Clock Spring 15 GheorgheZecheru UPG

8/3/2019 Clock Spring 15 GheorgheZecheru UPG

1/46

Prof. univ. dr. ing. Gheorghe ZECHERU Universitatea Petrol Gaze din Ploieti

Conf. univ. dr. ing. Gheorghe DRGHICI Universitatea Petrol Gaze din Ploieti

Dr. ing.Ilie E. LATASocietatea Naional de Transport Gaze Naturale

S.N.T.G.N. TRANSGAZ Media


2/46

STRATEGII MENTENANTA SNT ___________________________________________________________________

Prezentare Prof. Gh. Zecheru ______________________________________________________________________ 1


3/46



Lungimile caracteristice ale conductelori racordurilor SNT

Lungimea totalLc,n,

km

Lungimea convenional de

expunere totalLce,n,

kman

Conducte de transport 10803,2 389189,3Conducte tranzit 553,3 11863,6Racorduri 1753,7 32189,5

TOTAL SNT 13110,2 433242,4


4/46




5/46


Prezentare Prof. Gh. Zecheru ______________________________________________________________________4

Clasificarea anomaliilor(imperfeciunilori defectelor)

conductelor destinatetransportului gazelor naturale


6/46



Clasificarea n funcie deconfiguraie a imperfeciunilor

i defectelor conductelor pentrutransportul gazelor naturale


7/46



Ponderea accidentelor produse din diferite cauze pe conducteleunor sisteme de transport al gazelor naturale

OPS Office of Pipeline Safety United States Department of Transport NEB National Energy Board / Canada Oil & Gas Operations Act COGOAEGIG European Gas Pipeline Incident data Grup

EUB Alberta Energy and Utilities Board


8/46




9/46



INCARCARE

P

RINSUDARE

PETICE

SUDATE

PROCEDEEDE

REPARAREPRINSUDARE

CUSUDAREDIRECTP

E

TUBULATURACONDUCTEI

M

ANSOANE

TIPB

Particularitile procedeelor tehnologice de reparare a conductelor /1


10/46


Prezentare Prof. Gh. Zecheru ______________________________________________________________________

9

MANS

OANETIPA

P

ROCEDEEDER

EPARAREPRIN

SUDARE

FA

RASUDAREPE

TUBULATURAC

ONDUCTEI

INV

ELISURICURASINA



11/46



10

FREZARE

POLIZARE

COLIERE

MECANICE

PROCEDEEDEREPARARE

F

ARASUDARE

I

NVELISURI

COMPLEXE



12/46



11

Aplicarea procedeelor tehnologice de mentenan pe conductele detransport poate implica realizarea a dou tipuri de mbinri sudate:

a) mbinri sudate longitudinale ISL, care se realizeaz ntrecomponentele semicilindrice din care sunt alctuite elementele de adaos de

tipul manoanleor tip A i B sau nveliurilor care se umplu cu rinsintetic; realizarea ISL nu influeneaz n msur semnificativ, termicimetalurgic, peretele conductei, iar tipul mbinrilor (cap la cap sau n colbutt or fillet weld) depinde de soluia adoptat la proiectarea componentelorcare se mbin

prin sudare;

b) mbinri sudate circulare sau mbinri sudate de contur ISC,care se realizeaz pentru fixarea (aplicarea) pe tubulatur a manoanelortip B, a nveliurilor montate la distani a petecelor, precum i pentruasamblarea pe tubulatur a tronsoanelor nlocuite; ISC sunt mbinri

sudate n col sau cap la cap, iar realizarea lor afecteaz direct isemnificativ, termic, metalurgic i mecanic (prin generarea unui cmp detensiuni reziduale), peretele conductei.


13/46



12

Principalele tipuri de elemente de adaos care se pot aplica la efectuarea

lucrrilor de mentenan pe conductele de transporti tipurile principalede mbinri sudate care se execut la aplicarea acestora


14/46



13

La realizarea unor operaii de sudare direct pe o conductaaflat n exploatare trebuie rezolvate dou probleme principale:

a) Evitarea str pungerii peretelui conducteide ctre arculelectric utilizat ca surs termic la sudare (Avoiding the burningthrough of the pipe wall by the electric arc used as thermic source whilewelding);

b) Evitarea fisurrii datorit hidrogenului , denumit ifisuare la rece sau fisurare ntrziat (Avoiding the hydrogen inducedcracking, also known as cold cracking or delayed cracking) , care este puternic activat de rcirea accelerat a peretelui conductei n

zona de sudare, produs de circulaia cu o anumit vitez afluidului sub presiune din conduct.


