Способ испытания трубопроводов на герметичность и прочность

Способ испытания трубопроводов на герметичность и прочность

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить производительность путем обеспечения быстрого и эффективного охлаждения циркулирующего в трубопроводе потока контрольного газа и одновременного создания.заданного давления, а также повысить точность путем обеспечения постоянной и равномерной температуры трубопровода во время испытаний. Испытываемый трубопровод подсоединяется в замкнутый контур и через него прокачивается циркулирующий поток контрольного газа, причем охлаждение трубопровода и создание в нем заданного давления и температуры осуществляют путем введения в поток газа жидкого криогена в мелкодисперсном состоянии. Можно подавать поток контрольного газа под давлением, величину которого выбирают обратно пропорциональной коэффициенту теплоотдачи трубопровода во внешнюю среду , а количество вводимого жидкого криоагента выбирают пропорциональным коэффициенту теплоотдачи трубопровода во внешнюю среду. Для предварительного захолаживания трубопровода барботируют циркулирующий поток газа через слой жидкого криоагента . Введение жидкого криоагента осуществляют перед входом потока газа в трубопровод, а для равномерного его охлаждения меняют направление потока газа с криоагёнтом. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. g (Л

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 01 М 3 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, -

Н АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

1 «

«Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3803240/25-28 (22) 17.10.84 (46) 23.04.86. Бюл. N - !5 (7I) Специальное конструкторско-технологическое бюро Донецкого физикотехнического института АН УССР (72) В.Е.Литвинов, Л.Г.Большинский, Н.M.Êoâòóí и В.М.Сирюк (53) 620.165.29(088.8) (56) Алое Г. и др..Развитие методики натурных испытаний труб на разрыв внутренним давлением. — Доклад на симпозиуме .в Москве, 15-16 февраля

1983. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ И ПРОЧНОСТЬ (57) Изобретение позволяет повысить производительность путем обеспечения быстрого и эффективного охлаждения циркулирующего в трубопроводе потока контрольного газа и одновременного создания заданного давления, а также повысить точность путем обеспечения постоянной и равномерной температуры трубопровода во время испытаний.

„„SU„„1226099 A

Испытываемый трубопровод годсоединяется в замкнутый контур и через него прокачивается циркулирующий поток контрольного газа, причем охлаждение трубопровода и создание в нем заданного давления и температуры осуществляют путем введения в поток газа жидкого криогена в мелкодисперсном состоянии. Можно подавать поток контрольного газа под давлением, величину которого выбирают обратно пропорциональной коэффициенту теплоотдачи трубопровода во внешнюю среду, а количество вводимого жидкого криоагента выбирают пропорциональным коэффициенту теплоотдачи трубопровода во внешнюю среду. Для предварительного захолаживания трубопровода барботируют циркулирующий поток газа через слой жидкого криоагента. Введение жидкого криоагента осуществляют перед входом потока газа в трубопровод, а для равномерного его охлаждения меняют направление потока газа с криоагентом. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1226099

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях на прочность и герметичность магистральных газопроводов, нефтепроводов и конденсатопроводов.

Цель изобретения — повышение производительности испытаний путем обеспечения быстрого и эффективного охлаждения циркулирующего потока контрольного газа и одновременного создания заданного давления, а также повышение точности путем обеспечения поддержания постоянной и равномерной температуры трубопровода во время испытаний.

На чертеже изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит газодувку I, нагнетательный компрессор 2, вход которого соединен с атмосферой, а выход — с выходом газодувки 1 и выходом насоса 3 для подачи жидкого криоагента. Вход насоса 3 соединен с емкостью 4, содержащей заданное. количество жидкого криоагента.

Емкость 4 совместно с насосом 3 образуют систему подачи жидкого криоагента. Выход насоса 3 посредством трубы 5 и заслонки 6 соединен также с входом испытуемого участка трубопровода 7. Выход трубопровода

7 посредством трубы 8 и заслонки 9 соединен с входом газодувки 1. Все указанные элементы образуют замкну— тый контур. Устройство содержит также трубу 10, которая через заслонку ll соединяет выход насоса 3 с выходом трубопровода 7, и трубу 12, соединяющую через заслонку 13 вход газодувки с входом трубопровода

7. Устройство содержит также термометры, расположенные в точках А, Б, В, причем точки А и Б расположены на концах трубопровода 7, а точка В в его центре. Все соединения элементов устройства выполнены фланцевыми, герметичными. Устройство может содержать также дополнительную емкость.

Способ испытания трубопроводов на герметичность и прочность реализуется следующим образом.

