автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Совершенствование технологии нанесения окрасочной изоляции на внутреннюю поверхность трубопроводов с применением торов-разделителей

Г-> О? *

с-;

«V

На правах рукописи £у

ЛИ Александр Николаевич

ОВЕРШЕНСТВОВ АНИЕ ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ

ОКРАСОЧНОЙ ИЗОЛЯЦИИ НА ВНУТРЕННЮЮ ОВЕРХНОСТЬ ТРУБОПРОВОДОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТОРОВ—РАЗДЕЛИТЕЛЕЙ

(На примере закрытых оросительных систем Сибири)

Специальность: 05. 23. 07-« Гидротехническое и мелиоративное строительство»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск 1997

Работа выполнена в Сибирском научио-нселедовательском iihcti туте гидротехники и мелиорации (СибНИИГиМ).

Научные руководители: доктор технических наук,

профессор НГМА Санников В. П. кандидат технических наук, с. н. с. Белобородое В. Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор, академик МАНЭБ, член-корр. РАВН Волосухин В. А. кандидат технических наук, с. н. с. Ищенко А. В.

Ведущая организация: Сибирский научный и проектно-

изыскательский институт землеустройства и мелиорации (СибНИИПИ).

Защита состоится « в « /О » часов i

заседании диссертационного совета К 120. 76. 02. при Новочеркасске Государственной мелиоративной академии.

Адрес академии: 346409, г. Новочеркасск Ростовской области, ул Пушкинская, 111.

С диссертацией можно ознакомиться в научном отделе библиоте* Новочеркасской Государственной мелиоративной академии.

Автореферат разослан « //

Ученый секретарь диссертационного совета

доцент, кандидат технических наук Храпковский В. /

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. В настоящее время в мелиоративной отрасли находится болсе-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 йа мелиоративных системах является важнейшим техническим и экологическим мероприятием, направленным на рациональное использование водных ресурсов и предотвращение подтопления, заболачивания и засоления окружающих земель.

Анализ причин аварий трубопроводов.на мелиоративных системах Сибири показал, что первопричиной всех повреждений является коррозия металла. Вопросам изоляции трубопроводов в мелиорации до 80-х годов не уделялось должного внимания, и построенная оросительная сеть не обладает высокой надежностью, так как значительная часть трубопроводов была уложена без внутренней изоляции. В целях повышения эксплуатационной надежности и долговечности мелиоративных трубопроводов необходимо обеспечить антикоррозионную защиту стальных труб.

Известные методы изоляции внутренней поверхности трубопроводов, включающие нанесение изоляции в заводски условиях с последующей транспортировкой и укладкой труб в проектное положение, не обеспечивают высокой надежности и долговечности трубопроводов, так как при данной технологии возможны нарушения изоляции еще на стадии строительства, кроме того при существующей технологии не решен вопрос изоляции внутренней поверхности стыков после сварки труб.

Цель работы заключается в совершенствовании технологии нанесения окрасочной изоляции на-внутреннюю поверхность трубопроводов для повышения надежности и ремонтопригодности закрытой оросительной сета.

Достижение этой цели связано с постановкой и решением следующих задач:

- изучить существующие методы изоляции закрытой -оросительнс сети, и обоснов'ать возможности применения торов для изоляции внутри ней поверхности трубопроводов;

- установить условия движения тора в трубе;

- обосновать технологические параметры процесса нанесения окрасо ной изоляции с применением торов;

- разработать технологии, необходимое оборудование и оснастку д) внутренней изоляции трубопроводов в стационарных и трассовых уел виях;

- оценить эффективность технологического процесса нанесения окрасо ной изоляции на внутреннюю поверхность трубопроводов на оросител ных системах Сибири.