15/46



14

Strpungerea peretelui unei conductecu grosimea de 3.2 mm (0.125 inch)

prin actiunea arcului electric folositca surs termic la sudare

Poziia fisurilor datorita hidrogenului labaza CUS n cola manoanelor utilizate la

repararea prin sudare a conductelor


16/46



Str pungerea peretelui tubulaturiiunui conducte de ctrearcul electric utilizat ca surs termic la sudare este improbabil,dac grosimea efectiv s a peretelui tubulaturii ndeplinete condiia

s 6,4 mm (0,25 in), iar la sudare se utilizeaz electrozi nvelii cuconinut sczut de hidrogen i tehnologii de sudare obinuite (din punctul de vedere al mrimii energiei liniare de sudare/ weldingheat input).

ndeplinirea condiiei s 6,4 mm (0,25 in) este primapremis ce trebuie considerat la prescrierea n tehnologiile dementenan a realizrii unor operaii de sudare (viznd realizareaunor mbinri de tip ISC) pe conductele sub presiune. n figura

urmtoare se prezint diagramele (construite experimental) dealegere a energiei liniare n vedera efecturii operaiilor de sudarepe conductele pentru transportul gazelor naturaleiieiului.


17/46



Diagramele de alegere a energiei liniare pentru evitarea strapungeriiperetelui conductelor de ctre arcul electric folosit ca surs termic la sudare


18/46



Fisurarea datorit hidrogenului se produce dac suntndeplinite simultan urmtoarele condiii:a) Exist hidrogen n mbinarea sudat;b) mbinarea sudat prezint zone cu structura susceptibil la

fisurare;c) n mbinarea sudat sunt generate tensiuni mecanice dentindere /tensile stress.


19/46



La conceperea tehnologiei de sudare pe conductele aflate subpresiune trebuie s se acorde mai nti atenie utilizrii electrozilorcu coninut sc zut de hidrogen/low hydrogen electrodesi creriicondiiilor desfurrii unorprocese de sudare cu niveluri sczuteale hidrogenului difuzibil /diffusable hydrogen content n mbinrile

sudate. De asemenea, trebuie aplicate msuri care s minimizeze posibilitatea formrii n mbinarea sudat (n CUSi n zonainfluenat termomecanic ZIT) a unor microstructuri sensibile

la fisurare. Cele mai eficiente msuri sunt:


20/46



utilizarea unei energii liniare de sudare suficient de mare pentru a contracara efectul de rcire accelerat pe care l arecirculaia fluidelor sub presiune n conducta pe care se efectueaz

sudarea; sudarea cu prenclzire (atunci cnd aceasta se poateaplica, iar efectele de rcire accelerat produse de circulaia fluidelor n conduct nu mpiedic atingerea nivelului dorit al

temperaturii de prenclzire); depunerea unui strat /beads ngust la baza CUS n col, pesuprafaa peretelui conductei, cu materiale de adaos care asiguracestora o limit de curgere sczut / low yield strengthi o

plasticitate ridicat (soluie denumit sintetic sudarea cu strat derecoacere / temper bead technique ), aa cum se prezint nfigura urmtoare.


21/46



Tehnologia de realizare a mbinrilor sudate circumfereniale larepararea conductelor cu manoane


22/46



Specificaiileprocedurilor de sudare /Welding Procedure Specification) WPSelaborate pentru realizarea lucrrilor de mentenant pe conductele sub presiuneprevd regimurile de sudare potrivite pentru a se asigura realizarea mbinrilorsudate far pericolul fisurrii datorit hidrogenului; energia liniar minim desudare, cu sau far prenclzire, se stabilete utiliznd diagrame complexe, construite

experimental sau prin simulare numeric.


23/46



Procedurile prevd recomandri precise privind practicasudrii:

a) nainte de sudare, sudorii trebuie s cunoasc detaliatcondiiile de operare ale conductei (presiunea fluidului transportat,condiiile de curgere a fluidului, temperatura fluidului)i grosimeade perete a conductei n zona n care vor fi amplasate mbinrilesudate;

b) manoanele sau nveliurile care se monteaz pe conductetrebuie s aib forma corespunztoarei dimensiunile suficient deprecise, astfel nct ntre elementele de adaos i conducta suport s

nu fie jocuri excesiv de mari (dac jocurile sunt prea mari se poate prevedea diminuarea acestora prin depunerea a dou straturi derecoacere peeava suport) sau neuniforme;


24/46



Neconformarea pe tubulatura conductei care se repar a elementelor deadaos realizate dinevi semifabricat de aceaeai tipodimensiune caievile care alctuiesc tubulatura


