Авторы: А.С. Лукьянов, С.В. Марков
В работе выполнено детальное диагностическое обследование трубопровода осветленной воды DN600 в связи с комплексным подходом по продлению сроков службы технологических трубопроводов. Определены остаточный ресурс трубопровода по критерию коррозионного износа с условием выполнения ремонтных работ.
Диагностическое обследование трубопровода
Программа комплексного диагностирования трубопровода включает в себя анализ документации, оценку фактического положения трассы, визуальный и измерительный контроль, внутритрубный телевизионный контроль внутренней поверхности, измерение остаточной толщины стенки, твердости стали труб, оценку технического состояния. Данные о трубопроводе приведены в табл.1.
Таблица 1
По результатам визуального и измерительного контроля антикоррозионное покрытие трубопровода разрушено.
Таблица 2. Оценка остаточной толщины стенки выполнена на основании визуального и измерительного контроля и ультразвуковых измерений толщины стенки трубопровода
Средняя остаточная толщина стенки трубопровода - 4,6 мм
Средняя скорость коррозии - 0,07 мм/год
На наружной поверхности трубопровода сплошная язвенная коррозия глубиной до 3 мм (рис. 1).
Рис. 1.
По результатам визуального внутритрубного телевизионного контроля внутренняя поверхность покрыта отложениями и наростами по всему периметру. Высота наростов до 50 мм (рис. 2).
Рис. 2. Внутренняя поверхность покрыта отложениями, наростами высотой до 50 мм.
По результатам измерения толщины стенки на обследуемом участке скорость общего коррозионного износа не превышает 0,047 мм/год. Минимальная измеренная остаточная толщина стенки трубопроводов 4,8 мм.
Таблица 3. Основные данные о трубопроводе
Трубопровод осветленной воды Ø630 мм проложен на площадке в золошлаковом канале, под водоводом добавочной воды DN1000 до места разделения каналов в 552,71 мм на золовый и шлаковый (рис.З).
Рис. 3. Проходной канал на участке от начала водовода до места разделения каналов на 552,71 мм
Трубопровод осветленной воды проложен по шлаковому каналу на дне канала в уплотненном песке. Шлаковый канал длиной 658,76 мм (рис. 4).
Рис. 4. Проходной канал на участке от места разделения длиной 658,76 м
От шлакового канала до станции осветленной воды (НОВ) трубопровод проложен на песчаной подготовке в уплотненном грунте с обратной засыпкой. Оценка фактического положения трассы состоит в следующем. Трубопровод разбит на 5 участков (рис. 5).
Рис. 5. Высотное положение участка трубопровода
I участок - от ряда «Г» до вентиляционного колодца;
II участок - от стенки склада до ограды ТЭЦ;
III участок - от ограды ТЭЦ до поворота на золохранилище;
VI участок - от поворота до выпуска;
Рис. 6. Схема проходного канала обследуемого трубопровода
Данные для расчета приведены в табл. 4.
Таблица 4
Таблица 5. Данные для расчета
Таблица 6. Расчет остаточного ресурса
Таблица 7. Диагностическое оборудование применяемое при обследовании
Расчет толщины стенки
Расчетные сопротивления материала труб и соединительных деталей по временному сопротивлению Ru, пределу текучести Ryпри расчетной температуре рассчитываются по формулам:
Ry = Ryn Yc /
Ymy Yn Yty
Ru = Run Yc / Ymu Yn Ytu
где: Run и Ryn нормативные сопротивления, принимаются равными минимальным значениям, соответственно временного сопротивления и предела текучести материала по государственным стандартам или техническим условиям на трубы, при нормальной температуре (200°С).
Yc- коэффициент условий работы (табл. 6), СП 33.13330.2012 [40]. Yс = 0,85 (негорючие жидкости);
Yn - коэффициент надежности по ответственности (табл. 5), СП 33.13330.201; [40]. Yn = 1;
Ytu и Yty- поправочные коэффициенты надежности по материалу труб и соединительных деталей при расчетной температуре эксплуатации трубопровода (табл. 4) СП 33.13330.2012 [40]. Ytu =1,1 и Yty = 1,1;
Ymu и Ymy- коэффициенты надежности по материалу (табл. 2 и 3),
СП33.13330.2012 [40], Ymu =1 ,55 и Ymy = 1,10.
Ry = Ryn Yc/ Ymy Yn Yty= (223∙0,85) / (1,10∙1∙1,1) = 156 МПа
Ru = Run Yc/ Ymu Yn Ytu= (413∙0,85) / (1,55∙1∙1,1) = 205 МПа
Расчетное сопротивление материала труб принимается меньшее:
R= min{Ru; Ry} = {155; 208} = 156 МПа
Определяем расчетную толщину стенки по формуле:
t = Y f ɳ pn de / 2 (R+
Yf pn)
где: ɳ - коэффициент несущей способности труб, ц = 1 п. 8.3 СП 33.13330.2012 [40];
Yf - коэффициент надежности по нагрузке (табл.1), СП 33.13330.2012 [40], Yf = 1.1.
t= ( Yf ɳ pn de) / 2 (R+ Yf pn) = (1,1∙1 ∙1.0∙630) / 2(156+1.1∙1.0) = 2,2 мм
Толщина стенки труб, определенная по формуле, должна приниматься для труб номинальным диаметром свыше DN 200 не менее 4.0 мм.
