânzare a deșeurilor metalice (fierului vechi) provenite din țevile și componentele conductelor dezafectate. Următoarele idei trebuie neapărat luate în considerare la construirea acestei strategii:
Fiecare societate de transport trebuie să aibă capacitatea de a inventaria și gestiona foarte precis resursa capitalizată de oțel înglobată în componentele (tubulatură, armături etc) rețelei sale de conducte;
Fiecare societate de transport trebuie să aibă capacitatea de a realiza programe realiste de modernizare și dezvoltare a rețelei sale de conducte, astfel că poate cunoaște consumul aparent de produse finite din oțel necesar punerii în practică a prevederilor anuale ale acestor programe ; o mare parte din conductele sistemului național de transport al gazelor naturale are durata normată de funcționare depășită și trebuie să fie incluse în aceste programe, ocazie cu care trebuie calculate și cantitățile de material tubular și componente din oțel care trebuie aprovizionate ;
Fiecare societate de transport trebuie să poată estima ce parte din resursa sa capitalizată de oțel poate fi reutilizată și ce parte trebuie să fie valorificată sub formă de fier vechi ; pe baza informațiilor cuprinse în această lucrare se poate stabili dacă este rentabil ca țevile recuperate din conductele dezafectate să fie recondiționate în vederea reutilizării la conducte sau în alte aplicații industriale sau trebuie să fie valorificate ca deșeuri metalice ;
La stabilirea prețului de vânzare ca deșeuri metalice a țevilor recuperate din conductele dezafectate trebuie să se aibă în vedere că oțelurile pentru țevi de conducte au compoziția chimică precis delimitată și au conținuturile de impurități strict controlate. Ca urmare, ele pot fi livrate uzinelor siderurgice, prin intermediul firmelor care colectează fier vechi, în scopul elaborării de oțeluri pentru țevi, caz în care procesele de elaborare vor fi foarte economice ; această soluție poate fi adoptată atunci când se constată că reutilizarea țevilor recuperate din conductele dezafectate nu este posibilă (datorită caracteristicilor de calitate necorespunzătoare ale țevilor) sau nu este rentabilă (datorită costurilor ridicate ale recuperării și recondiționării țevilor) și trebuie achiziționate țevi noi (livrarea la uzinele siderurgice a fierului vechi necesar realizării țevilor comandate poate conduce la substanțiale reduceri de preț) ;
Fiecare societate de transport trebuie să poată elabora un program de valorificare sub formă de fier vechi a țevilor recuperate din conductele dezafectate care să țină seama de creșterile de preț prognozate pe piață și care să-i aducă cele mai mari beneficii financiare.
CONCLUZII
Tema acestui proiect de diplomă o reprezintă: Calculul și proiectarea tehnologiei de montaj specifice conductelor de transport gaze naturale cu studiul aspectelor specifice reabilitării și reutilizării materialului
În acest proiect s-au prezentat elementele de bază în legătură cu proiectarea mecanică a unei conducte destinate transportului gazelor naturale și s-au analizat principalele aspecte specifice operațiilor de montaj (s-au prezentat principalele probleme tehnologice specifice operațiilor de sudare și montaj în șantier cu specificarea condițiilor de lucru și a măsurilor solicitate de o asemenea lucrare.).
Datele initiale de proiectare au fost obținute de la TRANSGAZ SA Mediaș – în ceea ce privește presiunile de operare – și au fost utilizate în calcule în scopul dimensionării unei conducte (fictive) ce poate funcționa în sistemul național de transport al gazelor naturale.
S-au analizat procedeele utilizate în prezent, pe plan mondial, la lucrări specifice montajului și reabilitării sistemelor de conducte, cum ar fi: debitarea, prelucrarea marginilor.
S-a făcut o prezentare a metodelor moderne, dezvoltate pe scară largă pe plan mondial, în legătură cu inspecția și curățirea conductelor aflate în exploatare. De asemenea s-au analizat metodele de aplicare a izolației anticorosive de tip ALTENE sau GAZBAND la sistemele de conducte noi sau cele vechi supuse reabilitării.
În partea finală a lucrării s-au prezentat aspecte de ordin economic specifice reabilitării și reutilizprii materialului tubular ce intră în componența sistemelor de conducte destinate transportului gazelor naturale.
În ansamblu, proiectul a încercat să valorifice sursele bibliografice cele mai recente referitoare la tehnologiile moderne mai sus amintite.
BIBLIOGRAFIE
[1] Pavel A. – Materiale si rezistențe admisibile
Editura didactică și pedagogică, București, 1967
[2] Pavel A. – Elemente de inginerie mecanică
Editura didactică și pedagogică, Bucuresti, 1981
[3] *** Colecția – Prescripții tehnice pentru proiectarea,
ISCIR C4-2003 execuția instalarea, exploatarea, repararea și
verificarea recipientelor metalice stabilite
sub presiune.
[4] D.Rașev, Gh Zecheru Tehnologia fabricației aparaturii-
instalațiilor satice-petrochimice și de
rafinării.
Editura Tehnică București 1982
[5] C Picoș Normarea tehnică pentru prelucrări
prin așchiere.
Editura Tehnică București 1979
[6] *** SR EN 10208 -1 Țevi din oțel pentru conducte destinate
fluidelor combustibile. Condiții tehnice de livrare. Partea 2: Țevi în clasa de
prescripții B
[7] *** SR EN 10208 -2 +AC, Țevi din oțel pentru conducte destinate fluidelor combustibile. Condiții tehnice de livrare. Partea 2: Țevi în clasa de prescripții B.
[8] D Rașev Tehnologia construcției și reparației de mașini și utilaj petrolier.
Editura didactică și pedagogică, București 1964.
[9] C Picoș Calculul adaosurilor de prelucrare și al regimurilor de așchiere.
[10] *** Sisteme GAZ BAND de protecție anticorozivă pentru conducte, www.gazband.ro
[11] *** Tehnologia de aplicare a izolațiilor ALTENE, www.altarom.ro
[12] Iorga Gh., Stan S., Resursa internă de fier vechi, factor de constrângere a producției de oțel în România, în volumul Simpozionului International de Metalurgie, Universitatea Politehnica Bucuresti si ICeM Bucuresti, oct. 2004
[13] Jula I., ș.a., Alternative strategice privind piața internă de produse siderurgice, în volumul Simpozionului International de Metalurgie, Universitatea Politehnica Bucuresti si ICeM Bucuresti, oct. 2004
[14] Lata I., ș.a., Analiza condițiilor tehnice pentru reutilizarea componentelor din conductele de transport gaze naturale, în volumul Simpozionului International de Metalurgie, Universitatea Politehnica Bucuresti si ICeM Bucuresti, oct. 2004
[15] Zecheru ș.a. Contract de cercetare nr 45- 2004, TRANSGAZ SA Mediaș
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Principalul mijloc de transport atat pentru hidrocarburi cat și pentru gaze, îl reprezintă conductele. [308086] (ID: 308086)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.