Диссертация (1026131), страница 14
Текст из файла (страница 14)
А. Михеева [41] помаксимальной температуре стенки в нормируемом диапазоне. Расчёт показал,98чтоснижениемаксимальнойтемпературыпредварительногоподогреванагретого участка в результате охлаждения в рассматриваемых диапазонахтемператур приводит к снижению коэффициента теплоотдачи до 10%, однакозавышение скорости охлаждения в нормируемом интервалев результатетакого допущения составляет не более 4%. Таким образом, для дальнейшихрасчётов с достаточной для практического применения точностью возможноприменятькоэффициенттеплоотдачи,соответствующиймаксимальномузначению нормируемой температуры подогрева.Для упрощения определения коэффициента теплоотдачи посредством егорасчётно-графического нахождения с целью его практического применениябыло предложено представить выражение (2.16) в виде произведения двухкомплексных величин:α = α0 ∙К(2.17)где:α0 = 0,021 ∙К= 1,650,80,3700,800,2∙ 0,43 ∙ λ 0,57 ∙ εt ;.Так как при транспортировке газа температура газового потока неопускается ниже точки росы для предотвращения образования гидратныхпробок, то определение коэффициента теплоотдачи целесообразно ограничитьобластью положительных температур транспортируемого газа.Величина К возрастает с уменьшением диаметров газопровода и ростомскорости транспортировки.
В Таблице 2.5 представлены её значениядляосновных номинальных диаметров магистральных газопроводов при различнойскорости транспортировки газа.99Таблица 2.5.Значения К в зависимости от диаметра газопровода и скороститранспортировки газаДиаметргазопровода, мм426530720102012201420Скорость транспортировки газа, м/с1357251,921,761,761,61,61,444,644,484,163,843,683,686,886,566,245,765,65,449,128,648,167,527,367,0425,1224,022,5620,9620,3219,68На Рис. 2.20 графически представлены зависимости величины α0 отизбыточного давления и температуры газа в трубе при температуре нагревастенки трубы 180 0C.Рис. 2.20.
Зависимость величины α0 от избыточного давления и температурыгаза в трубе100С использованием полученного значения коэффициента теплоотдачи, каки дляслучая проведения ремонтных работ под давлением с временнойостановкой транспортировки газа по графикам на Рис. 2.14 раздела 2.2 можнонайти коэффициент температуроотдачи b, а исходя из него по графикам на Рис.2.15 – 2.18 найти скорость охлаждения в регламентируемом интервалетемператур.По результатам выполненного моделированияремонта на газопроводе, перекачивающем газ,теплоотвода из зоныможно сделать следующиевыводы:Показано, что вынужденная конвекция компримированного газа приремонтенадействующемгазопроводезначительноинтенсифицируеттеплоотдачу из зоны сварочного подогрева. При этом рост коэффициентаконвективной теплоотдачи наблюдается с уменьшением диаметров газопроводаи увеличением скорости транспортировки.Показано, что при всех практически реализуемых скоростях потока газа идавлений в газопроводе формируется турбулентный режим течения.При всех практически реализуемых скоростях потока газа и давлений вгазопроводе компенсация теплоотвода за счёт расширений УДП не эффективно.2.5.
Выводы по Главе 21.Показано, что наибольшее влияние на снижение температуры сварочногоподогрева при ремонте несквозных дефектов на газопроводах со сбросомизбыточного давления газа в трубе оказывают такие параметры как: форма инаименьшийгабаритныйразмервыборки,фактическаяширинаУДП,остаточная толщина стенки трубы и температура стенки трубы при проведенииремонтных работ.2.Определено, что при ремонте газопровода со сбросом избыточногодавления при соблюдении нормативной ширины УДП выполняются требования101по обеспечению минимальной продолжительности межоперационного периодане менее 90 секунд как при положительных, так и при отрицательныхзначениях температуры окружающего воздуха. Однако, при ремонте в условияхотрицательных температур окружающей среды снижение остаточной толщиныстенки трубы до 5 мм ограничивает допустимую продолжительностьмежоперационного интервалом 130 - 140 с, что должно учитываться приразработке технологического процесса ремонта и указываться в операционныхкартах.3.Установлено, что увеличение ширины УДП до 200 мм позволяетпрактически полностью компенсировать влияние геометрических размеров иотрицательной температуры на скорость охлаждения в межоперационноминтервале.4.Показано, что ремонт, особенно при отрицательных температурах,требует строго соблюдения нормативного значения ширины УДП не менее 100мм, а её уменьшение приводит к значительному росту скорости охлаждения.Уменьшение ширины УДП до 50 мм при понитженной температуреокружающего воздуха приводит к невозможности обеспечения нормативнойтемпературы подогрева даже в течении минимально регламентированных 90секунд.5.Показано, что вклад конвективной теплоотдачи в скорость охлажденияметалла зоны ремонта в регламентируемых интервалах температур при ремонтепод давлением зависит от коэффициента температуроотдачи, ширины участкадополнительного подогрева, габаритных размеров выборки и температурыокружающего воздуха при проведении ремонтных работ.
