Комбинированная технология бестраншейного ремонта трубопроводов оросительных систем на примере Краснодарского края тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.02, кандидат технических наук Абулгафаров, Сергей Викторович

• Абулгафаров, Сергей Викторович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Абулгафаров, Сергей Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ТЕХНОЛОГИИ БЕСТРАНШЕЙНОГО РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ

ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.

1.1 Основные технические характеристики закрытой оросительной системы.

1.2 Анализ причин отказов мелиоративных трубопроводов.

1.3 Виды внутренней антикоррозионной защиты металлических трубопроводов.

1.3.1 Антикоррозионные защитные покрытия внутренней поверхности металлических трубопроводов на основе цемента.

1.3.2 Лакокрасочные и другие неметаллические антикоррозионные защитные покрытия внутренней поверхности металлических трубопроводов.

1.3.3 Металлические покрытия.

1.3.4 Недостатки видов защитных покрытий.

1.3.5 Преимущества видов защитных покрытий.

1.4 Существующие технологии антикоррозионной защиты и бестраншейного ремонта трубопроводов.

1.4.1 Существующие технологии бестраншейного ремонта трубопроводов находящихся в эксплуатации.

1.4.2 Недостатки технологий бестраншейного ремонта трубопроводов.

1.5 Цели и задачи исследований.

2 РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

БЕСТРАНШЕЙНОГО РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ.

2.1 Методы диагностики технического состояния трубопроводов.

2.1.1 Рентгеновский метод диагностики технического состояния трубопроводов.

2.1.2 Ультразвуковой и акустико-эмиссионный методы диагностики технического состояния трубопроводов.

2.1.3 Магнитный, магнитопорошковый, эффект Баркгаузена методы диагностики технического состояния трубопроводов.

2.1.4 Метод телеинспекции.

2.1.5 Метод расходов.

2.1.6 Недостатки методов диагностики технического состояния трубопроводов.

2.1.7 Разрабатываемый способ диагностики технического состояния трубопроводов.

2.2 Очистка трубопровода.

2.2.1 Механическая очистка трубопроводов.

2.2.2 Гидравлическая очистка трубопроводов.

2.2.3 Рекомендации очистки трубопроводов находящихся в эксплуатации.

2.3 Существующие технологии нанесения антикоррозионной защиты на внутреннюю поверхность трубопроводов.

2.3.1 Предлагаемый способ защиты от коррозии новых металлических трубопроводов.

2.3.2 Разрабатываемое устройство для нанесения цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность эксплуатируемых трубопроводов.

2.3.3 Разрабатываемый способ нанесения эпоксидных смол с технологическим рукавом.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

3 ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОМБИНИРОВАННОЙ

ТЕХНОЛОГИИ БЕСТРАНШЕЙНОГО РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ.

3.1 Лабораторная установка, методика и результаты исследований определения местоположения дефектов трубопровода.

3.1.1 Лабораторная установка.

3.1.2 Методика исследований.

3.1.3 Результаты исследований.

3.2 Лабораторная установка, методика и результаты исследований нанесения цементно-песчаного покрытия.

3.2.1 Лабораторная установка.

3.2.2 Методика исследований.

3.2.3 Результаты исследования.

3.3 Лабораторная установка, методика и результаты исследований нанесения комбинированного рукава с эпоксидными смолами.

3.3.1 Теоретическое обоснование условий движения тороидальной оболочки и технологического рукава.

3.3.2 Лабораторная установка.

3.3.3 Методика исследований.

3.3.4 Результаты исследований.

3.4 Лабораторная установка, методика и результаты гидравлических исследований.

3.4.1 Теоретическое обоснование изменения пропускной способности трубопроводов в процессе эксплуатации.

3.4.2 Лабораторная установка.

3.4.3 Методика исследований.

3.4.4 Результаты исследований.

3.5 Лабораторная установка, методика и результаты исследований прочности покрытия.

3.5.1 Теоретическое обоснование расчета прочности покрытия.

