Временная инструкция по ремонту нефтепроводов с применением сварных муфт

Инжиниринговая научно-исследовательская компания Всероссийский научно-исследовательский институт по строительству трубопроводов и объектов ТЭК

ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ по ремонту нефтепроводов с применением сварных муфт

Директор Центра сварки и испытаний труб, к.т.н.

г.Москва, 1997г.

3/1. tf * з

Дишстр рсыовт» -ругыов гргуби, ии Рпмпэи rOHCTpVTTKBHl-aC 1ЛСЫСНТО* uvtrr. Х.Ч I L к M A в c до 720 300->000 i no-300 150-300 70-100 100-150 70-100 1 Г20-1П0 300-3000 i 130-300 1 300-350 >0-100 120-700 70-If/' i

II

d трубы,ИИ	Размеры		мм
	L>D	1	1 1	к=0,2d
426	430	250	100	85
530	S30	250	1 00	100
то	то	250	150	150
820	820	250	150	160
1020	1 020	250	200	200
1220	1220	250	200	250

Рис. Зг. Вариант исполнения муфты №3

9

ливается на дефектный участок трубы и сваривается двумя продольными швами, затем по краям дополнительно приваривается к трубе нефтепродуктопровода двумя кольцевыми угловыми швами.

С каждой стороны внутренней муфты на расстоянии не менее 100 мм устанавливаются кольца, каждое из которых первоначально сваривается продольными швами.

Расстояние смещения между продольными швами колец и внутренней муфты должно быть не менее 100 мм.

Внутренняя сторона колец приваривается к трубе кольцевыми угловыми швами.

Каждая из двух наружных муфт после установки и сварки продольных стыковых швов приваривается к внутренней муфте и к кольцу кольцевыми угловыми швами.

Двойной кольцевой шов "наружная муфта - кольцо" и "кольцо - труба" обеспечивают деформативность и надежность концевых участков муфты.

Наружные муфты должны обеспечить герметизацию в случае возникновения сквозных дефектов, в частности, трещин в зоне угловых швов на трубе.

В случае короткой внутренней муфты предпочтительнее применить одну наружную муфту большей длины, которая приваривается только к кольцам угловыми швами. Такая муфта эффективнее сопротивляется напряжениям при изгибе трубопровода (рис. 5).

В муфту N 4 наполнитель (эпоксидная смола)не заливается. Концы муфты также герметизируются.

2.4.5. Герметичная привариваемая обжимная ремонтная муфта (далее муфта N б , рис. 5а) .

Данная муфта состоит из 2-х полумуфт, которые свариваются между собой продольными стыковыми швами ( при этом продольные швы к трубе не привариваются, а выполняются на металлической подкладке толщиной 1,2-1,5 мм), а затем привариваются к трубе кольцевыми угловыми швами.

Данная муфта устанавливается на трубопроводы диаметром 114-273 мм в случае наличия сквозных дефектов и дефектов глубиной до 0,8-0,95(где 5 - толщина стенки трубы).

3. Изготовление муфт

3.1.    Ремонтные муфты из листового металла должны изготавливаться в заводских условиях (на специализированных заводах) или в специализированных мастерских при наличии соответствующих лицензий.

3.1.1.    Для изготовления муфт могут применяться низколегированные листовые стали марок 09Г2С и 10ХСНД (по ГОСТ 5520-79) или аналогичные им. На листовую сталь должны быть сертификаты завода-изготовителя.

Рис. 5. Эскиз сдвоенной муфты:

1    - наружная муфта;

2    - внутренняя муфта;

3    - кольца муфты

12

Муфта данной конструкции состоит из внутренней центральной муфты, двух колец и двух наружных муфт.

Внутренняя муфта, состоящая из двух половин, устанавливается на дефектный участок трубы и сваривается двумя продольными швами, затем по краям дополнительно приваривается к трубе нефтепровода двумя кольцевыми угловыми швами.

С каждой стороны внутренней муфты на расстоянии не менее 100 мм устанавливаются кольца, каждое из которых первоначально сваривается продольными швами.

Расстояние смещения между продольными швами колец и внутренней муфты должно быть не менее 100 мм.

Внутренняя сторона колец приваривается к трубе кольцевыми угловыми швами.

Каждая из двух наружных муфт после установки и сварки продольных стыковых швов приваривается к внутренней муфте и к кольцу кольцевыми угловыми швами.