25/46



c) ISL, care se execut ntre componentele semicilindrice aleelementelor de adaos (manoane, nveliuri etc.) ce se aplic peconduct , trebuie realizate de preferin fr afectarea pereteluiconductei (cu pregtirea adecvat a marginilor componentelor pentru

sudarea cap la cap i cu prevederea unor plcue tehnologice deamorsare i stingere / run-on / run-off plates a arcului electric desudare), aa cum sugereaz schiele din figurile urmtoare;


26/46



Pregtirea pentrurealizarea ISL acomponentelor

man

oanelor folosite larepararea conductelor


27/46



Amplasarea plcuelortehnologice de amorsarei

stingere a arcului electric larealizarea ISL cap la cap ntre

componentele semicilindrice ale

elementelor de adaos pentrurepararea conductelor


28/46



d) metodele de verificare i testare a calitii ISC trebuie s fiecapabile s evidenieze eventuala apariie a fisurilor n mbinrile sudate;verificrile trebuie efectuate la cel puin 48 ore de la efectuarea mbinrilorsudate.

Probele pentru calificarea procedurilor de sudare pe conductele subpresiune s-au realizat n modul prezentat n figura urmtoare.


29/46



Repararea cu nveliuri complexe, realizate din materiale

compozite, reprezint o clas de procedee tehnologice moderne dereparare a conductelor care prezint defecte superficiale localede tip lips de material, produse prin coroziune sau defecte detipul indentaiilor, produse (n general) prin intervenii sau

interferene de ter parte. Procedeele tehnologice din aceastclas permit repararea fr scoaterea din exploatare aconductelor i fr aplicarea unor operaii de sudare petubulatura acestora.


30/46



b.

a. c.

Carcateristici ale le procedeului de reparare cu nveliuri din material compozite:a. Repararea unei zone extinse a tubulaturii unei conducte folosind mai multe nveliuri clock spring

aplicate n serie; b. Repararea unei zone extinse a tubulaturii unei conducte folosind mai multe nveliurisnap wrap aplicate n serie; c. Repararea unei zone a tubulaturii unei conducte folosind mai multenveliuri clock spring suprapuse (pentru creterea rezistenei mecanice a conductei reparate)


31/46



Procedeele sunt deosebit de eficace, constatndu-seexperimental c reparaiile realizate prin acestea, pe conducte cudefecte locale de tip lips de material cu adncimi pn la 80 %

din grosimea peretelui conductei, pot reface i chiar sporirezistena mecanic a conductelor i pot asigura extindereasubstanial a duratei lor normate de exploatare. nveliurile deacest tip, cu diferite denumiri comerciale (Clock Spring CS,

Fiba Roll FR , Wrap Master WM, Snap Wrap SW, Strong Back SB, Black Diamond Composite Wrap BDCW,ICECHIM Wrap Repair IWR), permit realizarea de reparaii cucaracter definitiv i pot fi aplicate pe conducte cu diametrulexterior cuprins ntre 101,6 mm (4 in)i 1422,4 mm (56 in).


32/46



Productivitatea realizrii unei astfel de reparaii este mult

mai mare dect a oricruia din procedeele care presupunefectuarea de operaii de sudare; de exemplu, aplicarea unuinveli CS necesit un timp de lucru efectiv de 15...20 minute, iardurata de finalizare a reparaiei, cu ntrirea chiturilor i

adezivilor sintetici utilizaii obinerea performanelor maxime derezisten mecanic a nveliului aplicat pe tubulatura conductei,este de aproximativ 2,5 ore.


33/46



Setul de reparare printr-un procedeu de tipul celui descrismai nainte are drept componente principale chitul sau materialul

folosit pentru umplerea defectului care se repari materialulcompozit care alctuiete nveliul de consolidare a tubulaturiiconductei n zona defectului care se repar, alctuit fie din benzisuccessive de material compozit (avnd n compunere o matrice

polimeric i un material de ranforsare) cuplate ntre ele cuajutorul unui adeziv, fie dintr-un material compozit realizat dinmai multe straturi successive de material de ranforsareimpregnatei cuplate n vederea conlucrrii cu un material de tip

matrice polimeric).


34/46



Ca urmare, materialele care particip la realizareanveliurilor complexe folosite la repararea conductelor suntmaterialele polimerice sau materialele compozite din care serealizeaz chiturile (materialele de umplere a defectelor) i

nveliurile de consolidare a tubulaturii conductelor n zonadefetelor, de proprietile lor depinznd proprietile iperformanele asigurate de reparaiile realizate cu acestea.


