I. TECHNOLOGIA HERMETYCZNA T.D.WILLIAMSON. 1. Prace hermetyczne zakres wykonywania. Prace hermetyczne dzielimy ze względu na zakres ciśnień panujących w gazociągach transportujących gaz: o wysokie ciśnienie, o średnie ciśnienie, o niskie ciśnienie. Zakres wykonywanych prac hermetycznych: o jednostronne wstrzymanie przepływu gazu w gazociągach znajdujących się pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego, o dwustronne wstrzymanie przepływu gazu w gazociągach znajdujących się pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego, o dwustronne wstrzymanie przepływu gazu w gazociągach znajdujących się pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego wraz z wykonaniem tymczasowego obejścia technologicznego tzw. by-pass, o wykonywanie wierceń w gazociągach znajdujących się pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego, o wykonywanie wierceń w gazociągach znajdujących się pod ciśnieniem atmosferycznym (bezciśnieniowe). o prace wykonywane na gazociągach polietylenowych PE. Wszystkie wymienione prace z zakresu technologii hermetycznej wykonywane są przy zastosowaniu urządzeń i materiałów posiadających odpowiednie dopuszczenia do pracy dla każdego z zakresu ciśnień. Zakres wykonywanych czynności dla zakresu prac hermetycznych: o przygotowanie i opracowanie spraw formalno prawnych (uzgodnienie polecenia wykonywania prac gazoniebezpiecznych), o pełen zakres dostaw materiałowych, o pełen zakres prac spawalniczych, o badania nieniszczące połączeń spawanych, o wykonywanie wierceń w gazociągu, o wykonanie stopowań przepływu gazu, o wykonanie włączeń do gazociągów znajdujących się pod ciśnieniem, o prace związane z odpowietrzeniem gazociągów, o prace związane z balonowaniem gazociągów, v.1 1
o o o prace właściwe związane z wymianą wyseparowanego odcinka gazociągu, prace związane z wyrównaniem ciśnienia w gazociągach, prace odbiorowe. 2. Prace hermetyczne przykładowy opis. Prace montażowe związane z remontem należy przeprowadzić stosując zatrzymanie przepływu gazu w rejonie prowadzonych prac. Dzięki temu zmniejszają się wydatnie straty gazu i zmniejszony zostaje szkodliwy wpływ upuszczania gazu na środowisko. Dotrzymanie tego warunku wymaga zastosowania specjalnej technologii wykonywania zatrzymań przepływu gazu i włączeń do czynnych gazociągów. Zamontowanie króćca i wykonanie otworu w gazociągu transportującym gaz ziemny pod ciśnieniem MOP=6,3MPa wymaga dużego doświadczenia, stosowania sprawdzonych materiałów i niezawodnych urządzeń. Również prace spawalnicze muszą być przeprowadzone właściwie, zgodnie z technologią spawania WPS. Są to elementy tzw. metody hermetycznej dzięki, której nie zostaje upuszczany do atmosfery gaz ziemny i nie przerywa się zasilania odbiorców. Ze względu na specyfikę oraz wymaganie wysokiej specjalizacji, cały proces związany z wykonywaniem włączeń i zatrzymywaniem przepływu na czynnym gazociągu należy pozostawić wyspecjalizowanej firmie stosującej metody opracowane i wypróbowane przez wiodącą firmę zachodnią taką jak T. D. Williamson. Firma opracowała technikę wstawiania dodatkowych elementów na przewodzie dla zamknięcia przepływu gazu jak i bez zamykania czy przerywania przepływu gazu Przygotowanie do spawania na pracujących rurociągach. Fittingii muszą być połączone z rurociągami w czasie całego procesu, dlatego też techniki spawalnicze muszą być starannie opracowane. Przygotowanie procesu spawania powinno odbywać się z dobrą wiedzą techniczną, doświadczeniem oraz obowiązującymi przepisami. Należy znać następujące dane: materiał rury - na podstawie atestów określamy zawartość węgla w materiale, warunki dostawy (znormalizowane, TMPC itp.) Wszystkie te dane są potrzebne, aby opracować procedurę spawania i dobrać spawaczy. Celem procedury spawania jest wykazanie, że spawanie może być wykonane na czynnych gazociągach. Przygotowanie rurociągu. o Zapewnienie operatorom możliwie najlepszych warunków pracy: przestronny wykop, rusztowanie, odpowiednie narzędzia itp. o Zdjęcie izolacji i usunięcie wszelkich zanieczyszczeń, o Umiejscowienie fittingów i króćcy w zależności od rodzaju wcinki lub procesu zamknięcia przepływu. v.1 2
Nie należy wybierać miejsca umieszczenia fittingu zbyt blisko spoin obwodowych. Odległość ta powinna wynosić przynajmniej półtorej nominalnej średnicy gazociągu. Wszędzie gdzie jest to możliwe, należy zostawić wystarczającą odległość pomiędzy fittingami do by-passu i zamknięcia przepływu tak, aby można było zamontować inny (drugi) fitting do zamknięcia przepływu. Wybór miejsca na wcinkę powinien omijać miejsca na rurze gdzie są spoiny (wzdłużne czy spiralne). Zaleca się przeprowadzenie ultradźwiękowej kontroli strefy o długości równej długości fittingu + 200mm. Pozwoli to określić, jaka jest faktyczna grubość ścianki rury. Ponadto kontrola ta wykaże, w jakim stanie jest materiał rury w miejscu, gdzie wykonywana będzie spoina pachwinowa