Двойной кольцевой шов "наружная муфта - кольцо" и "кольцо - труба" обеспечивают деформативность и надежность концевых участков муфты.

Наружные муфты должны обеспечить герметизацию в случае возникновения сквозных дефектов, в частности, трещин в зоне угловых швов на трубе.

В случае короткой внутренней муфты предпочтительнее применить одну наружную муфту большей длины, которая приваривается только к кольцам угловыми швами. Такая муфта эффективнее сопротивляется напряжениям при изгибе трубопровода (рис. 5) .

В муфту N 4 наполнитель (эпоксидная смола)не заливается. Концы муфты также герметизируются.

Муфта №4 допускается к установке на спиралешовных трубах и трубах из термоупрочненных и дисперсионнотвердеющих сталей.

2.5. При наличии протяженного дефекта допускается установка ремонтных муфт (муфты №1,    №2,    №3    и №4) длиной более

3000мм, но не более 7000мм при условии технического обоснования и принятия решения техническим советом при главном инженере УМН.

13

К рис.2.

Диаметр ремонтируемой трубы, мм — — - — ■ ■-----~ Размеры конструктивных элементов муфты, мм L С К до 720 300-3000(7000) 70-100 120-300 720-1220 300-3000(7000) 70-100 150-300

К рис. За.

Диаметр ремонтируемой трубы, мм Размеры конструктивных элементов муфты, мм L С К до 720 300-3000(7000) 70-100 120-300 720-1220 300-3000(7000) 70-100 150-300

К рис. 4,

Диаметр ремонтируемой трубы, мм Размеры конструктивных элементов муфты, мм L м К А В С до 720 300-3000(7000) 240-350 120-300 70-100 100-150 70-100 720-1220 300-3000(7000) 270-400 150-300 80-100 120-200 70-100

3. Технические условия на изготовление муфт, требования к материалу муфт

3.1.    Ремонтные муфты из листового металла должны изготавливаться в заводских условиях.

3.1.1.    Для изготовления муфт могут применяться низколегированные листовые стали марок 09Г2С и 10ХСНД (по ГОСТ 5520-79) или аналогичные им. На листовую сталь должны быть сертификаты завода-изготовителя.

3.1.2.    Толщина стенки муфты (и ее элементов) при одинаковой нормативной прочности металла трубы и муфты должна быть не меньше толщины стенки ремонтируемой трубы.

При меньшей нормативной прочности металла муфты номинальная толщина ее стенки должна быть увеличена в соответствии с расчетом п.8.3 СНиП 2.05.06-85. При этом толщина стенки муфты не должна превышать толщину стенки трубы более, чем на 20%.

3.1.3.    Все элементы муфты (кольца, наружные муфты) должны быть одинаковой толщины.

При изготовлении муфт необходимо учитывать, чтобы направление проката (или волокон металла) металлического листа совпало с осью трубы.

3.1.4.    Муфты заводского изготовления должны поставляться Заказчику с антикоррозионным покрытием на наружной и внутренней поверхности.

3.1.5.    При изготовлении муфт (и ее элементов) должен проводиться ультразвуковой контроль кромок, подлежащих сварке на отсутствие расслоений на расстоянии не менее 30 мм от края.

3.1.6.    Ремонтные муфты должны иметь маркировку и сертификаты завода-изготовителя и соответствовать техническим условиям на их поставку. Технические условия должны быть утверждены в установленном порядке.

3.2. Допускается изготовление муфт из прямошовных труб, предназначенных для сооружения магистральных нефтепроводов, с диаметром, равным ремонтируемой трубе.

Муфта должна быть изготовлена из стали аналогичного класса прочности, что и ремонтируемая труба.

Изготовление муфт производится с использованием механической обработки или газовой (плазменной) резки с последующей механической обработкой.

Эквивалент углерода металла трубной стали для изготовления муфт не должен превышать С_э<0,43% (эквивалент углерода подсчитывают по формуле:

С_э= С + Мп/6 + Cr+Mo+(V+Ti+Nb) + Cu+Ni +    15В,

5    15

где С, Mn, Cr, Mo, V, Ti, Nb, Си, Ni и В соответственно содержание углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, титана, ниобия, меди, никеля, бора в стали в %. Для изготовления муфт №3 рис. 36 применяются переходники.