Научная новизна. На основе функционально-стоимостного анали: процесса создания трубопроводов обоснован метод нанесения окрасочнс изоляции на внутреннюю поверхность труб при помощи торов. Сформ лированы условия движения-качения тора в трубе. Обоснованы основнь параметры технологического процесса изоляции внутренней поверхност Трубопроводов с использованием торов-разделителей. Разработаны техн логические схемы и регламент, необходимое оборудование и оснастка да внутренней изоляции трубопроводов диаметром от 100 до 600 мм для ст ционарных и трассовых условий. Новизна устройства дня нанесения з щитных покрытий на внутреннюю поверхность труб с применением торо разделителей защищена авторским свидетельством.

Практическая ценность работы. Разработанные технологические пр цессы, оснастка и оборудование для внутренней изоляции трубопровод< позволяют решить проблему повышения надежности функционироваш закрытой оросительной сети. Для широкого использования полученнь результатов научных исследований разработаны рекомендации, руково ство и технологические карты.

Ценность для науки и производства полученных в диссертации результатов исследований подтверждается их использованием в практике проектирования и строительства закрытых оросительных трубопроводов на мелиоративных системах Сибири.

Реализация работы. Результаты исследований по нанесению окрасочной изоляции внутренней поверхности трубопроводов полимерными составами с применением торов использованы при составлении "Технологических карт на устройство окрасочной изоляции внутренней поверхности трубопроводов диаметром '300 мм в трассовых 'условиях" и 'Руководства по внутренней изоляции трубопроводов в трассовых условиях". Внедрение этой технологии проводилось совместно с институтом 'Востоксибгипроводхоз" • и объединением "Хакасводмелиорация" при реконструкции оросительных трубопроводов на Знаменской, Шебаевскон и Означенской оросительных системах. Применение данной технологии в равнении с существующими, позволяет- сократить затраты на реконструкцию оросительной сети в 3 раза. Интегральный экономический эффект от использования технологии на Знаменской оросительной системе :оставил более 529 млн.руб. (в ценах 1996 г.)

Апробация работы. Результаты исследований обсуждались и получите положительные оценки на научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах, в том числе: на научно-практической конференции 'Проблемы мелиорации земель Сибири" (г. Красноярск, 1991г.); совещании под председательством Зам. Министра сельского хозяйства республики Хакасия "О мерах по улучшению использования трубчатой оросительной сети в Республике- Хакасия" (г.Абакан, 1994г); республиканском :еминаре работников водопроводноканализационного хозяйства (Красноярск, 1994г); юбилейной научно-практической конференции "Проблемы мелиорации Сибири"(г.Красноярск, 1996т).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в гом числе авторское свидетельство.

Структуру и объем работы. Диссертация состоит из введения, пят1 глав, выводов, списка использованной литературы из. 141 наименования 1 7 приложении. Работа изложена на 161 страницах, включая 133 страниць основного машинописного текста, в том числе 19 таблиц, 30 рисунков.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель, науч ная новизна к практическая ценность диссертационной работы.

В первой главе дан анализ состояния и причины низкой надежносп работы трубопроводов на мелиоративных системах Сибири, а также рас смотрены существующие способы защиты трубопроводов от коррозии.

По экспертным оценкам, полученным автором в различных хозяйст вах, и данным института "Востоксибгипроводхоз" стальные трубы мели оративного и водохозяйственного назначения, имея толщину стенки дс 4 мм, уже через 5-6 лет эксплуатации выходят из строя и в боль шин сил случаев требуют замены. По этой причине только на Означенской и Аба капской оросительных системах, общей площадью более 20 тыс. га, в 199-году простаивало около 1/3 всех дождевальных машин.

В табл.1 представлены данные о состоянии трубопроводов па наиболее крупных оросительных системах Красноярского края и Хакасии.

Аналогичная картина складывается и в других регионах Poccufieicoi Федерации. А.М.Матвеев, А.Т.Лисконов и В.Н.Шумилов отмечают, чте объем ргконструкционных работ превышает норматив почти в 6 раз.

