Применение Кевлара® и эпоксидных смол при ремонте дефектных участков трубопроводов и емкостного оборудования

Поиск оптимального решения

Компания ООО «НТ-СЕРВИС» на протяжении 10 лет работает на рынке России в качестве поставщика передовых технологий ремонта технологического оборудования. Помимо поставок, мы оказываем и услуги по ремонту оборудования и трубопроводов с применением современных мобильных станков и высокотехнологичного инструмента. Опыт работы с производственными компаниями России подтолкнул нас к поиску оптимального и эффективного решения для ремонта дефектных участков трубопроводов.

Под «дефектными участками», здесь и далее, мы говорим об участках трубопроводов, подверженных влиянию различных факторов, включая внутреннюю и внешнюю коррозию, и имеющих такие дефекты как: общее утонение стенки, бороздки, раковины, расслоения, кольцевые и сквозные трещины.

Для выбора оптимальной технологии ремонта мы провели анализ имеющихся на рынке решений и опыта заказчиков по применению всего спектра технологий, включая отработанные механизмы ремонта при обнаружении дефектов.

Вот основные критерии, по которым велся мониторинг мирового опыта применения композитных технологий:

• безопасность применения на опасных производственных объектах;
  
• виды ремонтируемых дефектов;
  
• положительный эффект применения, включая отзывы мировых лидеров нефтегазовой отрасли.
  

После проведения аналитической работы, мы остановились на сотрудничестве с разработчиком и производителем, предлагающим решение на основе армирующих параарамидных волокон (Aramid Kevlar^® 49) и различных типов эпоксидных смол.

В 2016 году ООО «НТ-СЕРВИС» подписало партнерское соглашение с европейской компанией «3Х Engineering», являющейся одним из лидеров отрасли и имеющей более чем 25-летний опыт работы на мировом рынке композитных материалов. «3Х Engineering» ранее были успешно проведены трехгодичные стендовые испытания предлагаемой технологии. Испытания проводились под контролем независимой инспекционно-сертификационной компании «Bureau Veritas», с результатами которых мы охотно готовы дополнительно поделиться с заинтересованными экспертами и специалистами.

Применение композитных материалов компании «3Х Engineering» одобрено такими компаниями как «TOTAL», «ExxonMobil», «Chevron», «ConocoPhillips», «ESSO», «Indian Oil», «CNPC», «AREVA», «EDF» и др.

Уже первый опыт применения данной технологии и материалов в нефтегазовом секторе России полностью оправдал ожидания и доказал, в первую очередь, нашим заказчикам, эффективность предлагаемого решения.

Сама технология композитного ремонта отвечает требованиям двух основных стандартов:

• ISO 24817:2017 «Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Composite repairs for pipework — Qualification and design, installation, testing and inspection» / «Нефтяная, нефтехимическая и газовая промышленность. Ремонт трубопроводов с использованием композитных материалов. Оценка и проектирование, ввод в эксплуатацию, испытание и контроль»;
  
• АSME PCC-2 — 2015 «Repair of Pressure Equipment and Piping» / «Ремонт оборудования, работающего под давлением, и трубопроводов».
  

В связи с переизданием стандарта ISO 24817:2017, мы надеемся на появление и соответствующего ГОСТ Р ИСО.

Практическое применение. Алгоритм взаимодействия с заказчиками

На основе имеющихся решений «3X Engineering» нами были разработаны ремонтные комплекты, которым дали название «Ремонтно-композитные муфты» (РКМ) для ремонта трубопроводов, и комплекты «ТАНКИТ» и «ТАНКИТ-СЕГМЕНТ» для ремонта резервуаров. Ремонт резервуаров тоже весьма актуален для рынка. Выполнять ремонты подводных трубопроводов возможно без необходимости использования кессонов.

Комплекты РКМ предлагаются для ремонта различных дефектов и, в основном, используются для решения задач, связанных с негативным воздействием на трубопроводы внешней и внутренней коррозии. Ремонтно-композитные муфты подбираются с учетом температуры эксплуатации.