II р и м е р 1 . Испытываемый трубопровод 7 соединяют с трубами 5 и 8, образуя замкнутый контур. Соединения трубопровода 7 с трубами 5 и 8 выполняют герметичными, фланцевыми.

Затем одновременно включают газодувку l, нагнетательный компрессор

2 и насос 3 для подачи жидкого криоагента. Газодувка 1 обеспечивает циркуляцию контрольного газа (например, воздуха) по замкнутому контуру. При этом газ, выходящий из испытьгваемого трубопровода 7, смешивается с газом, поступающим в циркулирующий поток из нагнетательного компрессора 2, и при этом перемешивании происходит предварительное захолаживание газа, поступающего из атмосферы.

Эта смесь поступает к насосу 3 для подачи жидкого криоагента, выход которого устроен таким образом,что позволяет подавать криоагент в мелкодисперсном состоянии (например, установлена центробежная форсунка).

Такая подача жидкого криоагента позволяет существенно увеличить площадь контакта охлаждающей жидкости и охлаждаемого газа, в результате чего жидкий криоагент, поступающий в циркулирующий поток газа, полностью испаряется, охлаждая его, и в испытываемый трубопровод 7 поступает только однофазная газовая среда,.

S0

5 !

l5

Поток газа, поступающий в испытываемый трубопровод 7, циркулируя в одном направлении, неравномерно охлаждает его. Входной участок охлаждается более интенсивно из-за большей разницы температур между стенкой трубопровода 7 и охлаждающим газом. Величина разности температур по длине трубопровода 7 зависит от расхода охлаждающего газа и длины 1 трубопровода 7. Например, при длине 1=200 м и расходе Q газа ъ

У равном 0,3 см /с, разность температур достигает величиныМ =15-20 .

Для уменьшения этой разности производят реверс, т.е. меняют направление циркулирующего потока охлаждающего газа, переключая заслонки

6, 9, 11 и 13 таким образом, что входной участок трубопровода 7 становится выходным, а выходной — входным. При этом контролируют температуру входного участка трубопровода

7 (т.е. в точке А) и при достижении температуры зада шой величины производят реверс потока газа. Для доведения разности температур ht до минимальной велич шы,ht . ) и при указанных параметрах . остаточно

226099

Пример 2. Сначала нагнетают 35 в контур газ (посредство1ч компрессора 2) до создания в трубопроводе 7 давления, величина которого определяется коэффициентом теплоотдачи испытываемого трубопровода во внеш- 4О нюю среду, например, приЫ =5 Вт/м К, величина этого давления P составляет P 50 бар, а при d =! Вт/м К Р=

=80 бар. При достижении указанного давления прекращают нагнетание газа 4> (отключают компрессор 2)обеспечивают циркуляцию потока газа по замкнутому контуру и вводят жидкий криоагент (например, азот). Происходит захолаживание трубопровода 7 с одновременным повышением давления за счет испаряющегося криоагента, охлаждающего поток газа. В течение всего времени захолаживания контролируют температуру на входе (точка А) и на выходе (точка Б) трубопровода.

При достижении температуры трубопровода в точке А заданного значения з .1 произвести три реверса. Реверс можно производить и в процессе выхода на заданный режим (т.е ° во время работы основного оборудования). При выходе на заданный режим испытаний, т.е. при достижении заданной температуры трубопровода 7 и создаваемого в нем давления, прекращают подачу газа и криогенной жидкости и устраняют циркуляцию потока газа.

После этого герметично закрывают концы трубопровода 7 и устраняют замкнутый контур.

Производительность оборудования зависит от требуемых конечных значе. ний температуры, давления и коэффициента теплоотдачи от трубопровода к окружающей среде. Например, при температуре окружающей среды Т =

=300 К, конечной температуре трубопровода Т =220, коэффициенте теплоотдачи к воздуху с(=l Вт/м К, диаметре трубопровода 6=1,42 м, толщине стенки 0,022 м, длине 1=200 м, конечном давлении P=100 бар и врел мени охлаждения =12 ч необходимо ввести жидкого криоагента (например, азота) 0,59 кг/с, газа (например, воздуха из компрессора) 0,55 кг/с (42 м /мин). При тех же параметрах, но при.коэффициенте теплоотдачи О1.=

=58 Вт/м К, необходимо жидкого азота 1 кг/с и воздуха 0,22 кг/с (l 7,2 м З/мин) . осуществляют реверс потока газа. При необходимости реверс повторяют несколько раз. При одинаковом времени выхода на заданный режим испытаний предлагаемый способ позволяет сократить расход жидкого криоагента, поскольку сокращается время, в течение которого криоагент расходуется на компенсацию внешних теплоприто10 ков. При этом компрессор 2 работает более короткое время, но его производительность должна быть при этом выше, чем в первом случае, поскольку расход жидкого криоагента меньше, следовательно, он обеспечивает меньший рост давления за счет испарения.