3.5.2 Лабораторная установка.

3.5.3 Методика исследований.

3.5.4 Результаты исследований.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ БЕСТРАНШЕЙНОГО РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ.

4.1 Технологическая оснастка при нанесение защитного комбинированного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода в производственных условиях.

4.1.1 Технологическая оснастка процесса нанесение цементно-песчаного покрытия в трассовых условиях.

4.1.2 Технологическая оснастка процесса нанесение эпоксидных смол в сочетании с технологическим рукавом.

4.2 Методика оценки экономической эффективности внедрения технологии.

4.2.1 Локальный сметный расчет на традиционную технологию замены трубопровода.

4.2.2 Локальный сметный расчет на комбинированную технологию бестраншейную ремонта трубопровода.

4.3 Экономическая эффективность комбинированной технологии бестраншейного ремонта трубопровода.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комбинированная технология бестраншейного ремонта трубопроводов оросительных систем на примере Краснодарского края»

Актуальность работы. В настоящее время в мелиоративной отрасли эксплуатируются более 90 тыс. км оросительной и около 21 тыс. км водопроводной сети, из которых основную долю составляют стальные трубопроводы. Создание эффективной и надежной закрытой оросительной сети является важнейшим техническим мероприятием, направленным на рациональное использование водных ресурсов и улучшения мелиоративного состояния орошаемых земель.

Л Анализ причин аварий стальных трубопроводов на закрытых оросительных системах Краснодарского края показал, что основной причиной всех повреждений является коррозия металла. Из эксплуатируемых в настоящее время 3290 км металлических трубопроводов закрытых оросительных систем Кубани

- 2129,7 км требуют ремонта или полной замены.

До настоящего времени рекомендации по технологиям бестраншейного ремонта оросительных систем, не позволяют в значительной степени экономить материальные и трудовые ресурсы. it

Таким образом, необходимость разработки бестраншейного ремонта мелиоративных трубопроводов, предопределила выбор цели и задач настоящей работы.

Цель и задачи исследований. Цель работы заключается в совершенствовании комбинированной технологии бестраншейного ремонта трубопроводов.

Достижение этой цели связано с постановкой и решением следующих задач:

- изучить существующие технологии бестраншейного ремонта трубопроводов и предложить эффективную комбинированную технологию;

- разработать способ диагностики технического состояния эксплуатируемых трубопроводов;

- установить технологические параметры устройства для нанесения цемент-но-песчаного покрытия; t*

- провести теоретические исследования по обоснованию рабочего процесса условий движения тороидальных оболочек и технологического рукава;

- обосновать влияние комбинированного покрытия на изменение коэффициента гидравлического сопротивления;

- оценить прочность комбинированного покрытия;

- оценить экономическую эффективность технологии нанесения комбинированного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является логическим завершением многолетних экспериментальных и теоретических исследований, выполненных с 1999 по 2003 г.г. лично автором. Соискатель принимал непосредственное участие в теоретическом обосновании комбинированной технологии бестраншейного ремонта трубопроводов, разработке схем и методологии исследований, закладке и проведении лабораторных и производственных опытов.

Научная новизна:

- обоснована комбинированная технология бестраншейного ремонта мелиоративных трубопроводов, включающая в себя диагностику их технического состояния, нанесение цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода с последующим нанесением технологического рукава, пропитанного эпоксидными смолами.

- разработан способ диагностики технического состояния трубопровода, защищенный патентом РФ № 2164321.

- предложен способ облицовки внутренней поверхности новых труб рукавным термопластичным пленочным материалом, защищенный патентом РФ №2182275.

- разработано устройство для нанесения цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода.

- разработан способ нанесения защитного покрытия в комбинации с технологическим рукавом на внутреннюю поверхность трубопровода, защищенный патентом РФ № 2177102.

