Alumīnija un alumīnija sakausējuma caurules tiek plaši izmantotas naftas un ķīmijas, saldēšanas un HVAC, kosmosa, enerģijas pārvades un vispārējā šķidruma transportēšanas rūpnieciskajos scenārijos, jo tām ir zems blīvums, lieliska izturība pret koroziju un izcila siltuma un elektriskā vadītspēja. Ilgstošas ekspluatācijas un ekspluatācijas laikā alumīnija caurules ir pakļautas dažāda veida bojājumiem, ko izraisa mehāniska ietekme, vidēja korozija, stresa nogurums un citi faktori. Pieņemot saprātīgas remonta tehnoloģijas, var ievērojami samazināt nomaiņas izmaksas un saīsināt izslēgšanas ciklus, pamatojoties uz priekšnoteikumu, ka tiek nodrošināta konstrukcijas drošība, kas ir galvenā tehniskā saikne rūpniecisko cauruļvadu ekspluatācijas un apkopes sistēmā.
1. Biežākie alumīnija cauruļu bojājumu veidi un cēloņi
Alumīnija cauruļu bojājumus pēc bojājumu līmeņa var iedalīt trīs kategorijās: virsmas bojājumi, konstrukcijas bojājumi un korozijas bojājumi. Dažādu bojājumu cēloņi un riska līmeņi ievērojami atšķiras:
Virsmas bojājumiTas galvenokārt ietver virsmas skrāpējumus, seklus iespiedumus un lokālas deformācijas, ko galvenokārt izraisa sadursmes transportēšanas un uzstādīšanas laikā, svešķermeņu šļakatas un skrāpējumi ekspluatācijas un apkopes laikā. Sekli bojājumi ietekmē tikai virsmas oksīda plēves izskatu un integritāti; iespiedumi, kuru dziļums pārsniedz 10% no sienas biezuma, radīs lokālu sprieguma koncentrāciju, un spiediena cikla apstākļos pastāv plaisāšanas risks.
Strukturālie bojājumiTas ietver plaisas, perforācijas un lūzumus, kas ir visbīstamākie bojājumu veidi. Plaisas galvenokārt rodas mainīga sprieguma noguruma, pārmērīga uzstādīšanas sprieguma vai metināšanas defektu izplatīšanās dēļ; perforācijas parasti izraisa korozijas iespiešanās vai asu priekšmetu trieciens; lūzums ir neapstrādāta bojājuma galīgais bojājuma veids, kas tieši izraisīs vidējas noplūdes un sistēmas izslēgšanu.
Korozijas bojājumiAlumīnijam pašam ir dabiska izturība pret koroziju, pamatojoties uz blīvu oksīda plēvi uz virsmas, bet korozijas bojājumi joprojām notiek īpašos darba apstākļos:
Punktu korozija: jūras un ķīmiskajā vidē ar bagātinātiem hlorīda joniem oksīda plēve tiek lokāli bojāta, veidojot punktveida korozijas bedres, kas viegli attīstās dziļi caurules sieniņā.
Plaisu korozija: vidēja noturība šaurās spraugās pie cauruļu atlokiem un atbalsta savienojumiem veido lokālu skābekļa deficīta vidi un izraisa koroziju.
Galvaniskā korozija: ja alumīnija caurules ir tieši savienotas ar atšķirīgiem metāliem, piemēram, varu un tēraudu, elektroda potenciālu atšķirības dēļ rodas elektroķīmiskā korozija, un alumīnijs, kā anods, paātrina šķīšanu.
2. Mērķtiecīgi dažādu bojājumu labošanas procesi
Alumīnija cauruļu remontam jāievēro principi "vispirms novērtējums, vēlāk konstrukcija, tāda pati pakāpe", tas ir, vispirms ar nesagraujošās pārbaudes palīdzību ir jānoskaidro bojājuma dziļums un apjoms, pēc tam jāsaskaņo atbilstošs process atbilstoši cauruļvada spiediena pakāpei un vides īpašībām, kā arī jānodrošina, ka konstrukcijas izturība un izturība pret koroziju pēc remonta nav zemāka par parastā metāla projektēšanas standartu.
2.1. Nelielu virsmas bojājumu labošana
Piemērojams zema spiediena un nebīstamiem vidējiem cauruļvadiem ar skrāpējumu dziļumu, kas mazāks vai vienāds ar 0,5 mm, iespiedumu dziļums ir mazāks vai vienāds ar 10% no sienas biezuma un bez plaisām.
