Dėl mažo tankio, puikaus atsparumo korozijai ir išskirtinio šilumos bei elektros laidumo aliuminio ir aliuminio lydinio vamzdžiai plačiai naudojami naftos ir chemijos, šaldymo ir ŠVOK, kosmoso, energijos perdavimo ir bendrojo skysčių transportavimo pramonės scenarijuose. Ilgalaikio eksploatavimo ir eksploatavimo metu aliuminio vamzdžiai yra linkę į įvairius pažeidimus, atsirandančius dėl mechaninio poveikio, vidutinės korozijos, nuovargio įtempiuose ir kitų veiksnių. Pritaikius pagrįstas remonto technologijas, galima žymiai sumažinti pakeitimo išlaidas ir sutrumpinti išjungimo ciklus, užtikrinant konstrukcijos saugą, kuri yra pagrindinė pramoninių vamzdynų eksploatavimo ir priežiūros sistemos techninė grandis.
1. Dažni aliuminio vamzdžių pažeidimų tipai ir priežastys
Aliuminio vamzdžių pažeidimai gali būti suskirstyti į tris kategorijas pagal pažeidimo lygį: paviršiaus pažeidimai, konstrukcijos pažeidimai ir korozijos pažeidimai. Įvairių pažeidimų priežastys ir rizikos lygiai labai skiriasi:
Paviršiaus pažeidimasTai daugiausia apima paviršiaus įbrėžimus, negilius įlenkimus ir vietines deformacijas, dažniausiai atsiradusias dėl susidūrimų transportavimo ir montavimo metu, pašalinių daiktų purslų poveikio ir įbrėžimų eksploatacijos ir priežiūros metu. Negilus pažeidimas turi įtakos tik paviršiaus oksido plėvelės išvaizdai ir vientisumui; įlenkimai, kurių gylis viršija 10% sienelės storio, sukels vietinę įtempių koncentraciją, o slėgio ciklo sąlygomis kyla įtrūkimų pavojus.
Struktūriniai pažeidimaiTai apima įtrūkimus, perforacijas ir lūžius, kurie yra didžiausios žalos rizikos formos. Įtrūkimai dažniausiai atsiranda dėl kintamo įtempio nuovargio, per didelio montavimo įtempio arba suvirinimo defektų plitimo; perforacijos dažniausiai atsiranda dėl korozijos prasiskverbimo arba aštrių daiktų smūgio; lūžis yra paskutinė neapdorotos žalos gedimo forma, kuri tiesiogiai sukels terpės nuotėkį ir sistemos išjungimą.
Korozijos pažeidimaiPats aliuminis turi natūralų atsparumą korozijai, pagrįstą tankia oksido plėvele ant paviršiaus, tačiau korozijos gedimas vis tiek atsiranda tam tikromis darbo sąlygomis:
Taškinė korozija: Jūrinėje ir cheminėje aplinkoje, kurioje yra praturtinti chlorido jonai, oksido plėvelė lokaliai pažeidžiama ir susidaro taškinės korozijos duobės, kurios lengvai įsiskverbia giliai į vamzdžio sienelę.
Plyšinė korozija: Vidutinis išlaikymas siauruose tarpuose prie vamzdžių flanšų ir atraminių jungčių sudaro vietinę deguonies trūkumo aplinką ir sukelia koroziją.
Galvaninė korozija: kai aliuminio vamzdžiai yra tiesiogiai prijungti prie skirtingų metalų, tokių kaip varis ir plienas, dėl elektrodo potencialų skirtumo atsiranda elektrocheminė korozija, o aliuminis, kaip anodas, pagreitina tirpimą.
2. Tiksliniai įvairių pažeidimų taisymo procesai
Aliuminio vamzdžių remontas turi būti atliekamas laikantis principų „pirmiausia vertinimas, vėliau statyba, tos pačios klasės“, tai yra, atliekant neardomuosius bandymus, pirmiausia reikia išsiaiškinti pažeidimo gylį ir mastą, tada suderinti atitinkamą procesą pagal dujotiekio slėgio klasę ir terpės charakteristikas ir užtikrinti, kad konstrukcijos stiprumas ir atsparumas korozijai po remonto būtų ne mažesni nei netauriojo metalo projektinis standartas.
2.1 Nedidelių paviršiaus pažeidimų taisymas
Taikoma žemo slėgio ir nepavojingiems vidutiniams vamzdynams, kurių įbrėžimų gylis yra mažesnis arba lygus 0,5 mm, įdubimų gylis yra mažesnis arba lygus 10% sienelės storio ir nėra įtrūkimų.