Практическая ценность работы. Разработанные технологические процессы, оснастка и оборудование для бестраншейного ремонта трубопроводов позволяют решить проблему повышения надежности функционирования закрытой оросительной сети, снизить затраты материальных и трудовых ресурсов.

Ценность для науки и производства, полученных в диссертации результатов исследований подтверждается их внедрением в производство.

Реализация работы. Внедрение данной комбинированной технологии бестраншейного ремонта трубопроводов проводилось на базе государственного унитарного предприятия «Армавирводкомплекс», г. Армавира Краснодарского края. Применение комбинированной технологии ремонта трубопроводов в сравнении с традиционной, предусматривающей полную замену трубопровода, позволило получить экономический эффект - 1072689 руб.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили положительные оценки на научно-практических конференциях, в том числе: на научно-практических конференциях Кубанского государственного аграрного университета "Мелиорация земель, охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" (г. Краснодар, 1998 - 2004 г.г.); III Региональной научно-практической конференции молодых ученых "Научное обеспечение агропромышленного комплекса" (г. Краснодар, 15 —16 ноября 2001 года, секция "Электрификация, механизация, строительство и гидромелиорация"); Международной научно-практической конференции, посвященной 60 — летию образования Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (г. Волгоград, 2-4 февраля 2004 года, научное направление "Инженерные науки");

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 работах, в том числе 3 патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 143 наименований и 16 приложений. Работа изложена на 175 страницах машинописного текста, в том числе 11 таблиц, 60 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Мелиорация, рекультивация и охрана земель», Абулгафаров, Сергей Викторович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Проведенный анализ известных бестраншейных технологий ремонта трубопроводов выявил их недостатки для устранения, которых автором предлагается комбинированная технологии бестраншейного ремонта трубопроводов.

2 Установлены параметры технологического процесса диагностики технического состояния трубопровода, которыми являются интегральные показатели So и S|. Отношение которых выражает коэффициент технического состояния эксплуатируемого трубопровода.

3 Обоснованы технологические параметры устройства для нанесения цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, представленные в виде зависимости скорости движения устройства от диаметра восстанавливаемого трубопровода при разных значениях технологического зазора.

4 Технологический процесс нанесения эпоксидных смол в сочетании с технологическим рукавом необходимо выполнять в два этапа. Первый этап заключается в раскладке технологического рукава, а второй в нанесении защитного покрытия при помощи системы состоящей из двух тороидальных оболочек и защитного покрытия между ними.

5 Получены зависимости для определения начального рабочего давления при нанесении эпоксидных смол и длины раскладки технологического рукава в зависимости от диаметра ремонтируемого трубопровода, причем длина раскладки технологического рукава определяет длину участка трубопровода подлежащего ремонту.

6 В режиме рабочих скоростей от 0,8 м/с до 1,5 м/с различие коэффициента гидравлического сопротивления по длине нового и отремонтированного по предлагаемой комбинированной технологии трубопровода в среднем составляет 2,56 %, а различие в потерях напора — 6,96 %.

Теоретические расчеты прочности показали, что допускаемое давление для комбинированного покрытия с одним слоем технологического рукава из стеклоткани равно Р = 2,6 МПа.

Экономический эффект от внедрения предлагаемой комбинированной технологии бестраншейного ремонта в государственном унитарном предприятии "Армавирводкомплекс" участка трубопровода диаметром d = 600 мм, длиной 100 м составил 1072689 рублей.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Диагностика технического состояния участка ремонтируемого трубопровода, проводится для выявления мест язвенной коррозии, с последующим выбором способа очистки. При обнаружении на инспектируемом участке мест язвенной коррозии применяются механические виды очистки, если же их нет, применяются гидравлические виды очистки.

2. Для обеспечения технологического процесса нанесения цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода при скорости движения устройства V = 0,3 м/с необходимо, чтобы значение технологического зазора для диаметра 150 мм составляло 4,2 мм, для диаметра 200 мм - 5,6 мм, для диаметра 300 мм - 8,5 мм, для диаметра 400 мм - 11,3 мм, для диаметра 500 мм —14,2 мм, для диаметра 600 мм - 17 мм, для диаметра 700 мм - 19,9 мм, для диаметра 800 мм - 22,7 мм, для диаметра 900 мм -25,6 мм.

