Контрольні питання

1) Які основні причини поперечних переміщень трубопроводу в вертикальній та горизонтальній площині?

2) Чому поперечні переміщення трубопроводу в гору є найнебезпечніші?

3) Від яких величин залежить величина силового впливу ґрунту на одиницю довжини труби?

4) Які чинники впливають на стійкість трубопроводів?

5) З чого складається лабораторний експериментальний стенд для дослідження силового впливу ґрунту на поперечні переміщення трубопроводу?

6) Як проводятся експериментальні дослідження силового впливу ґрунту на поперечні переміщення трубопроводу на лабораторному експериментальному стенді?

7) Чим вимірюється поперечні переміщення трубопроводу під час проведення лабораторних експериментальних досліджень?

8) Коли припиняють лабораторні експериментальні дослідження поперечних переміщень трубопроводу?

9) Як визначають величину силового впливу ґрунту в вертикальній площині віднесену до одиниці довжини труби за результатами лабораторних експериментальних досліджень?

Лабораторна робота № 4

Тема: Визначення якості очищення зовнішньої поверхні трубопроводу.

Мета: Ознайомитись з методами визначення якості очищення зовнішньої поверхні трубопроводів. Навчитись визначати якість очищення зовнішньої поверхні трубопроводу приладом ОКО.

Завдання:

- ознайомитись з способами очищення зовнішньої поверхні трубопроводів;

- ознайомитись з методами визначення якості очищення зовнішньої поверхні трубопроводів;

- визначити якість очищення зовнішньої поверхні зразків вирізаних з трубопроводу приладом ОКО.

Основні теоретичні положення

Під час спорудження трубопроводів перед їх ізолюванням очищують зовнішню поверхню трубопроводів від мастильних та жирових плям, бруду, окалини та іржі. Якість очищення зовнішньої поверхні трубопроводу є одним з найважливіших показників, який визначає експлуатаційну надійність ізоляційного покриття, його адгезію, в значній мірі впливає на термін придатності. Ступінь очищення зовнішньої поверхні трубопроводу перед нанесенням ізоляційного покриття повинна відповідати виду ізоляційного покриття та даним, наведеним в таблиці 4.1. Ступінь очищення зовнішньої поверхні трубопроводу перед нанесенням стрічкового, термоусадочного, бітумного та бітумно-стрічкового ізоляційного покриття визначають візуальним методом пересуванням трубопроводом пластини з прозорого матеріалу розміром 2525 мм з взаємоперпендикулярними лініями, що утворюють квадратики розміром 2,52,5 мм та визначенням відсотку площі пластини, яка заповнена іржею чи окалиною.

Очищення зовнішньої поверхні трубопроводу здійснюють у два етапи:

- попередній етап – поверхню труби очищують від мастильних і жирових плям та емульсійної плівки. Для цього застосовують органічні розчинники і водні розчини лугів (уайт-спіріт, ацетон, трихлоретилен, перхлоретилен, метиленхлорид, водні розчини лугів);

Таблиця 4.1 – Ступені очищення зовнішньої поверхні трубопроводу

Вид ізоляційного покриття	Ступінь очищення	Характеристика очищеної поверхні
Склоемальне	1	При огляданні з шестикратним збільшенням окалина та іржа не виявляються
Лакофарбове, полімерне поліуретанове, поліепоксидне та поліефірне	2	При огляданні неозброєним оком окалина та іржа не виявляються
Стрічкове (холодного нанесення), термоусадочне (гарячого нанесення)	3	Не більше ніж на 5 % поверхні трубопроводу наявні плями або міцно зчеплена з трубою окалина, плями іржі, видимі неозброєним оком. При переміщенні поверхнею трубопроводу прозорої пластини розміром 2525 мм на кожній з ділянок окалиною та іржею зайнято не більше 10 % площі пластини
Бітумне, бітумно-стрічкове	4	He більше ніж на 10 % поверхні трубопроводу наявні плями або міцно зчеплена з трубою окалина, плями іржі, видимі неозброєним оком. При переміщенні поверхнею трубопроводу прозорої пластини розміром 2525 мм на кожній з ділянок окалиною та іржею зайнято не більше 30 % площі пластини

- основний етап – поверхню труби очищують від бруду, окалини та іржі. Для цього застосовують механічний, ерозійний, хімічний, термічний та ультразвуковий способи очищення.

