Способ испытания трубопроводов на герметичность и прочность

(19) (11) 1)4 С 01 МЗ 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЕЛЬСТ АВТОРСКОМ Д 4) 1 А Г (57) про быс ого и цирк конт ируюльно з ния э ить т овыс осто рубо янно ро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Донецкого физикотехнического института АН УССР(56) Алое Г. и дрРазвитие методики натурных испытаний труб на разрыввнутренним давлением. - Доклад насимпозиуме в Москве, 15-16 февраля1983. СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВРМЕТИЧНОСТЬ И ПРОЧНОСТЬИзобретение позволяет повыситьводительность путем обеспечени эффективного охлажденияего в трубопроводе потокао газа и одновременногоданного давления, а такжечность путем обеспеченияи равномерной температурыа во время испытаний. Испытываемыи 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 тепло- отдачи трубопровода во внешнюю среду, а количество вводимого жидкого криоагента выбирают пропорциональ- д ным коэффициенту теплоотдачи трубо- ф провода во внешнюю среду. Для предварительного захолаживания трубопровода барботируют циркулирующий по- С ток газа через слой жидкого криоагента. Введение жидкого криоагента осу- е ществляют перед входом потока газа в трубопровод, а для равномерного его охлаждения меняют направление потока газа с криоагентом, 4 з,п. ф-лы,1226099 Затем одновременно включают газодувку 1, нагнетательный компрессор2 и насос 3 для подачи жидкого криоагента. Газодувка 1 обеспечивает циркуляцию контрольного газа (например,воздуха) по замкнутому контуру. Приэтом газ, выходящий из испытьгваемого трубопровода 7, смешивается сгазом, поступающим в циркулирующийпоток из нагнетательного компрессора 2, и при этом перемешивании происходит предварительное захолаживание газа, поступающего из атмосферы.Эта смесь поступает к насосу 3 дляподачи жидкого криоагента, выход которого устроен таким образом,чтопозволяет подавать криоагент в мелкодисперсном состоянии (например,установлена центробежная форсунка).Такая подача жидкого криоагента позволяет существенно увеличить площадь контакта охлаждающей жидкостии охлаждаемого газа, в результатечего жидкий криоагент, поступающий в циркулирующий поток газа,полностью испаряется, охлаждая его,и в испытываемый трубопровод 7 поступает только однофазная газоваясреда,.1 разуют систему подачи жидкого криоагента. Выход насоса 3 посредствомтрубы 5 и заслонки 6 соединен также с входом испытуемого участкатрубопровода 7. Выход трубопровода7 посредством трубы 8 и заслонки 9соединен с входом газодувки 1. Всеуказанные элементы образуют замкнутый контур.Устройство содержит также трубу 10, которая через заслонку 11 соединяет выход насоса 3 свыходом трубопровода 7, и трубу 12,соединяющую через заслонку 3 входгазодувки 1 с входом трубопровода7, Устройство содержит также термометры, расположенные в точках А, Б,В, причем точки А и Б расположены наконцах трубопровода 7, а точка Вв его центре. Все соединения элементов устройства выполнены фланцевыми,герметичными. Устройство может содержать также дополнительную емкость.Способ испытания трубопроводовна герметичность и прочность реализуется следующим образом,35 40 45 50 55 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 ох-. лаждения 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 1, 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 Э обП 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,5 10 5 20 25 30 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 Я газаьУ 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 заданной величины производят реверс потока газа, Для доведения разности температур ЛТ до минимальной величины ;Аг) ипри указанных параметрах;оетаточно226099 П р и м е р 2. Сначала нагнетают 35 в контур газ (посредство 1 ч компрессора 2) до создания в трубопроводе 7 давления, величина которого определяется коэффициентом с теплоотдачи испытываемого трубопровода во внеш нюю среду, например, приЫ =5 Вт/м К, величина этого давления Р составляет Р50 бар, а при Ы =1 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 1произвести три реверса. Реверс мож.но производить и в процессе выходана заданный режим (т.ево времяработы основного оборудования). Привыходе на заданный режим испытаний,т.е. при достижении заданной температуры трубопровода 7 и создаваемого внем давления, прекращают подачу газа и криогенной жидкости иустраняют циркуляцию потока газа.