Slīpēšanas un pulēšanas remontsVispirms noslīpējiet bojāto vietu pa cauruļvada aksiālo virzienu ar 800#-1200# smalku smilšpapīru, lai noņemtu grumbas un vaļīgo oksīda slāni, pēc tam veiciet spoguļpulēšanu ar vates riteni, kas ir saskaņots ar pulēšanas pastu, visbeidzot noslaukiet tīru un izsmidziniet caurspīdīgu alumīnija aizsarglīdzekli, lai atjaunotu virsmas gludumu un oksīda plēves nepārtrauktību. Šī metode ir paredzēta tikai izskata un sekla aizsargremontam, un tā nemaina konstrukcijas izturību.
Vietējās anodiskās oksidācijas plēves papildināšanaScenārijiem ar stingrām pretkorozijas prasībām pēc slīpēšanas tiek izmantots vietējais anodiskās oksidācijas process: izolējiet un aizsargājiet bojātās daļas apkārtējo zonu, sagatavojiet atšķaidītu sērskābes elektrolītu un veiciet anodiskās oksidācijas apstrādi salabotajai virsmai ar nelielu oksidācijas iekārtu, lai radītu oksīda slāni, kura biezums ir tāds pats kā oriģinālajai plēvei, un metāls var sasniegt pretkorozijas līmeni.
2.2. Iespiedumu deformācijas remonts
Mehāniskas deformācijas bojājumiem, kur caurules siena ir iespiedusies, bet neveidojas plaisas un sienas biezumam nav izteikta retināšanas, atbilstoši caurules diametram un sienas biezumam izvēlas atbilstošu procesu:
Maza diametra caurules (DN mazāks vai vienāds ar 50): izmantojiet mehānisko pacelšanas metodi. Ievietojiet regulējamu domkratu no cauruļvada iekšpuses, izlīdziniet ar iespieduma centru un lēnām veiciet spiedienu, lai izspiestu iespiedumu, lai tas atbilstu oriģinālajam caurules sienas radiānam. Procesa laikā uzraugiet deformāciju ar skalas indikatoru, lai izvairītos no pārmērīgas pacelšanās, kas izraisa caurules sienas plaisāšanu.
Liela diametra caurules (DN ＞ 100): izmantojiet hidrauliskās caurules paplašināšanas metodi. Novietojiet īpašu gumijas izplešanās galviņu iespieduma pozīcijā, injicējiet augstspiediena ūdeni, lai paplašinātu izplešanās galvu, un vienmērīgi saspiediet caurules sieniņu, lai panāktu atiestatīšanu. Tas ir piemērots rūpnieciskām alumīnija caurulēm ar biezu sienu un spēcīgu stingrību.
Iespiešanās pārbaude jāveic pēc deformācijas novēršanas, lai pārliecinātos, ka nav slēptu plaisu.
2.3. Plaisu un perforāciju remonts
Šādi bojājumi tieši ietekmē cauruļvada spiediena nestspēju, un pastāvīgā remonta vai pagaidu remonta shēmas jāizvēlas atbilstoši bojājuma izmēram un darba spiedienam.
Metināšanas remonts (pastāvīgs remonts, vidēja un augsta spiediena darba apstākļi)Metināšana ir galvenais alumīnija cauruļu strukturālo bojājumu remonta process. Priekšroka tiek dota gāzes volframa loka metināšanai (GTAW/TIG), un lielu biezu sienu caurulēm var izmantot metāla loka metināšanu ar gāzi (GMAW/MIG). Galvenie procesa punkti ir šādi:
Apstrāde pirms metināšanas: Rūpīgi sasmalciniet un noņemiet oksīda plēvi 20-30 mm attālumā no abām metinājuma pusēm ar nerūsējošā tērauda stiepļu suku, pēc tam attaukojiet un attaukojiet ar acetonu vai īpašu tīrīšanas līdzekli. Alumīnija oksīda plēves kušanas temperatūra ir 2050 grādi, kas ir daudz augstāka nekā parastā metāla kušanas temperatūra 660 grādi. Nepilnīga tīrīšana radīs nepilnīgus saplūšanas defektus.
Aprīkojums un parametri: GTAW ir jāizmanto maiņstrāvas barošanas avots, un katoda izsmidzināšanas efekts tiek izmantots, lai salauztu metināšanas laikā radīto oksīda plēvi; pirms metināšanas uzkarsē līdz 100-150 grādiem, ja sienas biezums ir ＞10 mm, un kontrolējiet starpplūsmas temperatūru 150 grādu robežās, lai samazinātu parastā metāla termisko spriegumu un pārkaršanas trauslumu.
Darbības specifikācija: izmantojiet augstas strāvas ātro metināšanu, lai samazinātu parastā metāla sildīšanas laiku; loka krāteris ir jāaizpilda, lai izvairītos no loka krātera plaisām; liela diametra cauruļvadiem ir jāpieņem divpusējs sinhronais GTAW, ko veic divi metinātāji, lai uzlabotu metināšanas kvalitāti un metināšanas efektivitāti.