Важно подчеркнуть, что помимо монтажа на прямолинейные участки, Кевлар^®, как продукт, относящийся к текстильной группе материалов, позволяет формировать муфты и на криволинейных участках трубопроводов (отводы, тройники). Как показал опыт, именно ремонт криволинейных участков наиболее востребован на производственных площадках нефтегазового сектора Российской Федерации.

Еще одной особенностью технологии является монтаж РКМ непосредственно на действующий трубопровод, то есть это безостановочный метод ремонта, что является значимым фактором при выборе заказчиком способа укрепления дефектных участков трубопроводов.

Одним из важнейших аспектов нашей работы является достижение эффективного взаимодействия с производственными площадками, эксплуатирующими трубопроводы. Этому мы уделяем много внимания, так как от четкого понимания заказчиком всех технических особенностей предлагаемой ремонтной технологии зависит её успешность.

Как было почеркнуто ранее, технология композитного ремонта отвечает критериям международных стандартов, которые четко описывают виды дефектов и требования как к персоналу, производящему монтаж, так и к непосредственному процессу монтажа. В своей работе, при разработке проектов будущего ремонта, мы делаем акценты на следующие факторы:

• эксплуатационные параметры трубопровода;
  
• актуальные данные о текущем состоянии трубопровода;
  
• виды дефектов;
  
• сроки эксплуатации РКМ на данном конкретном участке;
  
• зоны ответственности сторон при подготовке рабочего места, во время выполнения и по завершению работ, то есть организационные и технические мероприятия по проекту ремонта;
  
• опыт работы заказчиков по ремонту трубопроводов и устранению утечек, при наличии таковых.
  

Далее подробнее по каждому пункту:

1. Для разработки проекта ремонта мы предлагаем заказчику предоставить нашей компании технические параметры трубопровода посредством заполнения опросного листа, который включает в себя, помимо стандартных характеристик (диаметр трубопровода, толщина стенок и паспортные значения марок сталей), три категории данных: эксплуатационные данные, а также максимальные значения давления и температур транспортируемого продукта.

2. Под актуальными данными подразумеваются данные по диагностике (инспекции) трубопроводов. Причем мы анализируем все данные, включая так называемые «добраковочные» диапазоны толщин стенок трубопроводов.

3. Виды дефектов выделены в три основные группы:

• коррозия (внутренняя, внешняя);
  
• сквозные;
  
• механические.
  

Все эти данные позволяют подобрать наиболее оптимальный тип РКМ (рисунок 1).

Рисунок 1. Основные виды ремонтируемых дефектов

4. Сроки эксплуатации РКМ на трубопроводе тоже очень важны. Согласно стандартам, РКМ может эксплуатироваться на трубопроводе до 20 лет.

5. Зоны ответственности также необходимо согласовывать в процессе разработки проекта, так как нюансы, связанные с мобилизацией нашего персонала, материалов, оборудования и инструментов, напрямую влияют на коммерческую сторону проекта. А учитывая, географические особенности нашей страны, это является очень важным фактором.

6. Опыт работы наших заказчиков по ремонту трубопроводов и устранению утечек дает нам возможность предложить альтернативное решение. Исходя из имеющейся статистики, мы стараемся дать наиболее оптимальное, с точки зрения экономии времени и финансов, предложение. Особенно важно обращать внимание заказчиков на учет затрат предприятий на устранение утечек. Тут я имею в виду затраты, связанные с простоем производства при отказах трубопроводного оборудования, и затраты на привлечение сервисных компаний, устраняющих утечки, что не всегда может быть реализовано оперативно. Проще говоря, зачем планировать бюджет с учетом еще не состоявшихся отказов, если есть возможность применить передовую технологию в качестве превентивной меры. Мы предлагаем совместными усилиями провести анализ и выработать план ремонтов дефектных участков.

На сегодняшний день наш алгоритм взаимодействия с заказчиками положительно себя зарекомендовал, что позволяет нам считать себя компанией, которая внедряет лучшие мировые практики на рынке ремонтных технологий Российской Федерации.