3. Длина участка ремонтируемого трубопровода для диаметров от 150 до 200 мм составляет 50 м, для диаметра 300 мм - 100 м, для диаметров от 400 до 500 мм - 150 м, для диаметра 600 мм - 200 м, для диаметра 700 мм — 250 м, для диаметров от 800 до 900 мм - 300 м. 8

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Абулгафаров, Сергей Викторович, 2004 год

1. 02850064976. Рекомендации по оценке коррозионного состояния стальных мелиоративных трубопроводов / АКХ. 73 с.2. 02850069825. Методические указания по определению опасности коррозии стальных трубопроводов /АКХ. 57 с.

2. Nagajmia М., Gahen M.J. El. Soc., 1962. 109 с.

3. Schalon R.J. Of the Amer. Ganer. Inst. 1959. № 3

4. A.C. № 1780854 от 1992 г. Устройство для нанесения жидкости на внутреннюю поверхность труб. / Ли А.Н. и др.

5. Алексеев С.Н. Коррозия и защита арматуры в бетоне. М.: Стройиздат, 1962.-285 с.

6. Алешин Н.П., Потапов А.И., Ермолов И.Н., Акустические методы контроля. М.: Высшая школа, 1991. - 288 с.

7. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М., Недра, 1970. - 216 с.

8. Альтшуль А.Д. О коэффициенте расхода при истечении через затопленное отверстие. // Гидротехника и мелиорация. 1951. № 12.

9. Андрияшев М.М. Гидравлические расчеты водоводов и водопроводных сетей. М.: Стройиздат, 1979 104с.

10. АС № 1041179 от 12.04.82 г. Устройство для очистки труб. / Шишкин В.В., Кряжевских Н.Ф., Панченко В.П. и Черебедов Д.Н.

11. АС № 1414931 от 8.04.88 г. Гидробародинамический способ очистки внутренней поверхности трубопроводов. / Черебедов Д.Н., Кряжевских Н.Ф. и др.

12. АС № 1586801 от 23.08.90 г. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов. / Панченко В.П., Кряжевских Н.Ф. и др.

13. Б664425. Разработка рекомендаций по нанесению на металлические трубы внутренних цементно-песчаных и полимерных покрытий: Инструкцияпо выбору класса прочности труб для водопроводных сетей и водоводов / ВНИИ ВОДГЕО, 1977.

14. Б761040. Разработка рекомендаций по методике исследований к расчету элементов экспериментально-производственного комплекса очистных сооружений Московского водопровода. ВНИИ ВОДГЕО, 1979. - 132 с.

15. Б878190. Исследование работы экспериментальных сооружений, построенных по проектам, выполненным организациям объединения "Союзво-доканалпроект", разработка рекомендаций для типовых проектов. ВНИИ ВОДГЕО, 1980. 192 с.

16. Бабиченко В.Я. и др. Производство гидроизоляционных работ. / Справочник. — К.: Буд1вельник. 1987. — 263 с.

17. Бабушкин В.И. и др. Термодинамика силикатов. М.: Стройиздат, 1965. -265 с.

18. Багров М.Н., Кружилин И.П. Оросительные системы и их эксплуатация. М., «Колос», 1978, 231с.

19. Безменов А.И., Розин В.А., Саврасов П.Х., Пастухов В.Ф. Сельскохозяйственные мелиорации. М., «Колос», 1974, 576с.

20. Белобородое в.н., Ли А.Н. Анализ состояния оросительных трубопроводов на мелиоративных системах Сибири. Материалы научно-практической конференции: Проблемы мелиорации земель Сибири» -Красноярск: СибНИИГиМ, 1996г.