Šlifavimo ir poliravimo remontasPirmiausia nušlifuokite pažeistą vietą išilgai dujotiekio ašinės krypties 800#-1200# smulkiu švitriniu popieriumi, kad pašalintumėte atplaišas ir laisvą oksido sluoksnį, tada atlikite veidrodinį poliravimą vilnos ratuku, suderintu su poliravimo pasta, galiausiai nuvalykite ir papurkškite skaidrią aliuminio apsauginę priemonę, kad atkurtumėte paviršiaus lygumą ir oksidinės plėvelės vientisumą. Šis metodas skirtas tik išvaizdai ir negiliam apsauginiam remontui ir nekeičia konstrukcijos stiprumo.
Vietinis anodinės oksidacijos plėvelės papildymasScenarijuose, kuriems taikomi griežti antikoroziniai reikalavimai, po šlifavimo taikomas vietinis anodinės oksidacijos procesas: izoliuokite ir apsaugokite aplinkinę pažeistos dalies plotą, paruoškite atskiestą sieros rūgšties elektrolitą ir atlikite remontuojamo paviršiaus anodinį oksidacijos apdorojimą maža oksidacijos įranga, kad susidarytų tokio pat storio oksido sluoksnis kaip ir pradinė plėvelė, o metalas gali pasiekti antikorozinį pagrindo lygį.
2.2 Įlenkimų deformacijų taisymas
Esant mechaninių deformacijų pažeidimams, kai vamzdžio sienelė yra įlenkta, bet nėra įtrūkimų, o sienelės storis nėra akivaizdžiai suplonėjęs, pagal vamzdžio skersmenį ir sienelės storį parenkamas atitinkamas procesas:
Mažo skersmens vamzdžiai (DN mažesnis arba lygus 50): Naudokite mechaninį pakėlimo kėlikliu metodą. Įkiškite reguliuojamą kėlimo galvutę iš dujotiekio vidinės pusės, sulygiuokite su įdubimo centru ir lėtai spauskite, kad įlenkimas išstumtų, kad jis atitiktų pradinį vamzdžio sienelės radianą. Proceso metu stebėkite deformaciją ciferblatu, kad išvengtumėte per didelio vamzdžio sienelės įtrūkimo.
Didelio skersmens vamzdžiai (DN ＞ 100): Naudokite hidraulinio vamzdžio išplėtimo metodą. Įdėkite specialią guminę plėtimosi galvutę į įdubimo padėtį, įpurkškite aukšto slėgio vandens, kad išsiplėtimo galvutė išsiplėstų, ir tolygiai suspauskite vamzdelio sienelę, kad atstatytų. Tinka pramoniniams aliuminio vamzdžiams su stora sienele ir tvirtu tvirtumu.
Prasiskverbimo bandymas turi būti atliktas po deformacijos pašalinimo, siekiant įsitikinti, kad nėra paslėptų įtrūkimų.
2.3 Įtrūkimų ir perforacijų taisymas
Toks pažeidimas tiesiogiai įtakoja dujotiekio slėginę galią, todėl pagal pažeidimo dydį ir darbinį slėgį parenkamos nuolatinio remonto arba laikino remonto schemos.
Suvirinimo remontas (nuolatinis remontas, vidutinio ir aukšto slėgio darbo sąlygos)Suvirinimas yra pagrindinis aliuminio vamzdžių konstrukcinių pažeidimų taisymo procesas. Pirmenybė teikiama lankiniam suvirinimui dujomis (GTAW/TIG), o storasieniams dideliems vamzdžiams gali būti naudojamas metalo lankinis suvirinimas dujomis (GMAW/MIG). Pagrindiniai proceso taškai yra tokie:
Apdorojimas prieš suvirinimą: Kruopščiai sumalkite ir pašalinkite oksido plėvelę 20–30 mm atstumu abiejose siūlės pusėse nerūdijančio plieno vieliniu šepečiu, tada nuriebalinkite ir nuriebalinkite acetonu arba specialia valymo priemone. Aliuminio oksido plėvelės lydymosi temperatūra yra net 2050 laipsnių, daug aukštesnė nei netauriųjų metalų lydymosi temperatūra 660 laipsnių. Neužbaigtas valymas sukels nepilnus lydymosi defektus.
Įranga ir parametrai: GTAW turi būti naudojamas kintamosios srovės maitinimas, o katodo purškimo efektas naudojamas suvirinimo metu susidariusiai oksido plėvelei sulaužyti; prieš suvirinimą pašildykite iki 100–150 laipsnių, kai sienelės storis ＞10 mm, ir reguliuokite tarplaidos temperatūrą 150 laipsnių, kad sumažintumėte šiluminį įtempį ir netauriojo metalo trapumą perkaitimo metu.
