Тръбите от алуминий и алуминиеви сплави се използват широко в промишлени сценарии за петролна и химическа, хладилна и ОВК, космическа техника, пренос на енергия и общ транспорт на течности поради тяхната ниска плътност, отлична устойчивост на корозия и изключителна топлинна и електрическа проводимост. По време на дългосрочна експлоатация и експлоатация алуминиевите тръби са склонни към различни видове повреди, причинени от механично въздействие, средна корозия, умора от напрежение и други фактори. Възприемането на разумни технологии за ремонт може значително да намали разходите за подмяна и да съкрати циклите на спиране при предпоставката за осигуряване на структурна безопасност, което е основна техническа връзка в системата за експлоатация и поддръжка на промишлени тръбопроводи.
1. Често срещани видове повреди и причини за алуминиеви тръби
Увреждането на алуминиевата тръба може да бъде разделено на три категории по ниво на увреждане: повърхностно увреждане, структурно увреждане и увреждане от корозия. Причините и нивата на риск от различни щети варират значително:
Повърхностно уврежданеТова включва главно повърхностни драскотини, плитки вдлъбнатини и локална деформация, причинени най-вече от сблъсъци по време на транспортиране и монтаж, пръски от чужди предмети и остъргване по време на работа и поддръжка. Плитките повреди засягат само външния вид и целостта на повърхностния оксиден филм; вдлъбнатини с дълбочина, надвишаваща 10% от дебелината на стената, ще причинят локална концентрация на напрежение и съществува риск от напукване при условия на цикъл на налягане.
Структурно уврежданеВключва пукнатини, перфорации и счупвания, които са най-рисковите форми на увреждане. Пукнатините най-вече произхождат от променлива умора от напрежение, прекомерно напрежение при монтаж или разпространение на заваръчни дефекти; перфорациите обикновено се причиняват от проникване на корозия или удар на остри предмети; счупването е крайната форма на повреда на нетретирана повреда, която директно ще причини средно изтичане и спиране на системата.
Повреда от корозияАлуминият сам по себе си има естествена устойчивост на корозия, разчитаща на плътния оксиден филм на повърхността, но корозионна повреда все още възниква при специфични работни условия:
Питингова корозия: В морска и химическа среда с обогатени хлоридни йони, оксидният филм се уврежда локално, за да образува питингова корозия, която лесно се развива дълбоко в стената на тръбата.
Корозия на цепнатини: Средно задържане в тесни пролуки при фланците на тръбата и опорните връзки образува локална среда с недостиг на кислород и предизвиква корозия.
Галванична корозия: Когато алуминиевите тръби са директно свързани с различни метали като мед и стомана, възниква електрохимична корозия поради потенциалната разлика на електрода, а алуминият като анод ускорява разтварянето.
2. Целеви процеси на ремонт за различни повреди
Ремонтът на алуминиеви тръби трябва да следва принципите на „първо оценка, по-късно конструкция, същата степен“, т.е. първо да се изясни дълбочината и обхвата на повредата чрез неразрушително изпитване, след това да се съпостави съответният процес според степента на налягане на тръбопровода и средните характеристики и да се гарантира, че структурната якост и устойчивост на корозия след ремонта не са по-ниски от проектния стандарт на основния метал.
2.1 Поправка на дребни повреди по повърхността
Приложимо за тръбопроводи с ниско налягане и безопасни средни тръбопроводи с дълбочина на надраскване По-малка или равна на 0,5 mm, дълбочина на вдлъбнатина По-малка или равна на 10% от дебелината на стената и без пукнатини.
Ремонт на шлайфане и полиранеПърво шлайфайте повредената зона по аксиалната посока на тръбопровода с фина шкурка 800#-1200#, за да отстраните неравностите и свободния оксиден слой, след това извършете огледално полиране с вълнено колело, съчетано с полираща паста, накрая избършете и напръскайте прозрачен алуминиев защитен агент, за да възстановите гладкостта на повърхността и непрекъснатостта на оксидния филм. Този метод е само за външен вид и плитък защитен ремонт и не променя здравината на конструкцията.
Попълване на локален аноден оксидационен филмЗа сценарии със строги антикорозионни изисквания се приема локален процес на анодно окисляване след шлайфане: изолирайте и екранирайте околната зона на повредената част, пригответе електролит със сярна киселина и извършете обработка с анодно окисление на ремонтираната повърхност с малко оборудване за окисляване, за да генерирате оксиден слой със същата дебелина като оригиналния филм и антикорозионните характеристики могат да достигнат нивото на основния метал.
2.2 Ремонт на деформация на вдлъбнатина
За повреди от механична деформация, при които стената на тръбата е вдлъбната, но не се появяват пукнатини и дебелината на стената няма очевидно изтъняване, съответният процес се избира според диаметъра на тръбата и дебелината на стената:
Тръби с малък диаметър (DN по-малко или равно на 50): Приемете механичен метод за повдигане. Поставете регулируема повдигаща глава от вътрешната страна на тръбопровода, подравнете с центъра на вдлъбнатината и приложете бавно натиск, за да избутате вдлъбнатината навън, за да съответства на оригиналния радиан на стената на тръбата. Наблюдавайте деформацията с циферблатен индикатор по време на процеса, за да избегнете прекомерно повдигане, причиняващо напукване на стените на тръбата.