Вывод: Измеренная минимальная толщина стенки водовода (2,8 мм) меньше чем расчетная. Условие прочности будет выполняться при условии проведения ремонтных работ на участке от 0 до 50 м.
Расчет остаточного ресурса
Расчет остаточного ресурса трубопровода проводится по минимальной вероятной толщине стенки труб по результатам диагностирования с учетом [18,39]:
Тост = (tмин- tотб) / Vср
Заключение о техническом состоянии обследуемого водопровода
При допустимой скорости коррозии 0,085 мм/год [36]:
▪ общий коррозионный износ не превышает 0,047 мм/год;
▪ язвенный коррозионный износ в среднем составляет 0,07 мм/год. На участке 0 м - 50 м обследованного трубопровода скорость коррозии до 0,1 мм/год.
При минимальной допустимой расчетной толщине стенки трубы по [40] - 4,00 мм:
▪ минимальная измеренная остаточная толщина стенки трубопроводов 4,8 мм;
▪ минимальная вероятная остаточная толщина стенки с учетом язвенной коррозии - 2,8 мм.
Остаточный ресурс трубопровода по критерию коррозионного износа два года, при условии выполнения ремонтных работ на участке от 0 до 50 м.
Трубопровод осветленной воды от ряда «Г» до станции осветления длиной 1500 м пригоден для проведения санации методом нанесения цементно-полимерного покрытия.
Что необходимо сделать для дальнейшей эксплуатации:
▪ очистка наружной поверхности от коррозии и проведение переизоляцию;
▪ прочистка внутренней поверхности трубопровода с контролем внутритрубным телевизионным комплексом;
▪ ремонт трубопровода на участке от 0 до 50 м;
▪ изоляция внутренней поверхности трубопровода методом нанесения цементно-полимерного покрытия.
Литература:
1. Курбатов В.Л., Римшин В.И., Шумилова Е.Ю., «Практическое пособие производителя работ». Белгород. 2013.
2. Курбатов В.Л., Римшин В.И., под ред. Римшина В.И., «Практическое пособие инженера-строителя». Москва, 2012.
3. Казачек В.Г. и др., под ред. Римшина В.И., «Обследование и испытание зданий и сооружений». Учебник для студентов ВУЗов, обучающихся по специальностям «Промышленное и гражданское строительство» направления подготовки «Строительство». Москва. 2006. Сер. «Для высших учебных заведений» (Изд. 2006. 2-е, пе- рераб. и доп.).
4. Нотенко С.Н. и др., под ред. Римшина В.И., Стражникова А. М. «Техническая эксплуатация жилых зданий». Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по строительным специальностям. Москва. 2012. Сер. «Для высших учебных заведений» (изд. 3-е, перераб. и доп.).
5. Римшин В.И., Греджев В.А., «Основы правового регулирования градостроительной деятельности». Москва. 2015. 2-е издание, переработанное и дополненное.
6. Римшин В.И., Греджев В.А., «Правоведение. Основы законодательства в строительстве». Москва. 2015. Сер. «Учебник XXI век. Бакалавр».
7. Римшин В.И., Греджев В.А., «Правовое регулирование городской деятельности и жилищное законодательство». Москва. 2013. Сер. «Высшее образование» (3-е издание, стереотипное).
8. Бондаренко В.М., Боровских А.В., Марков С.В., Римшин В.И., «Элементы теории реконструкции железобетона». Москва. 2002.
9. Бондаренко В.М., Римшин В.И., «Квазилинейные уравнения силового сопротивления и диаграмма 6-8 бетона». «Строительная механика инженерных конструкций и сооружений». 2014. №6. С. 40-44.
10. Бондаренко В.М. Римшин В.И., «Усиление железобетонных конструкций при коррозионных повреждениях». Учебное пособие. Москва. 2009.
11. Бондаренко В.М., Римшин В.И., «Примеры расчета железобетонных каменных конструкций». Москва. 2014. 4-е издание, исправленное.
12. Бондаренко В.М., Римшин В.И., «Остаточный ресурс силового сопротивления поврежденного железобетона». «Вестник Отделения строительных наук Российской академии архитектуры и строительных наук». 2005. №9.
13. Бондаренко В.М., Римшин В.И., « Строительная наука - направления развития». «Строительные материалы». 1998. №4. С. 2.
14. Бондаренко В.М., Боровских А.В., Марков С.В., Римшин В.И., «Элементы теории реконструкции железобетона». Москва. 2002.