21. Белобородое В.Н., Ли А.Н., Савченко В.Т. Технология оклеечной изоляции внутренней поверхности трубопроводов. // Мелиорация и водное хозяйство. 1999. №4.

22. Бестраншейный метод устранения дефектов в непроходимых канализационных трубопроводах и сооружениях. Рабочая комиссия № 3 "Бестраншейное строительство трубопроводов". Информ. N16GSTT. 1995. февраль.

23. Богомолов А.И., Михайлов К.А. Гидравлика. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1972. 648 с.tP

24. Богомолов А.И., Михайлов К.А. Гидравлика. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1972. 648 С.В.

25. Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводы (проектирование и строительство). М.: Недра, 1982. - 384 с.

26. Бредихин Б.А. Основы теории упругости. Краснодар: КГАУ, 2001. - 206 с.

27. Вавилов В.Е. Восстановление трубопроводов методом "Упонор" с применением труб "Флексорен" // Бестраншейные методы санации и прокладки трубопроводов: Тез. докл. Всерос. сем. Н.-Новгород. 1997.

28. Васильев В.М., Пинтурия Р.П., Иванов Д.М. Техническая диагностика i*1' трубопроводов важный элемент эксплуатации сетей. // Водоснабжениеи санитарная техника. № 9. 2001 г.

29. Ващук В.Я., Некрасова Э.И., Долюк В.П., Коваленко А.В. Улучшение защитных свойств этинолевых покрытий. // Гидротехника и мелиорация. 1982. № 9.

30. Величко Е.Б. Сельскохозяйственные мелиорации в Краснодарском крае. Краснодар, Кн. изд., 1969. 243 с.

31. Веренкова Э.М., Ломакин А.Т., Тарасова Т.С., Соколов Б.Ф. Фосфатное противокоррозионное покрытие для стальных труб. // Гидротехника и мелиорация. 1983. № 5.

32. Володин Е.А. и др. Справочник металлиста. — М., Машгиз, 1957.

33. Волосухин В.А., Свистунов Ю.А. Основы расчета тканевых оболочек гидротехнических сооружений. Краснодар, 1994. 105 с.

34. Волосухин В.А., Свистунов Ю.А. Тканевые регуляторы рисовых оросительных систем. Учебное пособие для студентов вузов. Краснодар, КГАУ, 1994.-71 с.

35. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учебник для вузов / Калицун В.И., Кедров B.C., Ласков Ю.М., Сафонов П.В. 3-е изд., перераб. и доп. - М., Стройиздат, 1980, 359 с.

36. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения: Справочник / Под общ. ред. A.M. Курганова, Н.Ф. Федорова 3-е изд., пере-раб. и доп. - JL: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. - 440 с.

37. Глазкин Н.Е., Горнев Ю.В., Шведов В.В. Новые разработки НПО «ТА-РИС». // Водоснабжение и санитарная техника, № 12, 2003.

38. ГОСТ 10178-85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.

39. ГОСТ 10564-75 Латекс синтетический СКС-65 ГП. Технические условия.

40. ГОСТ 15140-78 Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии.

41. ГОСТ 20883-88 Насосы и агрегаты трехвинтовые. Типы и основные параметры.

42. ГОСТ 22237 85 Цементы. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение.

43. ГОСТ 22266-94 Цементы сульфатостойкие. Технические условия.

44. ГОСТ 23732-79 Вода для бетонов и растворов. Технические условия.

45. ГОСТ 262-93 (ИСО 34-79) Резина. Определение сопротивления раздиру (раздвоенные, угловые и серповидные образцы).

46. ГОСТ 270-75 Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении.

47. ГОСТ 2874-82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.

48. ГОСТ 3956-76 Силикагель технический. Технические условия.

49. ГОСТ 4754-97 Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости. Технические условия.

50. ГОСТ 4765-73 Материалы лакокрасочные. Метод определения прочности при ударе.

51. ГОСТ 5072 72 Секундомер однострелочный СОС пр-2Б2.53