Якщо не проведено попереднє знежирення зовнішньої поверхні трубопроводу істотно знижується ефективність механічного або ерозійного очищення. Це приводить до зменшення адгезії ізоляційного покриття.

З усіх способів при спорудженні трубопроводів найширше розповсюджений механічний спосіб очищення зовнішньої поверхні трубопроводу. Механічним способом трубу очищують очисними машинами (рисунок 4.1). Очисні машинами очищують зовнішню поверхню трубопроводу скребками (від глини) та щітками з сталевого дроту (від бруду, пилу, окалини та іржі). Скребки та щітки кріпляться до роторів очисної машини, які обертаються в різні сторони.

Рисунок 4.1 – Очищення трубопроводу очисною машиною

Якщо окалину та іржу за один прохід очистити не удається застосовуються дві очисні машини, які рухаються одна за іншою. Перша очисна машина проводить грубе очищення поверхні труби, а друга остаточне.

Вологу поверхню труб механічним способом очищувати не можна оскільки забруднення розмиваються поверхнею трубопроводу і очищення не дає потрібного ефекту.

За допомогою шліфмашинок з поверхні трубопроводу видаляються бризки металу, шлаку та гострі виступи.

Механічний спосіб очищення забезпечує досить високий ступінь видалення з зовнішньої поверхні трубопроводів іржі, окалини та інших забруднень з досягненням 2-ї ступені очищення (таблиця 4.1).

Ерозійний спосіб очищення базується на очищенні іржі та окалини потоком частинок, які з великою швидкістю ударяються в поверхню, яка очищується. Кінетична енергія частинок здійснює роботу розпушення і відділення шарів іржі, окалини та інших забруднень від поверхні металу.

Ерозійний спосіб очищення поділяється на піскоструменеву, термоабразивну, дробоструменеву, дробометальну, гідроструменеву та гідроабразивну очистки.

Піскоструменеві установки очищують зовнішню поверхню трубопроводу потоком сухого кварцового піску (рисунок 4.2), сталевого, чавунного або мідного шлаку (купрошлак), корунду або електрокорунду (чистий оксид алюмінію), який створюється струменем стиснутого повітря. Тиск повітря не повинен перевищувати 0,6 МПа.

Рисунок 4.2 – Схема очищення трубопроводу піскоструменевою установкою

Піщинки є абразивним матеріалом. Своїми гострими гранями вони руйнують окалину та іржу. Після завершення піскоструменевого очищення видаляють пил з поверхні трубопроводу спеціальними порохотягами або обдуванням потоком повітря.

Основні переваги піскоструменевого очищення:

- ефективність застосування в трасових і базових умовах;

- досягнення високої якості очищення (1-а ступінь очищення (таблиця 4.1));

- універсальність і технологічна простота устаткування.

Основний недолік піскоструменевого очищення – утворення під час очищення значної кількості дрібнодисперсного (частинки до 3,5 мкм) пилу кремнезему, що забруднює довкілля та негативно впливає на здоров’я працівників. Тому в останнє десятиліття у світовій практиці спостерігається тенденція до значного зменшення обсягів застосування кварцового піску. В Україні кварцовий і річковий пісок з санітарно-гігієнічних вимог все частіше заміняють роздрібненим шлаком виплавки чавуну і сталі або іншими абразивними матеріалами.

Термоабразивні установки очищують зовнішню поверхню трубопроводу сухим кварцовим піском або іншим абразивним матеріалом, який подається в струмінь палаючого газу (продукту згорання рідкого або газоподібного палива), що виходить через сопло. Паливні пальники (температура біля 500^оС) працюють за схемою реактивного двигуна. Дрібнодисперсні частки абразиву проходячи через сопло розганяються газовим потоком до швидкостей біля сотні метрів за секунду. Спільна дія полум’я і абразиву дає максимальний ефект при очищенні. Термоабразивне очищення дозволяє досягти 2-ї ступені очищення (таблиця 4.1).