Apstrāde pēc metināšanas: atdzesē dabiski un lēni, un ūdens dzesēšana ir aizliegta, lai novērstu plaisāšanu pēkšņas dzesēšanas dēļ; pēc metinātās šuves virsmas tīrīšanas veiciet krāsas caurlaidības pārbaudi, lai pārliecinātos, ka virsmas defekti nav. Augstspiediena cauruļvadiem nepieciešama papildu nesagraujošā ultraskaņas pārbaude.
Aukstais remonts (pagaidu remonts, zema spiediena darba apstākļi)Cauruļvadiem ar ūdens un gāzes vidi ar spiedienu, kas ir mazāks vai vienāds ar 1,6 MPa, vai ekspluatācijas scenārijiem, kur karstie darbi nav atļauti, var izmantot alumīnija bāzes epoksīda remonta maisījumu vai īpašu cauruļu remonta plāksteri:
Epoksīda remonta savienojums uz alumīnija bāzes: sastāv no divkomponentu epoksīda sveķiem, kas pildīti ar alumīnija pulveri. Pēc perforācijas malu slīpēšanas līdz raupjai, tīrai un sausai, sagatavoto remonta maisījumu iespiež caurumā, izlīdzina virsmu, un tas var darboties zem spiediena pēc cietēšanas istabas temperatūrā 24 stundas. Tas ir piemērots mazu caurumu noplūdei ar diametru, kas ir mazāks vai vienāds ar 5 mm.
Īpašs alumīnija cauruļu remonta plāksteris: savietots ar īpašu līmi, nogrieziet plāksteri, lai vairāk nekā par 20 mm pārsniegtu bojājuma malu, ielīmējiet un sablīvējiet to, pēc tam pielieciet saspiešanas spēku, lai veicinātu sacietēšanu. Tam ir uzticama blīvējuma veiktspēja, un to var izmantot kā ārkārtas remonta pasākumu.
Caurules sekcijas nomaiņas metodeJa plaisas garums pārsniedz 1/3 no caurules diametra, perforācijas diametrs ir ＞20 mm vai bojājumu diapazons pārsniedz 1/2 no visa apkārtmēra, vietējais remonts nav ieteicams. Bojātā caurules daļa ir jānogriež un jāaizstāj ar jaunu caurules daļu no tāda paša materiāla un specifikācijas, kas savienota ar sadurmetināšanu, un metināšanas prasības atbilst jaunajai caurules konstrukcijai.
2.4. Korozijas bojājumu novēršana
Viegla virsmas korozijaPēc slīpēšanas, lai noņemtu korozijas produktus un vaļīgo oksīda slāni un atklātu metālisku spīdumu, varat izvēlēties izsmidzināt īpašu pretkorozijas krāsu alumīnijam, ietīt alumīnija folijas viskoelastīgo lenti un citas metodes, lai atjaunotu pretkorozijas slāni. Izmantojot viskoelastīgo lenti, vispirms aizpildiet korozijas bedres ar atbilstošu pastu, un lentes pārklājuma platums nedrīkst būt mazāks par 50 mm aiz bojājuma malas, lai nodrošinātu pilnīgu blīvējumu.
Vietējā korozijas retināšanaJa caurules siena ir vienmērīgi atšķaidīta korozijas dēļ, bet nav perforēta, var izmantot kompozītmateriālu pārklājuma pastiprināšanas procesu: vēja oglekļa šķiedras kompozītmateriālu vai stikla šķiedras kompozītmateriālu uz pulētas un notīrītas caurules sienas un ar sveķu sacietēšanu veido pastiprinātu slāni, lai kompensētu sienas biezuma zudumu un atjaunotu spiediena nestspēju. Tas ir piemērots ekspluatācijā esošiem cauruļvadiem, kurus ir neērti slēgt nomaiņai.
Liela laukuma korozijaJa korozijas laukums pārsniedz 30% no cauruļvada virsmas laukuma vai atlikušais sienas biezums ir mazāks par 70% no projektētā sienas biezuma, remonta rentabilitāte ir zemāka par nomaiņu, un visa cauruļvada daļa ir jānomaina.
3. Kvalitātes pārbaude un nozares standarti alumīnija cauruļu remontam
Alumīnija cauruļu remonta kvalitāte ir tieši saistīta ar sistēmas darbības drošību, un daudzdimensiju pārbaude jāveic stingri saskaņā ar attiecīgajiem rūpniecības standartiem:
Izskata pārbaude: metinājuma virsmai jābūt vienmērīgi veidotai, bez tādiem defektiem kā plaisas, poras, izdedžu ieslēgumi un izdegšana; caurules sienas pārejai remonta zonā jābūt gludai bez acīmredzamiem izvirzījumiem un iespiedumiem.