14

3.3 Для изготовления муфт могут применяться бесшовные трубы, а также трубы, сваренные ТВЧ. Данные муфты должны использоваться для ремонта дефектов соответствующих трубопроводов .

3.4.    Изготовление муфт из термоупрочненных и спиральношовных труб не допускается.

3.5.    Трубы и переходники, предназначенные для изготовления муфт должны иметь заводские сертификаты и должны соответствовать ТУ на трубы, для ремонта которых они будут использованы.

Трубы и переходники для изготовления ремонтных муфт не должны иметь внешних дефектов (трещин, вмятин, выбоин, коррозии, дефектов продольных швов и др.) .

3.6.    В целях экономии металла допускается изготовление ремонтных муфт (и ее элементов) из нескольких сегментов труб той же марки стали, что и ремонтируемая труба с толщиной стенки не менее, чем толщина стенки ремонтируемой трубы.

3.6.1.    При изготовлении ремонтных муфт и ее элементов из отдельных сегментов труб расстояние между продольными сварными швами, а также от продольного сварного шва до продольной кромки полумуфты должно быть не менее 300 мм по внешней образующей трубы (рис. б) .

3.6.2.    Изготовление сегмента муфты из участка трубы с кольцевым сварным швом не допускается.

3.6.3.    Вырезку сегмента для изготовления муфты производить на расстоянии не менее 50 мм от кольцевого сварного шва.

3.6.4.    Сборка и подгонка муфты и ее элементов должна производиться на шаблоне, размеры которого должны соответствовать размерам ремонтируемой трубы.

3.6.5.    Разгибание сегментов трубы до соответствия их внутренних радиусов кривизны кривизне шаблона должно производиться до сварки продольных швов укрупнения.

3.6.6.    Допускается разгибать сегмент с заводским продольным швом, если расстояние от заводского продольного шва до продольной кромки сегмента составляет не менее 300 мм.

3.6.7.    Перед сваркой производится ультразвуковой контроль сегментов на предмет отсутствия расслоения по толщине трубы. Расслоение ближе 30 мм от свариваемых кромок не допускается .

3.6.8.    Для выполнения продольных швов укрупнения сегментов муфты применяется двусторонняя ручная дуговая сварка.

3.6.9.    Для сварки используются симметричные Х-образная или V-образная разделки, приведенные на рис. 7а, б.

3.6.10.    Стыки под сварку должны собираться с зазором 1,0-3,0 мм. При сборке для входа и выхода дуги к сегментам муфты привариваются технологические пластины, которые после сварки продольных швов удаляются шлифмашинкой.

3.6.11.    Предварительный подогрев кромок производится в соответствии с требованиями табл. 9 настоящей Инструкции. Для подогрева используются плоские газовые подогреватели.

3.6.12.    Сварка продольных швов укрупнения проводится электродами с основным видом покрытия в соответствии с табл.1.

15

Рис. 6. Схема расположения продольных швов укрупнения. 1,2 - продольные швы.

3,4,5 - сегменты трубы.

16

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Общие положения........... 3

2 .    Конструкции сварных ремонтных муфт....... 4

3.    Технические условия на изготовление муфт,

требования к материалу муфт.    10

4.    Дефектность труб нефтепровода и выбор ремонтных

муфт..................... 17

5.    Методы сварки и технология сборочно-сварочных работ........................ 22

6.    Установка муфт на трубопроводе............. 42

7.    Методы контроля сварных соединений муфт и

требования к качеству сварных швов.......... 45

8.    Аттестация технологии сварки муфт при ремонте

нефтепроводов.............................. 49

9.    Аттестационные испытания    сварщиков.......... 59

10.    Обеспечение безопасности работ по монтажу

и сварке муфт.................63

Литература...................................... 67

Приложение 1 (Технологические    карты    по сварке).... 68

1

Таблица 1. Электроды с покрытием основного вида для сварки муфт при изготовлении

Назначение Тип электро да Марка электрода Нормативное значение временного сопротивления разрыву металла труб, МПа (кгс/мм?) Для сварки и ремонта корневого слоя шва Э50А УОНИ 13/55 ЛБ52У ОК.48.04 ОК.53.70 Фокс ЕВ-50 Фокс ЕВ Пайп Линкольн 18П Феникс К50Р Мод до 588 (60) (включительно) Для сварки и ремонта заполняющих и облицовочного слоев шва Э50А УОНИ 13/55 ЛБ52У ОК.48.04 ОК.53.70 Фокс ЕВ-50 Фокс ЕВ Пайп Линкольн 16П до 539 (55) (включительно) Э60 Шварц-ЗК ОК 73.79 ОК 74.70 ЛБ-62Д ВСФ-65М Кессель 552ОМо Линкольн 18П 539-588 (55-60)