Veikimo specifikacija: Naudokite greitą suvirinimą didelės srovės srove, kad sumažintumėte netauriojo metalo kaitinimo laiką; lankinis krateris turi būti užpildytas, kad būtų išvengta lankinio kraterio įtrūkimų; didelio skersmens vamzdynai turėtų naudoti dvipusį sinchroninį GTAW, kurį atlieka du suvirintojai, kad pagerintų suvirinimo kokybę ir suvirinimo efektyvumą.
Apdorojimas po suvirinimo: vėsinkite natūraliai ir lėtai, o aušinimas vandeniu draudžiamas, kad dėl staigaus atšalimo nesuskiltų; išvalę suvirinimo siūlės šlaką ant suvirinimo paviršiaus, atlikite dažų įsiskverbimo testą, kad įsitikintumėte, jog nėra paviršiaus defektų. Aukšto slėgio vamzdynams reikia atlikti papildomą neardomąjį ultragarsinį bandymą.
Šaltasis remontas (laikinas remontas, žemo slėgio darbo sąlygos)Vamzdynams su vandens ir dujų terpe, kurios slėgis mažesnis arba lygus 1,6 MPa, arba eksploatavimo scenarijuose, kai karštieji darbai neleidžiami, aliuminio pagrindu pagamintas epoksidinis remonto mišinys arba specialus vamzdžių remonto pleistras gali būti naudojamas:
Aliuminio pagrindo epoksidinis taisomasis junginys: sudarytas iš dviejų komponentų epoksidinės dervos, užpildytos aliuminio milteliais. Perforacijos pakraščius nušlifavus iki grubios, švarios ir sausos, paruoštą remontinį mišinį įspauskite į skylę, išlyginkite paviršių ir 24 valandas kietėjęs kambario temperatūroje gali veikti esant slėgiui. Jis tinka mažoms skylėms, kurių skersmuo yra mažesnis arba lygus 5 mm.
Specialus aliuminio vamzdžio taisymo pleistras: Suderintas su specialiais klijais, nupjaukite pleistrą, kad pažeidimo kraštą viršytų daugiau nei 20 mm, įklijuokite ir sutankinkite, tada pritaikykite suspaudimo jėgą, kad padėtų sukietėti. Jis pasižymi patikimomis sandarinimo savybėmis ir gali būti naudojamas kaip avarinio remonto priemonė.
Vamzdžio dalies keitimo būdasKai įtrūkimo ilgis viršija 1/3 vamzdžio skersmens, perforacijos skersmuo yra ＞20 mm arba pažeidimo diapazonas viršija 1/2 viso perimetro, vietinis remontas nerekomenduojamas. Pažeista vamzdžio dalis turi būti nupjauta ir pakeista nauja tos pačios medžiagos ir specifikacijos vamzdžio dalimi, sujungta sandūriniu suvirinimu, o suvirinimo reikalavimai atitinka naują vamzdžio konstrukciją.
2.4 Korozijos pažeidimų taisymas
Lengva paviršiaus korozijaPo šlifavimo, kad pašalintumėte korozijos produktus ir laisvą oksido sluoksnį bei atskleistumėte metalinį blizgesį, galite pasirinkti purkšti specialius antikorozinius dažus, skirtus aliuminiui, apvynioti aliuminio folijos viskoelastine juosta ir kitais būdais atstatyti antikorozinį sluoksnį. Kai naudojate viskoelastinę juostą, pirmiausia užpildykite korozijos duobes atitinkama pasta, o juostos dangos plotis turi būti ne mažesnis kaip 50 mm už pažeidimo krašto, kad būtų užtikrintas visiškas sandarinimas.
Vietinis korozijos retinimasKai dėl korozijos vamzdžio sienelė yra tolygiai išplonėjusi, bet neperforuota, gali būti taikomas sudėtinės dangos sutvirtinimo procesas: vėjo anglies pluošto kompozicinė medžiaga arba stiklo pluošto kompozitinė medžiaga ant poliruotos ir išvalytos vamzdžio sienelės ir kietinant derva suformuoja sustiprintą sluoksnį, kad kompensuotų sienelės storio praradimą ir atkurtų slėgį. Jis tinka eksploatuojamiems vamzdynams, kuriuos nepatogu išjungti, kad būtų galima pakeisti.
Didelio ploto korozijaKai korozijos plotas viršija 30% dujotiekio paviršiaus ploto arba likęs sienelės storis yra mažesnis nei 70% projektinio sienelės storio, remonto ekonomiškumas yra mažesnis nei pakeitimo, todėl reikia pakeisti visą dujotiekio atkarpą.