Hermētiskuma pārbaude: Spiediena cauruļvadiem pēc remonta jāveic hidrostatiskā pārbaude, un pārbaudes spiediens ir 1,5 reizes lielāks par projektēto spiedienu, un nav kvalificēta nekāda noplūde vai acīmredzams spiediena kritums pēc spiediena turēšanas 30 minūtes; pneimatisko testu var izmantot gadījumiem, kad hidrostatiskais tests nav piemērots, un testa spiediens ir 1,15 reizes lielāks par projektēto spiedienu.
Nesagraujošā pārbaude: Vidēja un augsta spiediena cauruļvadu metināšanas remontam jāveic 100% caurlaidības pārbaude (PT), lai pārbaudītu virsmas plaisas, un svarīgiem cauruļvadiem jāveic papildu radiogrāfiskā pārbaude (RT) vai ultraskaņas pārbaude (UT), lai pārbaudītu iekšējo saplūšanas kvalitāti.
Nozares standarta bāze: Jāīsteno metināšanas konstrukcijaLauka iekārtu un rūpniecisko cauruļvadu metināšanas inženierijas būvniecības un pieņemšanas kodekssGB 50236-2011; Korozijas remontam un aizsardzībai jāatbilst attiecīgajiem noteikumiemPilns cauruļvadu korozijas kontroles inženierijas dzīves cikls — vispārīgās prasībasGB/T 37190.
4. Aizsardzības un kalpošanas laika pagarināšanas pasākumi pēc remonta
Remontētā vieta bieži ir cauruļvada vājais posms. Laba turpmākā aizsardzība var ievērojami pagarināt kopējo kalpošanas laiku:
Pabeigt pretkorozijas sistēmu: Pēc metināšanas remonta ir jāveic pretkorozijas apstrāde metinājumam un karstuma ietekmētajai zonai, un priekšroka jādod pretkorozijas procesam, kas atbilst oriģinālajam cauruļvadam, lai izvairītos no jaunu korozijas vājo punktu veidošanās.
Izvairieties no galvaniskās korozijas: remonta laikā mēģiniet izmantot tādas pašas kvalitātes alumīnija materiālus kā parastajam metālam; ja jāpievieno dažādi metāli, uzstādiet izolācijas blīves vai izmantojiet dielektriskos savienojumus, lai izolētu un nogrieztu elektroķīmiskās korozijas ķēdi.
Optimizējiet darbības un apkopes pārvaldību: izveidot regulāru cauruļvadu pārbaudes sistēmu un reizi gadā veikt sienu biezuma pārbaudi un korozijas novērtējumu cauruļvadiem korozīvā vidē; kontrolēt transportējošās vides hlorīda jonu saturu un pH vērtību, lai samazinātu iekšējās korozijas cēloņus.
5. Ekonomisko lēmumu pieņemšana starp remontu un nomaiņu
Alumīnija cauruļu bojājumu likvidēšana pieņem lēmumus, pamatojoties uz tehnisko iespējamību un visaptverošām izmaksām:
Scenāriji, kuros priekšroka tiek dota remontam: Bojājumu diapazons ir mazs un struktūras integritāte ir laba; cauruļvadam ir īpaša specifikācija vai importētas daļas, ar ilgu iepirkuma ciklu un augstām izmaksām; ražošanas sistēmu nevar izslēgt uz ilgu laiku, un izslēgšanas zaudējumi ir daudz lielāki par remonta izmaksām.
Scenāriji, kuros priekšroka dodama nomaiņai: ir nopietni bojājumi, liela platība korozija vai noguruma plaisas; remonta izmaksas pārsniedz 60% no jaunu cauruļu cenas; cauruļvads ir sasniedzis paredzēto kalpošanas laiku, un kopējā veiktspēja ir pasliktinājusies.
Rūpnieciskais alumīnija cauruļu remonts ir sistemātisks tehnisks darbs, kura pamatā ir precīza bojājumu stāvokļa novērtēšana, atbilstoša remonta procesa saskaņošana un stingra būvniecības kvalitātes kontrole. Alumīnija cauruļu remontam augsta riska scenārijos, piemēram, augstspiediena un uzliesmojošas/sprādzienbīstamas vides apstākļos, tas ir jāīsteno profesionālām komandām ar atbilstošu kvalifikāciju, lai nodrošinātu drošu un stabilu remontētā cauruļvada darbību.