Подобное положение обусловлено "упрощенной технологией" изоля циониых работ, отсутствием качественных защитных материалов, среден контроля и коррозионного мониторинга, низкой квалификацией рабочей: персонала и отсутствием службы электрохимической защиты.

Основываясь на современных методах анализа, в частности ФСА, бы

до установлено, чте наибольшая доля материальных и трудовых затрат

^ «

приходится ка подготовку поверхности трубопроводов и нанесение изоля шш.

Таблица ]

Состояние оросительных трубопроводов на мелиоративных системах Восточной Сибири

N Наименование Площадь Длина Год пус- Наличие Требу-

п/п оросительной си- орошения трубо- ка тру- внутренней ется

стемы га пров. бопро- изоляции замена

км вода в труб

эксплу-

атацию %

1 Абаканская ОС 12400 30,9 1975 нет 70

2 Означенская ОС 6372 79,7 1980 нет на швах 50

3 Новоселовская ОС 3211 68,3 1980 нет на швах -

'4 С-з 60 лет СССР . 1075 65.2 1967 нет 70

5 Городокская ОС 3000 22,6 1982 нет 40

7 Минусинская ОС 890 76,6 1978 нет 70

8 Есаульская ОС 1986 ИД 1972 нет 60

9 Твороговская ОС 379 10,1 1991 нет на швах -

Автором совместно с сотрудниками СибНИИГиМа была усовершенствована технология внутренней изоляции трубопроводов, в основе которой лежит использование торов-разделителей. На указанную технологию получено авторское свидетельство.

Во второй главе дано обоснование конструктивных и технологических параметров тора.

Суть метода окрасочной изоляции внутренней поверхности трубопроводов с применением торов состоит в том, что для получения качественного защитного покрытия через трубопровод пропускают устройство, включающее два тора-разделителя и защитный состав, заполненный между ними по всему сечению трубы (рис.1). Перемещение устройства осуществляется за счет создания разности давления воздуха в трубопроводе. При этом торы-разделители перекрывают трубу в поперечном сечении и перекатываются внутри трубопровода без трения скольжения. Защитный

состав, заключенный между торами-разделителями, сначала смачивает участок трубы по всему периметру, а затем след из защитного состава оставляемый на внутренней поверхности трубопровода после прохождения устройства, будет являться изолирующим покрытием.

Анализ нормативной, литературной и патентной информации показал, что вопросами применения торов занимались: В.А.Волосухин, В.Г.Гринь, Р.З.Кожевников, А.В.Крошнев, А.А.Коренсв В.М.Меркулов, В.И. Паллев, Ю.А. Свистунов, Б.И.Сергеев, В.В.Шишкин, И.А.Чаюк и др.

Необходимо отметить, что имеющаяся информация по этому вопросу носит характер идей и предложений, а практические наработки по окрасочной изоляции внутренней поверхности трубопроводов с использованием торов отсутствуют.

Схема нанесения защитного состава на внутреннюю поверхность

трубопровода

15 2 3 4

1 - Изолируемая труба; 2 и 4 - Торы-разделители; 3 - Изолирующий состав; 5 - Защитное покрытие.

Рис.1

В процессе исследований была разработана конструкция тора-разделителя, включающая: тороидальную резинозую камеру с вентилем и тороидальную покрышку из прочной ткани.

Тороидальные покрышки из прочной ткани обеспечивают форму тора-разделителя и защищают камеру от механических повреждений: Кроме того без покрышки торы-разделители не работают, т.к. в торце тороидаль-

ных камер из-за эластичных свойств резины при раздуве образуются "грыжи", препятствующие движению торов в трубе. Тороидальные резиновые камеры могут использоваться многократно, а тканевые покрышки используются только раз, так как после пропитки полимерным составом и полимеризации они становятся жесткими.

Совместно с ЦЗЛ Красноярского шинного завода были разработаны технические условия и технологический регламент на изготовление тороидальных резиновых камер в заводских условиях.