35/46



Aplicarea procedeelor de reparare a conductelor cu nveliuri

complexe este simpli implic folosirea de personal cu calificaremedie, dar impune luarea n considerarei respectarea cu stricteea tuturor prescripiilor incluse de productorul, importatorul saudistribuitorul setului de reparare n Fia tehnic de securitate /

Saffety data sheeta fiecruia din materialele (substanele,preparatele, produsele) din acest set, pentru care, n conformitatecu prevederile legale, trebuie s se pun la dispoziia utilizatoruluiun astfel de document.


36/46



Tehnologia de reparare a unei conducte cu ajutorul

nveliurilor de consolidare din material compozit este simpl, aacum sugereaz

imaginile prezentate n figura urm

toare, care

prezint etapele aplicrii unui nveli din material compozitrealizat cu materialele polimerice concepute de un colectiv decercetare de la ICECHIM Bucureti sau a unui nveli de tip

Plug-n Wrap PLUS. n mod obinuit, naintea aplicriinveliului de consolidare se realizeaz pregtirea prin sablare /sandblast i degresare a conductei n zona defectelor i seacoper defectele cu chit / polymeric filler , pentru a se reface

astfel configuraia suprafeei exterioare a conductei.


37/46



Tehnologia aplicrii pe conducte a nveliurilor compozitecu matrice polimerici fibre de sticl


38/46



Materialele compozite utilizate n prezent pentru realizareanveliurilor de consolidare a conductelor cu defecte au

caracteristici mecanice ridicate.Caracteristicile mecanice ale materialelor compozite folosite la repararea conductelor

Caracteristicile mecanice ale materialului compozit*Materialul

compozit

Materialul de

armare al

compozitului

EC,

GPa

RmC,

MPa

AC,

%IWR Fibre de sticl 17,5...22,7 265...315 1,32 ... 1,60

Perma Wrap Fibre de sticl 34,0 38,0 580 620 1,00 1,10

Fiba Roll Fibre de sticl 7,9 ... 8,7 86 ... 72 2,60 ... 3,10

Clock Spring Fibre de sticl 33,8 ... 34,5 630 ... 650 1,06 ...1,36

TDW RES-Q Wrap Fibre de carbon 65,5 ... 68,8 1000...1028 -

* msurate pe direcia care corespunde circumferinei conductei la aplicarea nveliului compozit


39/46



Rezistena mecanic / Tensile strength RmC a acestor

materiale compozite este asemntoare celei asigurate de oeluriledin care se realizeazevile pentru conducte, dar caracteristicileelastice (modulul de elasticitate /modulus of elasticty or Youngsmodulus ECi coeficientul lui Poisson / Poissons ratio C) ialungirea la rupere /elongation at failure AC sunt ns inferioarecelor corespunztoare oelurilor; anizotropia acetor materiale esten prezent eliminat prin folosirea unoresturi de ranforsare(din fibre de sticl sau grafit) cu textur tetraaxial (n locul celor

obinuite, cu textur biaxial).


40/46



Modul de efectuare a ncercrii la traciune pentru determinareacaracteristicilor mecanice ale materialelor compozite de tip Clock Spring


41/46



Rezultatele ncercrilor la tractiunerealizate pe epruvete confecionate din

band de material compozit tip CS

Rezultatele ncercrilor la tractiunerealizate pe epruvete confecionate dinband de material compozit tip IWR


42/46



Modul de verificare a performanelor reparaiei realizate cuun nveli Perma Wrap la oeav cu un defect de tip lips de material


43/46



Particularitile creterii fisurilor n epruvetele din oel, cu nveli din materialcompozit pe baz de polimer reactiv modificatiestur din fibre de sticl


44/46



Si totui ... nveliurile din materiale compozite nu sunt eficace, datoritdiferenei mari dintre modulele lor de elasticitatei modulul de elasticitate al oelului.

Starea de tensiuni mecanice evideniat prin FEAn conducta cu defect superficial de tipanaxial,

dup umplerea defectului cu chit avnd Ex= 13250MPai aplicarea unui nveli de tip CS

Caracteristicile conlucrrii dintre tubulatura de oela conductelori nveliurile de consolidare din

materiale compozite


45/46



Noile soluii tehnologice de reparare ncearc s elimine dezavantajelecelor dou metode prezentate i se bazeaz pe utilizarea nveliurilor deconsolidare metalice umplute cu materiale polimerice sau compozite.


46/46



VA MULUMESC PENTRU ATENIE!

Clock Spring 15 GheorgheZecheru UPG

Documents

Transcript of Clock Spring 15 GheorgheZecheru UPG