После этого герметично закрываютконцы трубопровода 7 и устраняютзамкнутый контур,Производительность оборудованиязависит от требуемых конечных значений температуры, давления и коэффициента теплоотдачи от трубопроводак окружающей среде. Например, притемпературе окружающей среды Т ==300 К, конечной температуре трубопровода Т =220, коэффициенте теплоотдачи к воздуху с(=1 Вт/м К, диаметре трубопровода 6=1,42 м, толщине стенки лф 0,022 м, длине 1=200 м,конечном давлении Р=100 бар и врелмени охлаждения=12 ч необходимоввести 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 ОС=У Й=58 Вт/м К, необходимо жидкого азота 1 кг/с и воздуха 0,22 кг/с(17,2 м З/мин) . осуществляют реверс потока газа. Принеобходимости реверс повторяют несколько раз, При одинаковом времени выхода на заданный режим испытаний предлагаемый способ позволяетсократить расход жидкого криоагента,поскольку сокращается время, в течение которого криоагент расходуетсяна компенсацию внешних теплоприто О ков. При этом компрессор 2 работаетболее короткое время, но его производительность должна быть при этомвыше, чем в первом случае, посколькурасход жидкого криоагента меньше, 15 следовательно, он обеспечивает меньший рост давления за счет испарения. П р и м е р 3 . Дополнительнуюемкость заполняют жидким криоагентом из емкости 4, а затем обеспечивают циркуляцию потока газа по замкнутому контуру, Газ, циркулирующий позамкнутому контуру, охлаждается путем барботирования его потока черезжидкий криоагент, находящийся в до-полнительной емкости, и охлаждаетиспытываемый трубопровод 7. При необходимости в дополнительную емкостьдобавляют жидкий криоагент. При до 30стккении в начале трубопровода 7(точка А) заданного значения температуры производят реверс потока газадля выравнивания температур по длине трубопровода 7. Как только температура трубопровода 7 по его длиневыравнивается и достигает заданнойвеличины, прекращают барботаж и начинают нагнетать газ в циркулирующийпоток, а также вводить в него жидкий криоагент в мелкодисперсном состоянии. Причем расход Я жидкого криоагента устанавливают равным количеству, необходимому для компенсациивнешних теплопритоков.к трубопроводу7 и захолаживания газа, нагнетаемого компрессором 2. При создании втрубопроводе 7 заданного значениядавления прекращают нагнетать газ ивводить жидкий криоагент. После этого трубопровод 7 готов к испытаниям,которые во всех трех примерах осуществляют одинаково,По сравнению с первым примеромэтот способ позволяет сократить вре мя работы нагнетательного компрессора 2 и при одинаковом расходе жидкого криоагента, а по сравнению с вторым примером - уменьшить произво 1226099дительность его за счет увеличениярасхода жидкого криоагента.Применение способа позволяет сократить время выхода на заданный режимиспытаний за счет одновременного охлаждения трубопровода и создания внем давления, В результате этого также сокращается время работы нагнетательного компрессора, поскольку испарившийся в циркулирующем потокегаза жидкий криоагент обеспечиваетдополнительное 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, посколькуобеспечивается непосредственный контакт охлаждаемого потока газа и охлаждающей жидкости и существенновозрастает площадь их контакта безувеличения внешних габаритов и безпривлечения теплообменников большойплощади.Кроме того, контакт охлаждающегожидкого криоагента с охлаждаемым потоком газа обеспечивает испарениежидкого криоагента и в силу этогопроисходит дополнительное повышениедавления газа в трубопроводе,Кроме того, осуществление реверсирования потока газа в процессе охлаждения трубопровода и создание внем давления обеспечивает выравнивание температур по длине трубопровода,без увеличения общего времени подготовки трубопровода к испытаниям. Формула изобретения 1, Способ испытания трубопроводов на герметичность и прочность путем подачи в трубопровод циркулирующего потока контрольного газа поддавлением и охлаждения трубопроводапутем охлаждения циркулирующего поО тока, отличающийсятем, что, с целью повышения производительности, охлаждение циркулирующего потока осуществляют путем введения в него жидкого криоагента в 15 мелкодисперсном состоянии до достижения заданных температуры и давленияв трубопроводе.2, Способ по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повы шения точности, величину давленияв циркулирующем потоке до подачижидкого криоагента выбирают обратнопропорциональной коэффициенту теплоотдачи трубопровода во внешнюю сре ду, а количество вводимого жидкогокриоагента в мелкодисперсном состоянии выбирают пропорциональным этомукоэффициенту.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что до подачижидкого криоагента в мелкодисперсномсостоянии 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 щ и й с я тем, что введениежидкого криоагента осуществляется 40 перед входом потока газа в трубопровод.5. Способ по пп. 1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что меняютнаправление циркулирующего потока 45 газа с криоагентом, проходящего через трубопровод.1226099 Составитель Л,Вихляевктор А.Козориз Техред Л.Олейник Корректор А.феРен Заказ 2113/ Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 31 Тираж 778ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и о 3035, Москва, Ж, Раушская Подписитета СССРрытийаб д. 4/5