tzn. mogą być wykryte obce wtrącenia, pęknięcia laminarne czy korozja wewnętrzna - międzykrystaliczna. Jako zasadę generalną należy przyjąć, że spoiny nigdy nie powinny być wykonywane w miejscu, gdzie rura ewidentnie nie jest wolna od defektów. Wtedy zmiana miejsca jest konieczna. Ponadto należy sprawdzić owalizację i średnicę zewnętrzną co pozwoli odkryć odstępstwa od normy. Na zakończenie przygotowań korzystne jest zeszlifowanie spoin wzdłużnych i spiralnych. Zapewni to prawidłowe przyleganie fittingu do rury. Przygotowanie fittingu i zamontowanie. Niezbędne jest dostarczenie producentowi fittingów danych dotyczących grubości ścianki i materiału rury gazociągu. Mając gotowy fitting, jeśli jest to konieczne należy zmodyfikować ukosowanie, aby mieć pewność, że spawacz nie będzie wypełniał na całej grubości. Podczas próbnego dopasowywania fittingu do przewodu trzeba sprawdzić przestrzenie (odstawanie). Występują one ze względu na owalność zarówno fittingu jak i rury. Jeśli przestrzenie te przekraczają 3mm muszą być wyeliminowane lub zmniejszone, bądź poprzez zmianę miejsca, bądź też przez modyfikację fittingu lub przewodu. Pod odstęp rowka pomiędzy częściami spawanymi wzdłużnie powinna być podłożona podkładka ze stali miękkiej zapobiegająca połączeniu ze ścianką rury. Po zaciśnięciu zaciskami obu części fittingu na rurze fitting jest gotowy do spawania. Kolejność spawania i realizacja. W przypadku fittingów pełno obwodowych mamy do czynienia z dwoma rodzajami spoin: wzdłużnymi i obwodowymi. o nie ma szczególnych trudności w przypadku spoin wzdłużnych, ponieważ są one wykonywane, aby przenosiły naprężenia obwodowe fittingu. o spoiny obwodowe są bardziej krytyczne. Są to spoiny pachwinowe, które utrzymują fitting na przewodzie. Warunki spawania są trudne ze względu na efekt chłodzenia wywoływany przez przepływający gaz. Główne trudności przy spawaniu do pokonania to: v.1 3
o Pojemność cieplna rurociągu. Pojemność cieplna rury, zwana efektem chłodzenia musi być cały czas kontrolowana i trzeba ją zmniejszać. Można tego dokonywać poprzez ogrzewanie wstępne i międzyoperacyjne, a także poprzez zwiększenie wprowadzania ciepła w czasie procesu spawania. Ryzyko przepalenia ścianki. o Przepalenie może wystąpić wtedy, jeśli nieroztopiony obszar pod jeziorkiem spawalniczym (ciekłego metalu) jest niewystarczający, aby przenieść naprężenia wywołane ciśnieniem wewnętrznym. Przepalenie jest zależne od trzech podstawowych czynników: GRUBOŚĆ ŚCIANKI RURY - musi być sprawdzona grubościomierzem ultradźwiękowym. Badania prowadzone przez Batell Hot Welding Projekt dowiodły, że ryzyko przepalenia jest minimalne dla rur o grubości ścianki równej 0,25" (6 mm) i większej. PENETRACJA SPOINY ŁUKOWEJ w ściankę rury jest funkcją parametrów i procesu spawania. Penetracja wzrasta wraz ze wzrostem wprowadzania ciepła, jako że wodorowy potencjał procesu spawania wzrasta. Dla rurociągów o cienkich ściankach (poniżej 6 mm ) zalecany jest proces niskowodorowy i procedura z niskim wprowadzaniem ciepła. Może tu wystąpić sprzeczność z innymi wymogami, takimi jak potrzeba wysokiego wprowadzenia ciepła w celu uniknięcia pęknięć wodorowych. CIŚNIENIE ROBOCZE W RUROCIĄGU może być sprawdzane w oparciu o wzór dostarczony przez ASME GAS PIPING COMMITTEE gdzie: YP T C F p 2 ( ) [ MPa ] D p - maksymalne ciśnienie robocze przewodu [ MPa ] YP - granica plastyczności przewodu [ MPa ] F - współczynnik bezpieczeństwa D - średnica nominalna przewodu [ mm ] T - grubość ścianki rury [ mm ] C - współczynnik korekcyjny określony jako 3/32" (2,4 mm) traktowany bardzo konserwatywnie z dużym współczynnikiem bezpieczeństwa. v.1 4
o Powstawanie pęknięć wodorowych. Powstanie pęknięcia wodorowego strefy wpływu ciepła w spoinie jest wywoływane przez trzy niezależne warunki, które muszą być spełnione równocześnie: wysoki poziom wodoru, występowanie mikrostruktur, naprężenia rozciągające działające na spoinę. Nieobecność lub zapobieganie jednemu z ww. warunków może być stosowane jako kontrola pęknięć wodorowych. Stosuje się tu typowe dla tego zjawiska, procedury spawalnicze związane z oczyszczeniem powierzchni, przechowywaniem elektrod, stosowaniem odpowiednich materiałów, zabezpieczeniem miejsca spawania przed wpływem czynników atmosferycznych, sterownie prędkością stygnięcia materiału itp. Kontrola końcowa. Po zakończeniu prac spawalniczych należy przeprowadzić kontrolę końcową. Po zaakceptowaniu spoin, należy zainstalować na fitingu zawór lub tzw. sandwich i maszynę do wykonywania wcinek. Zawsze dobrze jest wykonać próbę ciśnienia całego zestawu. Próbę można wykonać gazem - azotem lub powietrzem. Dzięki niej uzyskuje się pewność, że spoiny są szczelne oraz, że wszystkie narzędzia i sprzęt są prawidłowo zamontowane i szczelne. Następnie można już wykonać otwór w gazociągu. Zamontować urządzenie do zatrzymywania przepływu i zamknąć przepływ. v.1 5
v.1 6
v.1 7