Дробоструменеві установки очищують зовнішню поверхню трубопроводу потоком абразиву, який створюється струменем стиснутого повітря, а дробометальні установки очищують зовнішню поверхню трубопроводу абразивом, який направляється на поверхню роторними лопатками дробометів, що обертаються з великою швидкістю. В якості абразиву застосовують круглий або колений сталевий або чавунний дріб чи нарізаний стальний дріт. Дробоструменеві або дробометальні установки дозволяють досягти 1-го ступеня очищення (таблиця 4.1).

Гідроструменеві установки очищують зовнішню поверхню трубопроводу струменем або струменями води під високим тиском 60-300 МПа. Тиск залежить від типів, конструкцій та сфер застосування гідроструменевих установок.

Переваги гідроструменевого очищення:

- незастосування абразивних матеріалів і, відповідно, відсутність забруднення довкілля, витрат на їх утилізацію;

- швидке і ефективне усунення з оброблюваних поверхонь іржі, окалини та інших забруднень;

- повна відсутність дрібного пилу та іскор від ударів абразивів;

- істотне зниження рівня шуму;

- дозволяє досягти 1-го ступеня очищення (таблиця 4.1).

Недоліки гідроструменевого очищення:

- створення сприятливих умов для утворення на очищених поверхнях іржі (додавання у воду інгібіторів корозії усувають даний недолік);

- неможливість утворення шорсткості (розгалуженого мікрорельєфу) на оброблюваних поверхнях;

- технологічні труднощі очищення труб, арматури та металоконструкцій складної конфігурації;

- неможливість застосування при мінусових температурах довкілля.

Гідроабразивні установки очищують зовнішню поверхню трубопроводу струменями води з абразивними матеріалами під тиском. Як абразивний матеріал у водний струмінь найчастіше додають кварцовий пісок. Також як абразивний матеріал застосовують інші дрібнодисперсні абразиви з розмірами зерна 0,15-0,50 мм – електрокорунд, подрібнене скло, гранітний щебінь тощо.

Крім якісного очищення (1-ша ступінь очищення (таблиця 4.1)) гідроабразивні установки забезпечують утворення розгалуженого мікрорельєфу на оброблюваних поверхнях, що збільшує адгезію ізоляційного покриття.

Процеси очищення зовнішньої поверхні та нанесення ізоляційного покриття повинні проводитись безпосередньо один за іншим оскільки очищена поверхня трубопроводу знову покривається окалиною, пилом, вологою. Краще за все якщо ці процеси виконуються в одному технологічному процесі.

Якість очищення зовнішньої поверхні трубопроводу під час виконання робіт в трасових умовах можна контролювати за допомогою приладу УКСО-2, який монтується на самохідній очисній машині. Прилад вимірює електричну провідність поверхневого шару труби, яка очищується. Вимірювальним електродом є контактний ролик, який притискається пружиною до контрольованої поверхні і закріплюється на щітковому роторі очисної машини, який обертається. Поверхня, очищена від бруду, іржі і окалини, має добру провідність електричного струму, тоді як будь-які сторонні включення на поверхні погіршують провідність між трубопроводом і контактним роликом. Пристрій містить стрілковий індикатор з шкалою від 0 до 100. Крім стрілкового індикатора прилад забезпечений звуковим сигналізатором і сигнальними лампами, які сигналізують машиністу очисної машини коли якість очищення зовнішньої поверхні трубопроводу не відповідає вимогам. Рівень спрацьовування світлової та звукової сигналізації визначається видом ізоляції, яку планується наносити.

Відповідно до міжнародного стандарту ISO 8501 [12] якість очищення сталевої поверхні визначається візуально шляхом порівняння фотографії очищеної поверхні з фотографіями еталонних зразків. Цей процес відрізняється трудомісткістю і часто носить суб'єктивний характер. Дана операція повною мірою може бути замінена автоматизованою системою з застосуванням відеокамер і комп'ютерної техніки. Це дозволяє не тільки знизити трудомісткість процесу, але і підвищити якість контролю.