Таким образом, можно сформулировать определение: Композитный ремонт трубопроводов и резервуаров, предлагаемый ООО «НТ-СЕРВИС», является превентивной мерой и, при наличии актуальных данных и отработанного алгоритма взаимодействия с заказчиком, представляет собой комплекс мероприятий, направленных на укрепление дефектных участков и предотвращение отказов работы трубопроводов всех категорий.

Данные, полученные от заказчика, обрабатываются в специальной программе REA® (Reinforce Engineering Analysis), разработанной нашим партнером для подбора типа РКМ, необходимого для решения задач по ремонту трубопроводов.

Программа включает в себя библиотеку с техническими характеристиками всех известных марок сталей, из которых выполнены трубопроводы, позволяет моделировать состояние трубопроводов «до» и «после» применения муфт РКМ и рассчитывает технические параметры ремонта, среди которых можно выделить основные:

• тип и количество РКМ и, в случае необходимости, специальных наполнителей;
  
• ремонтный диапазон;
  
• количество слоев.
  

Также для проектирования ремонта, при необходимости, применяется программа FEA® (Finite Element Analysis), позволяющая рассчитать необходимое количество муфт РКМ для распределения нагрузки в зоне ремонта (рисунок 2).

Рисунок 2. Элементы интерфейса программы FEA®: «до» (фото слева) и «после» (фото справа) применения муфт РКМ

Что касается непосредственно самого монтажа РКМ, то персонал компании проходит обучение, соответствующее международным стандартам, и имеет необходимые сертификаты.

Алгоритм монтажа всегда согласовывается с заказчиками, так как качество работы зависит от соблюдения технологии. Отдельно отмечу, что перед каждым монтажом РКМ должна обязательно проводиться подготовка поверхности трубопровода с целью создания шероховатости, что позволяет обеспечить адгезию между поверхностью трубопровода и композитной системой. Этот процесс выполняется специальными зачистными инструментами или пескоструйным оборудованием. Также в процессе монтажа и отверждения ремонтно-композитной муфты во многих случаях необходимо поддерживать определённый температурный режим.

Опыт проведения ремонтов трубопроводов

За период с начала 2017 года по текущий момент времени специалисты ООО «НТ-Сервис» произвели ремонты трубопроводов на объектах ПАО «Газпром нефть», ОАО НК «РуссНефть», ПАО «СИБУР Холдинг», ПАО «Лукойл». Причем, в ряде случаев были решены сложные и нестандартные задачи (рисунок 3).

Рисунок 3. Статистика выполненных работ по категориям трубопроводов

Ремонт резервуаров

Для ремонта резервуаров используются ремонтные комплекты «ТАНКИТ» и «ТАНКИТ-СЕГМЕНТ». Комплект «ТАНКИТ» позволяет проводить ремонт сквозных дефектов без полного осушения резервуара и использовать безогневой метод ремонта сквозных дефектов диаметром до 100×100 мм. Ремонты могут проводиться при температуре среды от +10 до +60°C, максимальное давление при этом зависит от диаметра резервуара и размера дефекта.

Перед применением ремонтного комплекта производится подготовка поверхности, затем устанавливается монтажная плита с применением наполнителя и магнитов, после чего укладывается несколько слоев Кевлара^® со специальной смолой.

Технология «ТАНКИТ-СЕГМЕНТ» позволяет осуществлять ремонт корродированных резервуаров посредством сегментов из Кевлара^® произвольной формы. Температура продукта может составлять от −50 до +150°С, при этом ограничения по диаметрам резервуаров, размерам корродированных поверхностей и давлению в резервуарах полностью отсутствуют.

Работа по ремонту резервуаров включает в себя несколько этапов: сначала заказчик заполняет опросный лист, затем делается расчет проекта, согласуются условия проведения ремонта, формируется технико-коммерческое предложение, и после этого ООО «НТ-Сервис» приступает непосредственно к выполнению ремонтных работ.

Также компанией разработаны специальные оснастки «СТОПКИТ» и «РОЛЛЕРКИТ», которые используются для устранения утечек и для защиты трубопроводов и их опор от коррозии соответственно.

Приглашаем к сотрудничеству компании всех отраслей промышленности, не только нефтегазового сектора.