3.6.13.    Сварка продольных стыковых соединений сегментов должна выполняться в следующей последовательности для Х-образной разделки(рис. 8а):

•    первоначально с внешней стороны производится сварка первого (корневого) и второго (заполняющего) слоев шва;

•    два заполняющих слоя (3-й и 4-ый) свариваются с внутренней стороны;

•    в зависимости от толщины стенки производится заполнение и облицовка с внешней, а затем с внутренней стороны.

Для V-образной разделки:

•    производится заполнение согласно рис. 86;

•    после заполнения и облицовки допускается подварка с внутренней стороны с обязательной зачисткой шлифмашинкой наружного корневого слоя.

3.6.14.    Сварка продольных швов укрупнения сегментов муфты проводится в нижнем положении. Первый (корневой) слой шва сваривается навесу (без подкладки).

В случае сварки в Х-образную разделку перед сваркой внутреннего слоя (3-его) корневой наружный слой с обратной стороны с помощью шлифмашинки зачищается от шлака по всей длине шва.

Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности. Режимы сварки приведены в табл. 2.

18

1. Общие положения

1.1.    Настоящая инструкция распространяется на ремонт дефектов на действующих нефте- и нефтепродуктопроводов диаметром 114-1220мм из сталей с временным сопротивлением разрыву до 588Мпа (бОкгс/мм²), в том числе из термоупрочненных и дисперсионнотвердеющих сталей, с применением стальных полно-охватывающих муфт.

1.2.    Ремонт муфтами производится без остановки транспорта продукта действующего трубопровода при снижении рабочего давления.

1.3.    Инструкция распространяется на ремонт муфтами трубопроводов 1-1V категорий (СНиП 2.05.06-85) из цельнотянутых, прямошовных и спиралешовных труб.

1.4.    Ремонт муфтами является методом капитального ремонта . Срок службы ремонтных муфт равен сроку службы ремонтируемого трубопровода.

1.5.    Инструкция распространяется на ремонт муфтами в заводском исполнении, изготовленными из листового металла и муфтами, изготовленными в монтажных условиях из труб, предназначенных для строительства трубопроводов.

1.6.    Инструкция регламентирует ручную дуговую сварку электродами с основным видом покрытия, применяющуюся при изготовлении и при установке ремонтных муфт на действующем нефтепроводе .

1.7.    В Инструкции представлены рекомендуемые конструкции муфт, требования к их изготовлению, рекомендации по применению типов муфт в зависимости от вида дефектов и степени повреждения труб, требования к установке ремонтных муфт, особенности технологии сборки и сварки муфт, требования к контролю качества сварных соединений, аттестация технологии сварки муфт и сварщиков и требования к обеспечению техники безопасности при ремонтных работах на действующем нефтепроводе .

1.8.    Настоящая инструкция разработана на основе анализа зарубежных и отечественных нормативных документов, зарубежного и отечественного производственного опыта, а также на основе проведенного во ВНИИСТе комплекса натурных и промышленных испытаний участков трубопроводов, отремонтированных с помощью муфт.

1.9.    При выполнении сварки рекомендуется применение однопостовых источников питания инверторного типа.

1.10.    Любые изменения и дополнения к настоящей Инструкции должны быть согласованы с разработчиком - АО ВНИИСТ.

3

2 . Конструкции сварных ремонтных муфт

2.1.    Для ремонта дефектов поверхности трубопроводов рекомендуются два типа муфт, которые отличаются друг от друга следующими основными особенностями:

•    К первому типу относятся только усиливающие муфты, которые при установке не привариваются к стенке дефектной трубы. Муфты данных конструкций используются при обеспечении гарантии герметичности трубопровода.

•    Ко второму типу относятся герметичные усиливающие муфты, которые по краям дополнительно привариваются к поверхности трубы кольцевыми угловыми швами. В зависимости от конструкций муфт также привариваются к трубе и отдельные ее элементы. Муфты данных конструкций применяются для ремонта сложных дефектов - глубиной до 80-90% толщины стенки трубы, а также для ремонта сквозных дефектов.