Тръби с голям диаметър (DN > 100): Приемете метод за разширяване на хидравличната тръба. Поставете специална гумена разширителна глава в позицията на вдлъбнатина, инжектирайте вода под високо налягане, за да разширите разширителната глава, и равномерно стиснете стената на тръбата, за да постигнете нулиране. Подходящ е за индустриални алуминиеви тръби с дебели стени и силна твърдост.
Изпитването за проникване трябва да се извърши след ремонт на деформация, за да се потвърди липсата на скрити пукнатини.
2.3 Ремонт на пукнатини и перфорации
Такива повреди пряко влияят на носещата способност на тръбопровода под налягане и схемите за постоянен или временен ремонт трябва да бъдат избрани в зависимост от размера на повредата и работното налягане.
Ремонт на заваряване (постоянен ремонт, условия на работа при средно и високо налягане)Заваряването е основният процес за ремонт на структурни повреди на алуминиеви тръби. Заваряване с газова волфрамова дъга (GTAW/TIG) е за предпочитане, а заваряване с газова метална дъга (GMAW/MIG) може да се използва за дебелостенни големи тръби. Основните точки на процеса са както следва:
Предварително заваряване: Внимателно шлайфайте и отстранете оксидния филм в рамките на 20-30 mm от двете страни на заваръчния шев с телена четка от неръждаема стомана, след това обезмаслете и обезмаслете с ацетон или специален почистващ препарат. Точката на топене на филма от алуминиев оксид е до 2050 градуса, много по-висока от точката на топене на основния метал от 660 градуса. Непълното почистване ще доведе до дефекти при непълно сливане.
Оборудване и параметри: AC захранването трябва да се използва за GTAW, а катодният атомизиращ ефект се използва за разрушаване на оксидния филм, генериран по време на заваряване; загрейте предварително до 100-150 градуса преди заваряване, когато дебелината на стената е >10 мм, и контролирайте температурата на междупроходния слой в рамките на 150 градуса, за да намалите топлинния стрес и крехкостта от прегряване на основния метал.
Спецификация на операцията: Приемете бързо заваряване с висок ток, за да намалите времето за нагряване на основния метал; дъговият кратер трябва да бъде запълнен, за да се избегнат пукнатини на дъговия кратер; Тръбопроводите с голям диаметър трябва да приемат двустранен синхронен GTAW от двама заварчици, за да подобрят качеството на заварката и ефективността на заваряване.
Обработка след заваряване: Охлажда се естествено и бавно, като охлаждането с вода е забранено, за да се предотврати напукване поради внезапно охлаждане; след почистване на заваръчната шлака върху заваръчната повърхност, извършете тест за проникване на багрилото, за да потвърдите липсата на повърхностни дефекти. Тръбопроводите с високо налягане се нуждаят от допълнително ултразвуково изпитване без разрушаване.
Студен ремонт (временен ремонт, условия на работа при ниско налягане)За тръбопроводи с вода и газова среда с налягане, по-малко от или равно на 1,6MPa, или сценарии на работа, при които не е разрешена работа при гореща вода, може да се използва епоксидна смес за ремонт на алуминиева основа или специална лепенка за ремонт на тръби:
Епоксидна ремонтна смес на базата на алуминий: Състои се от двукомпонентна епоксидна смола, напълнена с алуминиев прах. След шлайфане на периферията на перфорацията, за да бъде грапава, чиста и суха, натиснете приготвената ремонтна смес в отвора, изгладете повърхността и може да работи под налягане след втвърдяване при стайна температура за 24 часа. Подходящ е за изтичане на малки отвори с диаметър по-малък или равен на 5 mm.
Специална лепенка за ремонт на алуминиева тръба: Съчетана със специално лепило, изрежете лепенката, за да надвишите ръба на повредата с повече от 20 mm, залепете и уплътнете, след което приложете сила на затягане, за да подпомогнете втвърдяването. Има надеждно уплътняване и може да се използва като мярка за спешен ремонт.
Метод за подмяна на тръбната секцияКогато дължината на пукнатината надвишава 1/3 от диаметъра на тръбата, диаметърът на перфорацията е >20 mm или диапазонът на повреда надвишава 1/2 от цялата обиколка, не се препоръчва локален ремонт. Повредената тръбна секция трябва да бъде отрязана и заменена с нова тръбна секция от същия материал и спецификация, свързана чрез челно заваряване, а изискванията за заваряване са в съответствие с новата конструкция на тръбата.
2.4 Поправка на щети от корозия
Лека повърхностна корозияСлед смилане за отстраняване на корозионни продукти и свободен оксиден слой и излагане на метален блясък, можете да изберете да напръскате специална антикорозионна боя за алуминий, да увиете алуминиево фолио с вискоеластична лента и други методи за възстановяване на антикорозионния слой. Когато използвате вискоеластична лента, първо запълнете корозионните ями с подходяща паста и ширината на покритието на лентата трябва да бъде не по-малка от 50 mm отвъд повредения ръб, за да се осигури пълно запечатване.