При выборе материала тороидальных резиновых оболочек учитывалась их работа в контакте со средами полярного характера, содержащих органические растворители класса кетонов ( ацетон, циклогексан и др.) при температуре окружающей среды от 0 до + 45 С0 и давлении 0,05-0,1 МПа.

Красноярским шинным заводом освоен выпуск четырех типоразмеров тороидальных камер, представленных в табл. 2.

Таблица 2

Размеры тороидальных резиновых камер

N. Размеры тороидальных Диапазон диаметров изо-

резиновых камер лируемых тр\б

п/п Диаметр, Длина, Толщина

мм мм стенки, мм от до

1 2 3 4 5 6

1 45 200-400 1,7 50 150

2 100 400-800 2,0 120 300

3 200 1200-1500 3,0 250 600

4 300 1500-2000 3,5 350 900

. Основные прочностные расчеты тороидальных оболочек достаточно олно изложены в работах профессора Волосухина В.А. и лр., ко;ор!.:е ыли учтены при разработке конструкции тора.и исследовании кши-м::::!-и его движения в трубе.

Условие движения-качения тора может быть обеспечено » том случае. :ли усилие прижатия поверхности тора к внутренней ловерхнони три").!

с учетом коэффициента трения скольжения будет больше, чем усилие необходимое для передвижения тора внутри трубы, (рис.2)

Схема для расчета движения-качения тора в трубопроводе

а

г

Р1

т

*

£

I » » н » г

и *

и П Н (

2

Рис.2

Лт

г

Таким образом, условие движения качения тора может быть в обще\ виде представлено следующим выражением:

(Р]-Ра)Б1 < РтБЛ (1)

где Рг избыточное давление, МПа; Ра - атмосферное давление, МПа; Рт давление внутри тора, МПа; 8Г площадь поперечного сечения трубы, м2 Б2- площадь контакта тора с внутренней поверхностью трубы, м2; /-ко эффициент трения скольжения.

Поскольку площадь контакта тора с внутренней поверхностью тру бы и площадь поперечного-сечения трубы нетрудно найти с помощь« рис.2, то условие (1) можно записать в виде:

(Р, -Ра)'*Я} < Рг4лта//, (2)

где: йг - радиус трубы, м; а - 1/2 радиуса тора, м; / - длина цилиндрической части поверхности тора, м.

Окончательно имеем, при условии Ят=2а:

(Л - Ра) < 1

(3)

Рт / а

На основании уравнения (3) сделан вывод о том, что движение-качели тора внутри трубы обеспечивается при условии, когда соотношение ме»

IV избыточным давлением, необходимым для перемещения тора, к давлений внутри тора, с учетом коэффициента трения скольжения будет меньше этношения длины тора к его радиусу.

Другими словами, для движения тора в трубе необходимо, что<"м а>-лтюшение между давлением на перемещение тора и давлением пн>трп его ш превышало отношение линейных размеров тора.

Учитывая то, что при выполнении процесса изоляции внутренней по-;ерхностн трубы используются два тора-разделителя, между которыми гаходится изолирующий состав, рассмотрим справедливость.услопи;; (!) в том случае (рис.3).

Схема для расчета движения-качения двух торов-разделителей

7~

у-

т

У

Рт

-с

и.

Рт

л

<'

Рис.3

В соответствии с (1) запишем условие движения-качения для двух то-эв, между которыми находится изолирующий состав.

Рт I/

Для первого гора:

Рп <

Для тзторого тора: Р 2 - Р а <

Из симметрии следует: Р \ - Р „ <

Рт I/

2 Рт !/

(4) •

(5)

(6)

С учетом преобразований условие, обеспечивающее движение качение ров-разделителей, определяется соотношением:

(р> - р" 1 < и.

р г /

(7)

а

а

Таким Образом, для движения двух торов-разделителей в трубе необ ходимо, чтобы отношение давления на перемещение торов. к давлении внутри их, с учетом коэффициента трения скольжения не превышало соот ношение линейных размеров обоих торов.