3. Aliuminio vamzdžių remonto kokybės tikrinimas ir pramonės standartai
Aliuminio vamzdžių remonto kokybė yra tiesiogiai susijusi su sistemos veikimo sauga, o daugiamatis patikrinimas turi būti atliekamas griežtai laikantis atitinkamų pramonės standartų:
Išvaizdos patikrinimas: Suvirinimo paviršius turi būti tolygiai suformuotas, be defektų, tokių kaip įtrūkimai, poros, šlako intarpai ir perdegimas; vamzdžio sienelės perėjimas remonto zonoje turi būti lygus, be akivaizdžių išsikišimų ir įlenkimų.
Sandarumo patikrinimas: Slėginiams vamzdynams po remonto turi būti atliktas hidrostatinis bandymas, kai bandymo slėgis yra 1,5 karto didesnis už projektinį slėgį, o 30 minučių išlaikius slėgį nėra nuotėkio ar akivaizdaus slėgio kritimo; pneumatinį bandymą galima pritaikyti tais atvejais, kai hidrostatinis bandymas netinka, kai bandymo slėgis yra 1,15 karto didesnis už projektinį slėgį.
Neardomasis bandymas: Vidutinio ir aukšto slėgio vamzdynų suvirinimo remontui turi būti taikomas 100 % skvarbumo bandymas (PT), siekiant patikrinti paviršiaus įtrūkimus, o svarbiems vamzdynams taikomas papildomas radiografinis (RT) arba ultragarsinis bandymas (UT), siekiant patikrinti vidinės lydymosi kokybę.
Pramonės standarto pagrindas: Suvirinimo konstrukcija turi būti įgyvendintaLauko įrangos ir pramoninių vamzdynų suvirinimo inžinerijos statybos ir priėmimo kodeksasGB 50236-2011; taisymas ir apsauga nuo korozijos turi atitikti atitinkamas nuostatasVisas vamzdynų korozijos kontrolės inžinerijos gyvavimo ciklas – bendrieji reikalavimaiGB/T 37190.
4. Apsaugos ir naudojimo trukmės pratęsimo priemonės po remonto
Remontuota vieta dažnai yra silpnoji dujotiekio grandis. Gera tolesnė apsauga gali labai pailginti bendrą tarnavimo laiką:
Užbaikite antikorozinę sistemą: Po suvirinimo remonto, suvirinimo ir karščio paveiktoje zonoje turi būti atliktas antikorozinis apdorojimas ir pirmenybė teikiama antikoroziniam procesui, atitinkančiam pradinį dujotiekį, kad nesusidarytų naujos korozijos silpnosios vietos.
Venkite galvaninės korozijos: remonto metu stenkitės naudoti tos pačios klasės aliuminio medžiagas kaip ir netauriųjų metalų; jei reikia prijungti skirtingus metalus, įdėkite izoliacines tarpines arba naudokite dielektrines jungtis, kad izoliuotumėte ir nutrauktumėte elektrocheminės korozijos grandinę.
Optimizuokite eksploatavimo ir priežiūros valdymą: sukurti reguliarią dujotiekio tikrinimo sistemą ir kartą per metus atlikti vamzdynų, esančių korozinėje aplinkoje, sienelių storio bandymus ir korozijos vertinimą; kontroliuoti chlorido jonų kiekį ir pH vertę transportavimo terpėje, kad sumažintumėte vidinės korozijos priežastis.
5. Ekonominių sprendimų priėmimas tarp remonto ir pakeitimo
Aliuminio vamzdžių pažeidimų šalinimo sprendimai priimami remiantis techninėmis galimybėmis ir visapusiškomis sąnaudomis:
Scenarijai, kai pirmenybė teikiama remontui: Pažeidimų diapazonas yra mažas, o konstrukcijos vientisumas yra geras; dujotiekis yra specialios specifikacijos arba importuotų dalių, turintis ilgą pirkimo ciklą ir didelę kainą; gamybos sistemos negalima išjungti ilgam laikui, o išjungimo nuostoliai yra daug didesni nei remonto išlaidos.
Scenarijai, kai pirmenybė teikiama pakeitimui: Didelis pažeidimas, didelio ploto korozija arba nuovargio įtrūkimai; remonto kaina viršija 60% naujų vamzdžių kainos; dujotiekis pasiekė projektinį eksploatavimo laiką, o bendras veikimas pablogėjo.
Pramoninis aliuminio vamzdžių remontas – tai sistemingas techninis darbas, kurio esmė – tikslus pažeidimo būklės įvertinimas, tinkamo remonto proceso derinimas, griežta konstrukcijos kokybės kontrolė. Taisant aliuminio vamzdžius didelės rizikos scenarijuose, pvz., esant aukštam slėgiui ir degioms/sprogioms terpėms, tai turi atlikti atitinkamą kvalifikaciją turinčios profesionalios komandos, kad būtų užtikrintas saugus ir stabilus remontuojamo vamzdyno veikimas.