2.2.    Муфты каждого типа подразделяются на обжимные и необжимные. При установке обжимных муфт, когда муфта плотно прилегает к дефектному месту трубы, достигается более полная ее разгрузка за счет самой муфты.

Необжимные муфты, в отличие от обжимных, устанавливаются при наличии препятствий на поверхности трубы для плотного прилегания муфты к ремонтируемой трубе, в частности, выступов в зоне вмятин, гофр и т.п.

2.3.    Ремонтные муфты, включая и ее элементы, состоят из двух половин (верхней и нижней), которые после установки на трубопровод свариваются между собой продольными стыковыми швами.

2.4.    Для выполнения ремонтных работ на действующем нефтепроводе рекомендуется несколько конструкций муфт (рис.1-4 ) :

2.4.1.    Усиливающая обжимная непривариваемая муфта (далее муфта N 1, рис.1).

Данная муфта устанавливается в случае отсутствия препятствий на поверхности трубы с целью плотного прилегания муфты к ремонтируемому дефекту, снижения кольцевых растягивающих напряжений в месте дефекта и предупреждения выпучивания металла трубы.

Муфта N 1 состоит из двух полумуфт, которые свариваются между собой продольными стыковыми швами.

Муфта №1 допускается к установке на спиралешовных трубах и трубах из термоупрочненных и дисперсионнотвердеющих сталей.

2.4.2.    Усиливающая необжимная непривариваемая муфта (далее муфта N 2,рис.2) устанавливается при наличии препятствий (овальности или кривизны)на поверхности трубы для плотного прилегания муфты к ремонтируемому дефекту и невозможности устранения зазора между муфтой и трубой величиной > 6 мм.

4

Муфта данной конструкции состоит из двух полумуфт и непривариваемых к поверхности трубы двух колец, каждое из которых состоит из двух полуколец.

Первоначально на трубу устанавливаются и свариваются продольными швами кольца.

Расстояние смещения между продольными швами колец и внутренней муфты должно быть не менее 100 мм.

Две полумуфты, установленные на кольца также свариваются между собой продольными швами концы муфты привариваются к кольцам кольцевыми угловыми швами.

Продольные швы колец и муфты выполняются на металлической подкладке.

Перед установкой муфты усиление поояольных швов на кольцах (в местах нахлестки) предварительно снимается шлифма-шинкой.

Зазор между муфтой и трубой заполняется упрочняющими наполнителями типа эпоксидной смолы. Для заливки наполнителей и контроля за уровнем заполнения на верхней образующей муфты имеются два отверстия диаметром 12...14 мм.

После заполнения кольцевого пространства между муфтой и трубой отверстия закрываются винтовыми пробками.

Концы муфты герметизируются (силиконовым уплотнителем или другими материалами) с целью предотвращения утечки наполнителя и исключения попадания влаги и, как следствие, возникновения щелевой коррозии между муфтой и трубой.

Муфта №2 допускается к установке на спиралешовных трубах и трубах из термоупрочненных и дисперсионнотвердеющих сталей.

2.4.3.    Герметичная привариваемая необжимная муфта (далее муфта N 3, варианты конструкций представлены на рис. За, 36, Зв, Зг) .

Муфта устанавливается в случае сквозных дефектов и дефектов глубиной до 0,80-0,905 на основном металле трубы и дефектов в сварных соединениях (где 5- стенки трубы).

Расстояние смещения между продольными швами колец и внутренней муфты должно быть не менее 100 мм.

Зазор между муфтой и трубой заполняется упрочняющим наполнителем типа эпоксидной смолы. Для муфт на Рис.36, Зв и Зг допускается производить заполнение дизельным топливом, либо машинным маслом, либо нефтью.

Для обеспечения герметичности муфты после заполнения кольцевого пространства между муфтой и трубой отверстия закрываются винтовыми пробками и обвариваются ручной дуговой сваркой.

Муфта №3 НЕ ДОПУСКАЕТСЯ к установке на спиралешовных трубах и трубах из термоупрочненных и дисперсионнотвердеющих сталей■

2.4.4.    Герметичная привариваемая обжимная муфта (далее муфта N 4, рис.4).

Данная муфта устанавливается в случае дефектов глубиной более 0,80-0,905 на основном металле трубы и должна выдерживать рабочее давление и при наличии сквозных дефектов стенки трубопровода.

10