Экспериментальные исследования выполнялись в лабораторных : опытно-производственных условиях.

Лабораторные исследования проводились в стеклянных трубах 87мм, 110мм, 150мм и металлических трубах Б= 110мм, 219м\ 300мм, Б= 426мм длиной до 12м, а в опытно-производственных услс виях на трубопроводах (300-325) мм и Б= 600 мм длиной участков о 100 до 1000 м.

Схема лабораторной установки представлена на рис.4.

Схема лабораторной установки для окрасочной изоляции внутренне) поверхности трубопроводов

15 3 678763 41

лотшггельная обойма; 7. Тор-уплотнитель; 8. Изолируемая .труба; 9. Съем ные фланцы; 10. Сливной кран;

Рис.4

В результате исследований было: определено оптимальное давлен) в торах-разделителях^ равное 0,06-0,07 МПа. При меньшем давлении I обеспечивается герметичность в поперечном сечении тора-разделителя, при большем давлении увеличивается сопротивление перемещению торой трубопроводе и повышаются требования к прочностным характеристик:

тканевых покрышек. Давление воздуха в торах-уплотнителях так же определялось опытным путем и составило 0,1-0,2 МПа.

Разность давления воздуха при перемещении одного тора-разделителя в трубе составляет до 0,015 МПа, двух торов-разделителей и защитного состава, заполненного между ними- 0,02 - 0,04 МПа. причем диаметр труб на величину разности давления в трубопроводе при перемещении торов не влияет. Результаты исследований представлены на графике рис.5.

Зависимость давления воздуха в торах-разделителях от разности давления воздуха в трубопроводе при движении качении торов

Р(вторс)МПа

0,08 / / Г

0,07 / /

0,06 1 / \ / \/

3,05 / /

3,04 / /

3,03

3,02

3,01.

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

М» груос) МПа

1-для одного тора-разделителя; 2 ___для двух тороз-

шзделнтелей и защитного состава.

Рис.5

Скорость перемещения торов-разделителей и защитного соскшл и рубопроводе зависит от расхода подачи зоздуха.

Диаграмма по определению расхода воздуха для нанесения защитного состава с заданной скоростью для различных диаметров труб представлена на рис.6.

Диаграмма по определению расхода воздуха для нанесения защитного состава с заданной скоростью для различных диаметров груб

Скорость нанесения покрытия, м/час

Расход воздуха, м3/час Рис.6

На основе этой диаграммы можно установить необходимый pacxoj воздуха для передвижения торов с заданной скоростью , и подобрать ком прессорпую установку. Скорость перемещения хоров в трубе ограничен; до 1000 м/час, это обусловлено конструкцией торов-разделителей и физи -ко-механическими свойствами материала из которого они изготовлены.

Сменная производительность окрасочной изоляции внутренней паве рхности трубопроводов в трассовых условиях составляет до 1000 погонны: метров в смену.

Испытания торов-разделителей "на отказ" показали их высокую ira дежность и долговечность. Одним тором-разделителем было пройдено бо лее восьми километров трубопровода, при этом были обнаружены незиа

чнтельные повреждения покрышки, а тороидальная резиновая камера находилась в хорошем состоянии.

В третьей главе представлены результаты исследовании по отработке технологии окрасочной изоляции внутренней поверхности тр\б. включающие выбор полимерных материалов и определение технологических параметров.

Надежность работы трубопроводов с нанесенным защитным покрытием в процессе эксплуатации будет определяться долговечностью полимерного защитного покрытия, которая оценивается условием-,

Ra>crK<Rp, (8)

где Ra. величина адгезии покрытия с металлом, МПа; (^.-напряжения на

контакте полимер-металл, МПа; Rp- прочность полимера при растяжении, МПа.

Это условие справедливо при толщине покрытий до 0,05 см. Согласно эмпирической зависимости А.Т.Сзнжаровского, напряжения па контакте адгезив-субстрат определяются по уравнению:

а-к= ап ■ !c/t, (9)

где ск - напряжения на контакте адгезив-субстрат, МПа; <т„ - впугрск-ние напряжения в пленке, МПа; к- коэффициент, равный 0,05-0,06; i - толщина пленочного покрытия, см.

