Типовой технологический процесс производства работ по термической обработке сварных соединений длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов

Производство работ по термической обработке кольцевых сварных соединений следует производить во время капитального ремонта магистрального трубопровода, после выполнения комплекса подготовительных и земляных работ, а также работ по снятию старой изоляции и опорожнению внутренней полости трубопровода. Для сокращения общего времени проведения капитального ремонта работы по зачистке мест под определение твердости переносными твердомерами, измерение твердости, размеров отпечатков и непосредственно самой термической обработки рекомендуется производить сразу после работ по очистке трубопровода от изоляции в одном технологическом потоке. Таким образом, внедрение данного метода практически не повлияет на сроки производства капитального ремонта.

Типовой технологический процесс по термической обработке сварных кольцевых соединений магистральных трубопроводов включает следующие технологические операции:

– проведение контроля качества сварных соединений путем измерения твердости, размеров отпечатка пирамидального идентора [76] и расчета значений ударной вязкости [4-А, 15-А];

– выбор типа и количества нагревательных устройств и схемы их рационального размещения и включения;

– установка преобразователей, нагревательных устройств, термопар и теплоизоляции;

– включение преобразователей в измерительную цепь потенциометра;

– соединение нагревательного устройства с источником питания;

– осуществление нагрева, выдержки и охлаждения сварного соединения;

– демонтаж теплоизоляции, нагревательного устройства и преобразователей;

– проведение повторного контроля качества сварных соединений с целью оценки результатов обработки;

– оформление документации по производству работ по термической обработке.

Измерение твердости по методу Виккерса [76] и размеров отпечатка следует производить на трех и более участках, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по периметру сварного соединения. На каждом участке следует произвести измерения не менее чем в трех точках: по центру шва, в зоне термического влияния на расстоянии 1-2 мм в обе стороны от границ сплавления и на основном металле, на расстоянии 10-20 мм в обе стороны от границ сплавления. Дополнительно рекомендуется произвести контроль твердости по методу Бринелля [78].

В случае несоответствия измеренных значений твердости или определенных расчетным путем значений ударной вязкости действующим техническим нормативным правовым актам, или решения эксплуатирующей организации о необходимости проведения работ по восстановлению эксплуатационных свойств сварного соединения, следует произвести местную термическую обработку.

В соответствии с ОСТ 36-50-86 [138] нагрев при термической обработке может осуществляться с использованием следующих нагревательных устройств: гибких пальцевых электронагревателей сопротивления, электронагревателей комбинированного действия, гибких индукторов из оголенного медного провода (гибких индукторов), работающих на токах промышленной (50 Гц) и средней частоты (до 8000 Гц), однопламенных универсальных ацетилено-кислородных горелок и кольцевых многопламенных горелок. Известен также способ проведения термической обработки, в котором нагрев происходит вследствие горения пиротермических составов [120]. Основным способом нагрева является индукционный нагрев током промышленной частоты.

В качестве тепловой изоляции при использовании электронагревателей в соответствии с ОСТ 36-50-86 [138] могут использоваться теплоизоляционные маты, асбестовая или кремнеземная ткань, минеральная вата, асбестовый картон, асбестовый шнур и другие материалы. Тепловая изоляция должна укрывать электронагреватели, а также участки, прилегающие к зоне нагрева. Общая ширина теплоизолируемого участка должна быть больше ширины зоны нагрева на величину до 1000 мм. Толщина слоя теплоизоляции на нагреваемой зоне в зависимости от применяемых средств нагрева составляет не менее 20-40 мм, на участках трубопровода, прилегающих к нагреваемой зоне, – 10-20 мм. При проведении термической обработки сварных соединений при температуре окружающего воздуха ниже 0°С в соответствии с рекомендациями типового технологического процесса по термической обработке сварных соединений [138] толщину слоя теплоизоляции увеличивают в 1,5-2 раза как в нагреваемой зоне, так и на прилегающих к этой зоне участках трубопровода. Теплоизоляцию на участке производства работ надежно закрепляют.

Контроль температуры при термической обработке сварных стыков осуществляется хромель-алюмелевыми термопарами. Термопары устанавливают не менее чем в 4 точках сварного соединения. Перед проведением термической обработки термопары должны подвергаться поверке. При термообработке стыка, имеющего разную толщину стенки свариваемых труб, термопары устанавливают со стороны толстостенной трубы. Термопара крепится на трубе подгибаемой скобой на расстоянии 15-20 мм от края сварного шва. Горячий спай термопар изолируется со стороны нагревателя теплоизоляционным материалом толщиной не менее 4 мм. Участки термопары, расположенные в зоне нагревателя, защищаются асбестом от непосредственного воздействия источника тепла. Длина нагреваемого участка термопары в области высоких температур не должна превышать 150 мм, свободные концы (холодный спай) не должны подвергаться нагреву выше температуры окружающего воздуха, чтобы не вызвать неправильные показания прибора.

Перед началом термической обработки необходимо обеспечить отсутствие местных изгибающих напряжений в области проведения работ, возможность свободного перемещения трубопровода в продольном направлении относительно его оси или снижения уровня продольных напряжений за счет упругих деформаций за пределами обрабатываемого участка. Для предотвращения образования прогиба на обрабатываемом участке следует устанавливать временные опоры или подвески по обе стороны от сварного соединения на расстоянии не более 1 м от оси шва. Термическую обработку сварных соединений следует выполнять до холодного натяга трубопровода. Торцы трубопровода при проведении работ должны быть заглушены.

Процесс термической обработки следует производить непрерывно без остановов. При вынужденных перерывах (отключение электроэнергии, выход из строя нагревателя и т.п.) в соответствии с ОСТ 36-50-86 [138] необходимо обеспечить медленное охлаждение сварного соединения до 300°С. А при повторном нагреве время пребывания сварного соединения при температуре выдержки суммируется со временем выдержки при первоначальном нагреве. Термическую обработку необходимо проводить по оптимальному режиму, определенному в третьей главе настоящей диссертации. Высокий отпуск кольцевого сварного соединения магистрального трубопровода, проработавшего длительное время, следует осуществлять с температуры 680 °С после 30 минутной выдержки при данной температуре. Охлаждение следует осуществлять на спокойном воздухе. Рекомендуемая скорость нагрева в соответствии с приложением 4 типового технологического процесса по термической обработке сварных соединений [138] составляет 150-300°С/ч.

Демонтаж теплоизоляции, нагревательного устройства и преобразователей разрешается производиться только после охлаждения сварного соединения до температуры ниже 300°С [138].

По окончанию работ следует произвести повторный контроль качества. При неудовлетворительных результатах повторного контроля сварное соединение по решению эксплуатирующей организации может быть подвергнуто повторной термической обработке. Количество полных циклов повторной термической обработки должно быть не более двух.