Локално изтъняване на корозиятаКогато стената на тръбата е равномерно изтънена поради корозия, но не е перфорирана, може да се приеме процес на подсилване на композитно покритие: навийте композитен материал от въглеродни влакна или композитен материал от стъклени влакна върху полираната и почистена стена на тръбата и оформете подсилен слой чрез втвърдяване на смола, за да компенсирате загубата на дебелина на стената и да възстановите капацитета за носене на налягане. Подходящ е за работещи тръбопроводи, които е неудобно да се изключват за подмяна.
Корозия на голяма площКогато зоната на корозия надвишава 30% от повърхността на тръбопровода или оставащата дебелина на стената е по-малка от 70% от проектираната дебелина на стената, рентабилността на ремонта е по-ниска от подмяната и цялата секция на тръбопровода трябва да бъде сменена.
3. Проверка на качеството и индустриални стандарти за ремонт на алуминиеви тръби
Качеството на ремонта на алуминиевите тръби е пряко свързано с безопасността на работа на системата и многоизмерната проверка трябва да се извършва в строго съответствие със съответните индустриални стандарти:
Проверка на външния вид: Заваръчната повърхност трябва да бъде равномерно оформена без дефекти като пукнатини, пори, шлакови включвания и прогаряне; преходът на стената на тръбата в зоната на ремонт трябва да бъде гладък, без видими издатини и вдлъбнатини.
Проверка на херметичност: Напорните тръбопроводи трябва да бъдат подложени на хидростатично изпитване след ремонт, като изпитвателното налягане е 1,5 пъти проектното налягане и не се квалифицира изтичане или очевиден спад на налягането след задържане на налягането в продължение на 30 минути; пневматичният тест може да бъде приет за сценарии, при които хидростатичният тест не е подходящ, като изпитвателното налягане е 1,15 пъти проектното налягане.
Безразрушителен контрол: Ремонтът чрез заваряване на тръбопроводи със средно и високо налягане трябва да бъде подложен на 100% тест за проникване (PT) за проверка на повърхностни пукнатини, а важни тръбопроводи трябва да бъдат подложени на допълнително радиографско изпитване (RT) или ултразвуково изпитване (UT), за да се провери качеството на вътрешното сливане.
Основа на индустриалния стандарт: Изпълнява се заваръчна конструкцияКодекс за изграждане и приемане на заваръчна техника на полево оборудване и промишлени тръбопроводиGB 50236-2011; ремонтът и защитата от корозия трябва да отговарят на съответните разпоредби наПълен жизнен цикъл на Инженеринг за контрол на корозията на тръбопроводите - Общи изискванияGB/T 37190.
4. Мерки за защита и удължаване на живота след ремонт
Ремонтираният участък често е слабото звено на тръбопровода. Добрата последваща защита може значително да удължи общия експлоатационен живот:
Завършете антикорозионната система: След ремонт на заваряване трябва да се извърши антикорозионна обработка на заваръчния шев и засегнатата от топлина зона и трябва да се предпочита антикорозионният процес, съответстващ на оригиналния тръбопровод, за да се избегне образуването на нови корозионни слаби точки.
Избягвайте галванична корозия: Опитайте се да използвате алуминиеви материали от същия клас като основния метал по време на ремонта; ако трябва да се свържат различни метали, поставете изолационни уплътнения или използвайте диелектрични съединения, за да изолирате и прекъснете веригата на електрохимична корозия.
Оптимизирайте управлението на експлоатацията и поддръжката: Създайте система за редовна инспекция на тръбопроводи и провеждайте изпитване на дебелината на стените и оценка на корозията веднъж годишно за тръбопроводи в корозивни среди; контролирайте съдържанието на хлоридни йони и pH стойността на транспортната среда, за да намалите вътрешните причини за корозия.
5. Вземане на икономически решения между ремонт и подмяна
Отстраняването на повреди от алуминиеви тръби ще взема решения въз основа на техническата осъществимост и цялостните разходи:
Сценарии, при които ремонтът е предпочитан: Диапазонът на щетите е малък и структурната цялост е добра; тръбопроводът е със специална спецификация или вносни части, с дълъг цикъл на доставка и висока цена; производствената система не може да бъде затворена за дълго време, а загубата при спиране е много по-висока от разходите за ремонт.
Сценарии, при които замяната е за предпочитане: Налице са сериозни повреди, корозия на голяма площ или пукнатини от умора; цената на ремонта надвишава 60% от цената на новите тръби; тръбопроводът е достигнал проектния експлоатационен живот и цялостната производителност е влошена.
Индустриалният ремонт на алуминиеви тръби е систематична техническа работа, чиято същност се състои в точна оценка на състоянието на повредата, съпоставяне на подходящия ремонтен процес и строг контрол на качеството на конструкцията. За ремонт на алуминиеви тръби при сценарии с висок риск като високо налягане и запалими/експлозивни среди, той трябва да се изпълнява от професионални екипи със съответните квалификации, за да се гарантира безопасната и стабилна работа на ремонтирания тръбопровод.