Так как для условий защитного полимерного покрытия к — /. то согласно зависимости (9), напряжения на контакте будут равны внутреннему напряжению в пленке: с,. = ап.

Зависимость (8) показывает, что покрытие обеспечит защиту металла при условии, если напряжения на контакте полимер-металл будут меньше, чем величина адгезии покрытия к подложке и меньше прочности полимера при растяжении. В противном-случае произойдет отслоение покрытия ш металла или растрескивание полимера,, в результате покрытие утрам:;' свои защитные функции.

Испытания защитных покрытий из эпоксидных композиций выполнялись параллельно в лабораторных и полевых условиях.

По данным исследований установлено, что для исследуемых составов продолжительность воздействия и скорость водного потока, содержание взвесей и агрессивность воды практически не оказывают влияния на старение и ухудшение антикоррозионных свойств защитных покрытий из эпоксидных смол. Критерий надежности и долговечности для исследуемых составов согласно зависимости-(8).обеспечен на два .порядка.

На базе лабораторной установки была разработана и изготовлена линия внутренней изоляции труб ЛВИТ-500.

Линия ЛВИТ-500 включает в себя пульт управления, кантователи с направляющими для перемещения изолируемых труб, и две рамы с тележками, на которых закреплены заправочные камеры с обоймами для уплот-

нения стыков труб.

Технические данные линии ЛВИТ-500

- диаметр изолируемых труб, мм.......................... 100 -500

- длина изолируемых труб.'м____'............................до 36

- разовая загрузка труб на линию, шт..................... .отб до 30

- рабочее давление гидросистемы, Мпа.......:....,.............10

- разность рабочего давл.воздуха при изоляц: труб, МПа......... 0,03

- рабочее давление в торах-уплотнителях, Мпа..............:.....0,1

- рабочее давление в торах-разделителях, Моа................до 0,07

- потребляемая мощность, Квт...............................до 12

Экспериментальные исследования по определению скорости переме щения торов в трубопроводе, выполненные на трубах диаметром: 100, 30( и 600 мм, соответствуют расчетным данным, представленным на диаграм ме (рис.6).

Оптимальная скорость перемещения торов-разделителей в трубопро воде составляет от 350 до 1000 м/час.

На рис.7 представлена расчетная диаграмма по определению расхода защитного состава для трубопроводов диаметром до 600мм и длиной изолируемых участков до 1000 метров.

Диаграмма по определению расхода защитного состава

Дгр., ММ Ьгр., м

500 О

Рис.7

Расход защитного состава составляет от 250 до 500 мае.част, на 1м-, в зависимости от температуры и вязкости окрасочных композиций.

Глава четыре посвящена исследованиям, направленны.1.! на разработку

технологии, оснастки и оборудования для окрасочной изоляции внутрен-

»

пей поверхности трубопроводов в трассовых условиях.

Для решения проблемы закачки защитного.состава между торами-разделителями было разработано три варианта. Из них менее трудоемким и производительным является вариант 3, который предусматривает механизацию процесса, схема представлена на рис.8.

Схема закачки защитного состава между торами-разделителями

Вариант 3

1 - Корпус-труба; 2 - Подвод защитного состава; 3 - Подвод воздуха; 4 и 5 -Фланцы-ограничители; 6 и 7 - Гайки; 8 и 11 ^ Трубки дач заправки защитного состава; 9 - Тор-уплотнитель; 10 - Соединительная муфта; 12 - Трубопровод; 13 - Вентиль тора-уплотнителя; 14 - Торы-разделители; 15 - Защитный состав.

Рис.8

Основные характеристики технологии окрасочной изоляции внутренней поверхности трубопроводов с применением торов представлены в табл.3.