Пример 3 . Дополнительную емкость заполняют жидким криоагентом из емкости 4, а затем обеспечивают циркуляцию потока газа по замкнутому контуру. Газ, циркулирующий по замкнутому контуру, охлаждается путем барботирования его потока через жидкий криоагент, находящийся в до- полнительной емкости, и охлаждает испытываемый трубопровод 7. При необходимости в дополнительную емкость добавляют жидкий криоагент. При до30 стжкении в начале трубопровода 7 (точка А) заданного значения температуры производят реверс потока газа для выравнивания температур по длине трубопровода 7. Как только температура трубопровода 7 по его длине выравнивается и достигает заданной величины, прекращают барботаж и начинают нагнетать газ в циркулирующий поток, а также вводить в него жидкий криоагент в мелкодисперсном состоянии. Причем расход Q жидкого криоагента устанавливают равным количеству, необходимому для компенсации внешних теплопритоков.к трубопроводу

7 и захолаживания газа, нагнетаемого компрессором 2. При создании в трубопроводе 7 заданного значения давления прекращают нагнетать газ и вводить жидкий криоагент. После этого трубопровод 7 готов к испытаниям, которые во всех трех примерах осуществляют одинаково.

По сравнению с первым примером этот способ позволяет сократить вре55 мя работы нагнетательного компрессора 2 и при одинаковом расходе жидкого криоагента, а по сравнению с вторым примером — уменьшить произво1226099 дительность его за счет увеличения расхода жидкого криоагента.

Применение способа позволяет сократить время выхода на заданный режим испытаний за счет одновременного охлаждения-трубопровода и создания в нем давления. В результате этого также сокращается время работы нагнетательного компрессора, поскольку испарившийся в циркулирующем потоке газа жидкий криоагент обеспечивает дополнительное к нагнетаемому компрессором повышение давления в трубопроводе до заданного уровня, охлаждая при этом трубопровод до заданной температуры.

Введение жидкого криоагента непосредственно в циркулирующий поток, проходящий через трубопровод, позволяет проводить испытания трубопроводов в любых внешних условиях.

Введение криоагента в мелкодисперсном состоянии в циркулирующий поток позволяет достичь наиболее эффективного захолаживания его, поскольку обеспечивается непосредственный контакт охлаждаемого потока газа и охлаждающей жидкости и существенно возрастает площадь их контакта без увеличения внешних габаритов и без привлечения теплообменников большой площади.

Кроме того, контакт охлаждающего жидкого криоагента с охлаждаемым потоком газа обеспечивает испарение жидкого криоагента и в силу этого происходит дополнительное повышение давления газа в трубопроводе.

Кроме того, осуществление реверсирования потока газа в процессе охлаждения трубопровода и создание в нем давления обеспечивает выравнивание температур по длине трубопровода, без увеличения общего времени подготовки трубопровода к испытаниям. формула и з обретения

1. Способ испытания трубопроводов на герметичность и прочность путем подачи в трубопровод циркулирующего потока контрольного газа под давлением и охлаждения трубопровода путем охлаждения циркулирующего по1О тока, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, охлаждение циркулирующего потока осуществляют путем введения в него жидкого криоагента в

15 мелкодисперсном состоянии до достижения заданных температуры и давления в трубопроводе.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы20 шения точности, величину давления в циркулирующем потоке до подачи жидкого криоагента выбирают обратно пропорциональной коэффициенту теплоотдачи трубопровода во внешнюю среду, а количество вводимого жидкого криоагента в мелкодисперсном состоянии выбирают пропорциональным этому коэффициенту.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и30 ч а ю шийся тем, что до подачи жидкого криоагента в мелкодисперсном состоянии осуществляют барботирование циркулирующего потока газа через слой жидкого криоагента до достижения заданной температуры в трубопроводе.

4. Способ по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что введение жидкого криоагента осуществляется

40 перед входом потока газа в трубопровод.

5. Способ по пп. 1-4, о т л и» ч а ю шийся тем, что меняют направление циркулирующего потока

4> газа с криоагентом, проходящего через трубопровод.

1226099

Составитель Л.Вихляев

Редактор A.ÊîýîðHç Техред Л.Олейник Корректор А.ФеРенд

Заказ 2113/31 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4