15. Бондаренко В.М., Римшин В.И., «Квазилинейные уравнения силового сопротивления и диаграмма 6-8 бетона». «Строительная механика инженерных конструкций и сооружений». 2014. №6. С. 40-44.
16. ГОСТ Р ИСО 10543-99, «Метод ультразвуковой толщинометрии».
17. ГОСТ 22761-77, «Метод изменения твердости по Бринелю переносными твердомерами статического действия».
18. ГОСТ 153-39.4-010-2002,« Методика определения остаточного ресурса». Москва. 2002.
19. Кришан А.Л., Астафьева М.А., Римшин В.И., «Предельные относительные деформации центрально-сжатых железобетонных элементов». «Естественные и технические науки». 2014 №9-10 (77). С. 370-372.
20. Кришан А.Л., Астафьева М.А., Наркевич М.Ю., Римшин В.И., «Определение деформационных характеристик бетона». «Естественные и технические науки». 2014. №9-10 (77). С. 367-369.
21. Кустикова Ю.О., Римшин В.И., «Напряженно-деформированное состояние базальтопластиковой арматуры в железобетонных конструкциях». «Промышленное и гражданское строительство». 2014. №6. С. 6-9.
22. Кустикова Ю.О., Римшин В.И., Шубин Л.И., «Практические рекомендации и техникоэкономическое обоснование применения композитной арматуры в железобетонных конструкциях зданий и сооружений». «Жилищное строительство». 2014. №7. С.14-18.
23. Рощина С.И. Римшин В.И., «Расчет деформаций изгибаемых армированных деревянных элементов с учетом ползучести». «Известия Юго-западного государственного университета». 2011. №1 (34) С.121-124.
24. Римшин В.И., « Вести РААСН». «Промышленное и гражданское строительство». 1996. №4. С. 54.
25. Римшин В.И., «Достижение науки - в практику строительства». «Бетон и железобетон». 1995. №6. С. 30-31.
26. Римшин В.И., Иванов В.В., «Внедрение энергоэффективных технологий при проектировании и реконструкции жилой застройки». «Вестник Иркутского государственного технического университета». 2014. №8 (91). С. 104-109.
27. Римшин В.И., Иванов В.В., «К вопросу обустройства малых городов России». «Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета». Серия «Строительство и архитектура7. 2013. №31-1 (50). С. 155-164.
28. Римшин В.И., Екимов В.К., Кустикова Ю.О., « Городские инженерные сооружения». Москва. 2005.
29. Римшин В.И., Филимонова И.И., «Реновация жилой застройки и анализ экологической ситуации Пресненского района ЦАО г. Москвы». «Вестник Иркутского государственного технического университета7. 2014. №9(92). С.126—131.
30. Римшин В.И., «Повреждения и методы расчета усиления железобетонных конструкций». Диссертация на соискание учетной степени доктора технических наук. Москва. 2001.
31. Римшин В.И., Кустикова Ю.О., «Механика деформирования и разрушения усиленных железобетонных конструкций». «Известия Орловского государственного технического университета». Серия «Строительство и транспорт». 2007. №3-15. С. 53-56.
32. Римшин В.И., Меркулов С.И., «Элементы теории развития бетонных конструкций с неметаллической композитной арматурой». «Промышленное и гражданское строительство». 2015. №5. С. 38-42.
33. Римшин В.И., Галубка А.И., Синютин А.В., «Инженерный метод расчета усиления железобетонных плит покрытия композитной арматурой». «Научно-технический вестник Поволжья». 2014. №З.С. 218-220.
34. Римшин В.И., Соколова А.Г., «Реконструкция и усиление зданий и сооружений». Москва. 2001.
35. Rimshin V.I., Larionov Е.А., Erofeyev V.T., Kurbatov V.L., Vibrocreep of concrete with a nonuniform stress state. Life Science Journal. 2014. T. №11. C. 278-280.
36. РД 153-34.1-17.465-00,« Методические указания по оценке интенсивности процесса внутренней коррозии в тепловых сетях».
37. РД 03-606-03, «Инструкция по визуальному и измерительному прибору».
38. СО 153-34.17.464-2003, «Инструкция по продлению срока службы трубопроводов II, III,IV, категорий».
39. СТО Газпром 2-3.5-252-2008, « Методика продления срока безопасной эксплуатации магистральных газопроводов ОАО « Газпром».
40. СП 33.13330.2012, «Расчет на прочность стальных трубопроводов». Актуализированная редакция СНиП 2.04.12-86.
41. Теличенко В.И., Римшин В.И., «Критические технологии в строительстве». «Вестник Отделения строительных наук Российской академии архитектуры и строительных наук». 1998. №4. С. 16-18.
42. Рекомендации Минрегиона РФ №9905-АП/14 от 26.04.2012 г., «Методические рекомендации по определению технического состояния систем теплоснабжения, горячего водоснабжения, холодного водоснабжения и водоотведения».
Источник: журнал «Технологии строительства» 5(109)/2015