Данная технология может использоваться как при строительстве новых трубопроводов, так и при изоляции действующих (эксплуатируемых)

трубопроводов. Технологическая схема представлена на рис.9.

Таблица 3

Основные характеристики технологии нанесения окрасочной изоляции на внутреннюю поверхность трубопроводов

Ып/п Показатели Ед.изм. Величина

1. • Диапазон диаметров изоли-

руемых труб мм отЮО до 600

2. Длина изолируемых участков

трубопроводов м до 1000

3. Скорость нанесения изоляции м/час до 1000

4. Давление воздуха в торах- раз-

делителях МПа до 0,07

5. Давление воздуха в торах-

уплотнителях МПа до 0,15

6. Разность давления воздуха в

- трубопроводе при окраске МПа 0,02 - 0,04

7. Вязкость окрасочных соста-

вов по воронке ВЗ-4 сек до 400

8. Жизнеспособность составов час не менее 1

9. Толщина покрытия, получен-

ная за.один проход мм 0,1-0,5

10. Расход окрасочного состава кг/кв.м 0,25-0,5

Контроль качества изоляции (сплошность покрытия) определяется визуально с помощью видеокамеры или электрическим способом.

При вскрытии опытных участков изолированных трубопроводов было установлено, что трубы окрашены по всему периметру, при тгом толщина пленочного покрытия на верхней части свода трубы и боковых стенках составила от 0,1 до 0,5 мм, а в нижней части ( за с^ет оплывания соегаиа со стенок трубы) до 3-5 мм, что, в свою очередь, дает определенный поло-

Схема технологического процесса нанесения окрасочной изоляции на внутреннюю поверхность трубопровода в трассовых условиях

Рис.9

кительный эффект- усиливает защиту наиболее подверженной износу части трубы.

В пятой главе дано экономическое обоснование проекта внедрения технологии внутренней изоляции трубопроводов с использованием торов.

Для оценки эффективности процесса функционирования оросительных :нстем в качестве объекта апробации выбран орошаемый участок в АО 'Знаменский" на Знаменской оросительной системе в республике Хакасия. Сравнивались варианты работы двух дождевальных машин "Фрегат"-! с радиционной изоляцией труб и 'Фрегат"- 2 с трубопроводами, изолиро-анными по разработанной технологии.

Расчеты по определению затрат и результатов функционирования си-тем по годам жизненного цикла и сравниваемым вариантам выполнены ри условии равенства площадей орошения и урожайности.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что применение труб традиционной изоляцией для устройства оросительной сети ДМ "Фре-ат"-1 убыточно Э^п, < 0 и, следовательно, период возмещения единовре-енных затрат превышает продолжительность жизненного цикла системы, [ри использовании трубопроводов с внутренней изоляцией, выполненной

0 разработанной технологии, повышается эффективность работы ороси-:льной системы с ДМ "Фрсгат"-2. В этом случае Эжч > 0, а период возвра-

1 средств на создание системы составляет 9 лет, что меньше продолжи-"1ьности жизненного цикла Т^ = 12 лет. Отметим, что при использовали критерия максимума интегрального экономического эффекта уже нет юбходимссти в раздельном определении абсолютной и сравнительной Ьфективности. Действительно, по максимуму интегрального экономиче-:ого эффекта может быть выбран лучший вариант устройства системы, а ловие его неотрицательности является достаточным для признания факта ¡еошотной эффективности строительства объекта по выбранному вари-гсу.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Функционально-стоимостной анализ технологического процесса строительства закрытой оросительной сети показал несоответствие значимости функции изоляции внутренней поверхности трубопроводов к затратам на ее реализацию.

2. На основе выявленных закономерностей технологического процесса изоляции трубопроводов разработаны морфологические таблицы, в которых показаны варианты реализации «вроцесса изоляции внутренней поверхности труб и обоснована необходимость использовать для этого метод нанесения окрасочной изоляции на внутреннюю поверхность трубопроводов с применением торов.

