Аналіз основних видів зношування перехідного кільця і їх характер.

Перехідне кільце, як і сам трубопровід піддається різного виду зношування, яке впливає на подальшу роботу цілого вузла. Перехідні кільця вмонтовані в трубопровід за допомогою зварки, заміна їх на нові при пошкодженні не доцільна, оскільки їх потрібно буде вирізати, що викличе перерву в роботі трубопроводу який перекачує тонни нафтопродуктів, що не бажано, як з економічної так і з продуктивної точки зору, а також при заміні необхідно виконувати дуже велику кількість операцій (вирізання, зачищення торців трубопровода і запірної арматури, підготовка кромок після різання), що призводить до втрати матеріалу, геометричних розмірів, застою в роботі трубопровідної комунікації. Тому застосовують для ремонту спеціальні роботи як: заварка пошкоджень, накладні ущільнюючі елементи типу заплат, муфт.

Згідно стандарту розрізняють механічне зношування; зокрема:

- абразивне, гідро (гар) абразивне, ерозійне, кавітаційне, втомне, фрейтинг зношування

- корозійно-механічне: окислювальне, фрейтинг корозійне, корозійне;

- молекулярно-механічне: заїдання, вибірковий перенос, водневе зношування;

- термомеханічне зношування: тріщіно-утворення на поверхні тертя.

В нашому випадку на перехідне кільце діють такі види зношування, як корозійне та кавітаційне.

1.2.1. Корозійне зношування

Корозією називається руйнування металів, викликане хімічною або електрохімічною взаємодією їх з навколишнім середовищем.

Підземна корозія викликана електрохімічною взаємодією метала з середовищем.

При електрохімічній взаємодії метала з навколишнім середовищем на його поверхні виникають корозійні гальванічні елементи. По характеру цих елементів розрізняють слідуючи види корозії:

структура, викликана нерівномірного аерацією поверхні метала;

аераційна, викликана нерівномірною аерацією поверхні метала;

електрична, яка протікає в електролітах під дією струму, стікаючого з метала;

контактна, виникаюча при контакті двох металів, маючих різні електрохімічні потенціали;

під напругою, проходить при одночасній дії на метал корозійного середовища і механічного напруження.

По характеру корозія може бути рівномірною і нерівномірною.

Рис.1. Види корозії

а) рівномірна

б) плямами

в) язвами

г) точкова

д) під поверхнева

На поверхню перехідних кілець, які відкриті, тобто знаходяться на поверхні діє атмосферна корозія, дефект 1 (лист КП.ТВ.28.02.000).

Внутрішні поверхні піддаються дії рідинній корозії, дефект 2 (лист КП.ТВ.28.02.000) при повному, перервному змочуванні нафтопродуктами стінок.

Іноді на підземних трубопроводах спостерігається бактеріологічна корозія, яку зв’язують з передчасним руйнуванням поверхонь і проржавлення перехідних кілець, які знаходяться в намулених і болотистих ґрунтах, а також солончаках, які містять гіпс.

Поєднання різних факторів створює умови, необхідні для розвитку бактерій, які прискорюють руйнування поверхонь, внаслідок корозії.

Перехідні кільця які знаходяться під шаром ґрунту піддаються головним чином ґрунтовій і електричній корозії.

Наявність в ґрунтах вологи, солей, кислот, лугів, і гетерогенність метала обумовлює виникнення гальванічних корозійних елементів на перехідних кільцях.

Так як, грунт який доторкається до перехідних кілець неоднорідний, різність потенціалів між окремими точками металевої поверхні перехідних кілець і ґрунтом неоднаковий.

В результаті появлення електричний струм, який протікає через грунт від ділянки кінця з більш від’ємним потенціалом до ділянки з менш від’ємним.

Ґрунтова корозія протікає на границі зварний шов-основний метал, дефект 3 (лист КП.ТВ.28.02.000).

Якщо на поверхні зварного шва є тріщини і інші пошкодження, то ці ділянки метала добре аеруються і в результаті виникають корозійні елементи. Елементи корозії які при цьому виділяються при піднімають поверхню в якій появляються нові тріщини.

Рис.2. Пошкодження зварного шва ґрунтовою корозією

Рис.3. Корозія зварного шва, який знаходиться з різкою аерацією і вологістю

1.2.2. Кавітаційне зношування

Під явищем кавітації розуміють утворення повітряних або парових бульбашок при різкій зміні тиску в потоці рідини: коли тиск знижується створюються сприятливі умови для утворення бульбашок, при зростанні тиску бульбашки руйнуються. Оскільки працює руйнування бульбашок є короткотривалими (0,001с), то він несе динамічно-ударний характер під дією великої кількості бульбашок (на 1см/с ? 30 млн. бульбашок) і їх динамічній дії відбувається руйнування поверхонь.

В першу чергу руйнуються менш міцні складові матеріалу, в подальшому відбувається вимивання більш міцних структурних складових матеріалу.

Максимальна кавітаційна стійкість сталі спостерігається при вмісті вуглецю до 0,8 %, подальші збільшення вуглецю зменшує кавітаційну стійкість.

Для боротьби з кавітацією використовують зміцнюючи покриття: гартування, СВЧ, ХТО, хромування.

Рис.4. Кавітація внутрішньої поверхні перехідного кільця

1.2.3 Методи ремонту перехідного кільця від шкідливої дії корозії.

Перехідне кільце під час експлуатації піддається сильній дії ґрунтової корозії, яка призводить до великих пошкоджень стінок перехідного кільця, а також зварних швів. Заміна цього перехідного кільця на нове не вигідно як з економічних так і з технічних причин.

Тому для його ремонту слід застосовувати більш ефективніші, економічні в затратах матеріалу і часу методи, до яких відносяться зварка дефектів. Зварка корозійних дефектів допускається в слідуючих випадках:

якщо максимальний розмір (діаметр, довжина) дефекту не перевищую 20 мм;

остаточна товщина кільця в місці пошкодження не менше 5 мм;

відстань між пошкодженнями не менше 100 мм.

Для заварки дефектів застосовують заплати або муфти. Розміри заплати або муфти вибираються такими щоб перекрити місце пошкодження стінки, труби не менше ніж на 20 мм по периметру.

Матеріал заплат або муфт повинен бути таким самим по механічним властивостям, хімічним складом і товщиною стінок, як і у ділянки яка підлягається ремонту.

В основному корозії піддаються зварні шви, утворюються тріщини в шві, в наслідок дії на шов ґрунтової корозії і великих робочих тисків.

Усунення дефекту будемо проводиться з-за допомогою обтискаючої приварної муфти, кінці якої заварені кутовим швом.

Також використовують муфти з не завареними кільцями. Ці муфти можуть до деякої степені сприймати кільцеві напруження, які виникають в стінці труби. Але в наслідок того, що торці їх не заварені, вони не можуть бути використані для скрізних дефектів.

перехідних кілець

1.4.1 Методи зварювання перехідних кілець в процесі їх виготовлення

До основних видів зварювання перехідних кілець відноситься зварювання