3. Установлены основные закономерности движения тора в трубе:

• параметры траектории движения тора в трубе определяются его линейными размерами и не зависят от скорости перемещения;

« траектория движения тора включает участок, на котором абсолютное значение скорости равно нулю. Величина этого участка зависит от линейных размеров тора и равна + 2Ь

4. Установлено, что движение-качение тора в трубе обеспечивается при условии, когда отношение между избыточным давлением, необходимым для перемещения тора, к давлению внутри тора с учетом коэффициента трения скольжения, будет меньше отношения длины тора к его радиусу, а для движения двух торов необходимо, чтобы отношение между давлением на перемещение торов, к давлению внутри торов с учетом коэффициента трения скольжения, не превышало отношения линейных размеров обоих торов.

5. Определено условие, исключающее возможность смещения торов относительно друг друга, заключающееся в том, что величина гидростатического давления изолирующего состава н# должна превышать величины избыточного давгвймя, необходимого для перемещения тора.

5. Разработаны технические условия на конструкцию торов и технология изготовления тороидальных резиновых оболочек для торов-разделителей, обеспечивающих работу в трубах диаметром от 100 до 900 мм.

7. Выбраны полимерные составы для. окрасочной изоляции внутренней поверхности трубопроводов, включающие эпоксидную смолу, растворители, пластификаторы, наполнители (пигменты) и отвердители.

S. Обоснованы основные параметры технологического процесса изоляции внутренней поверхности трубопроводов:

• величина давления воздуха в торах-разделителях и торах-.уплотнителях составляет соответственно до 0,07 МПа и 0,1 МПа;

• величина избыточного давления воздуха, необходимого для перемещения торов-разделителей, составляет 0,01...0,04 МПа;

• скорость движения торов-разделителей 0,15...0,25 м/с;

• расход защитного состава при окраске внутренней поверхности труб составляет 0,25...0,5 кг7м2.

9. Разработаны технологические схемы и регламент, необходимое оборудование и оснастка для внутренней изоляции трубопроводов диаметром от 100 до 600 мм для стационарных и трассовых условий.

10.Применение разработанной технологии позволяет сократить затраты на реконструкцию оросительной сети в 3 раза. Интегральный экономический эффект от использования технологии на Знаменской оросительной системе составил более 529 млн. руб. (в ценах 1996г.)

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

В РАБОТАХ:

1. Изоляция внутренней поверхности трубопроводов/Каталог паспортов НТД, кн.2. Эксплуатация мелиоративных систем. Выпуск 17, М. 1995г. (в соавторстве).

2. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода/ Информационный листок, ЦНТИ- Красноярск, 1995,(в соавторстве).

3. Бесшовный метод соединения и ремонта труб/ Информационный листок, ЦНТИ- Красноярск, 1995,(в соавторстве).

4. Стационарная установка для окрасочной изоляции внутренней поверхности труб/Информационный листок, ЦНТИ- Красноярск, 1995,(в соавторстве).

5. Окрасочная изоляция внутренней поверхности трубопроводов в трассовых условиях/Информационный листок, ЦНТИ- Красноярск, 1995,(в соавторстве).

6. Обоснование параметров движения тора// Материалы научно-практической конференции "Проблемы мелиорации земель Сибири": Сб. науч. тр./СибНИИГиМ- Красноярск,1996, (в соавторстве).

7. Повышение надежности работы оросительных трубопроводов// Материалы научно-практической конференции "Проблемы мелиорации земель Сибири": Сб. науч. тр./СибНИИГиМ Красноярск, 1996, (в соавторстве).

8. Исследования по окрасочной изоляции внутренней поверхности труб с применением - торов// Материалы научно-практической конференции "Проблемы мелиорации земель Сибири": Сб. иауч.тр./ СибНИИГиМ, Красноярск, 1996, (в соавторстве).

9. Устройство для нанесения жидкости на внутреннюю поверхность труб./ Авт. св. N 1780854,1992, (в соавторстве).