В соответствии сполученнымидиаграммамискоростейохлаждениявкладконвективнойсоставляющей равен частному от деления скорости охлаждения при «нагревевсей трубы» и фактической скорости охлаждения при заданных параметрах.6.Найдено, что ремонт на газопроводе, находящемся под давлением вусловиях отрицательных температурах окружающего воздуха требует строгособлюдения нормативного значения ширины УДП.
Компенсация теплоотвода102за счет расширения УДП до 200 мм позволяет снизить скорость охлаждения внезависимости от габаритных размеров выборки, однако её эффективностьограничена величиной коэффициента температуроотдачи до 0,002 1/с.Дальнейшее увеличение УДП не целесообразно.7.Показано, что вынужденная конвекция компримированного газа приремонтенадействующемгазопроводезначительноинтенсифицируеттеплоотдачу из зоны сварочного подогрева. При этом рост коэффициентаконвективной теплоотдачи наблюдается с уменьшением диаметров газопроводаи увеличением скорости транспортировки.8.Показано, что при всех практически реализуемых скоростях потока газа идавлений в газопроводе формируется турбулентный режим течения.9.При всех практически реализуемых скоростях потока газа и давлений вгазопроводе компенсация теплоотвода за счёт расширений УДП не эффективно.103Глава 3.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКИХЦИКЛОВ НА УЧАСТКЕ РЕМОНТА ДЕФЕКТОВ ГАЗОПРОВОДАДля верификации предложенных в работе расчетных зависимостей иметодик определения скорости охлаждения металла зоны ремонта послесварочногоподогревамежоперационногодляинтервалаоценкиимаксимальнооценкидопустимогонеобходимостипроведениясопутствующего подогрева в условиях интенсивного теплоотвода былвыполнен цикл экспериментальных исследований.Проводились лабораторные исследования в РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина и запись термических циклов при выполнении аттестации технологийремонта на сварочном полигоне в НПП «Поток» г.
Пересвет.Задачами программы экспериментальных исследований стали:1. Подтверждение применимости принятых в расчётных методикахзависимостей для случаев свободной(естественной) и вынужденной конвекции;2. Оценка адекватности методик в целом в условиях полигонныхиспытаний;3. Оценка необходимости проведения сопутствующего подогрева вусловиях интенсивного теплоотвода.3.1. Результаты лабораторных исследований влияния конвективнойтеплоотдачи на скорость охлаждения металла зоны ремонта послесварочного подогреваДля подтверждения применимости полученных в главе 2 зависимостейдля расчета скорости охлаждения при свободной и вынужденной конвекции,принятыхврасчётныхпродолжительностиметодикахмежоперационногодляопределенияинтервала,лабораторный стенд, представленная на Рис. 3.1.былмаксимальнойизготовлен104Рис.
3.1. Внешний вид лабораторного стенда для оценки свободной ивынужденной конвекции в зоне нагрева ремонтируемого участка газопроводаМодельный стенд представляла собой короб размером 1200 мм х 1000 ммх 1000 мм, через внутреннюю полость которого с помощью лопастноговентилятора осуществлялось принудительное движение воздушного потока соскоростью от 0 м/с до 25 метров в секунду.
В верхней плоскости короба былорасположено окно, в котором закреплялась опытная пластина размером 400 ммх 200 мм, имитировавшая зону нагрева. Нагрев пластины осуществлялсяплоским индуктором мощностью 12 кВт при частоте тока 50 кГц до температур200-250 0С. Для учёта влияния остаточной толщины стенки трубы исследованияпроводились на пластинах толщиной 6,5 и 25,5 мм.Замертемпературосуществляласьспомощьюпредварительноустановленных по толщине стенки пластин хромель-алюмеливых термопар.Установка термопар проводилась путем приварки электроконтактным методомна поверхностях пластин и в предварительно засверленные на различнуюглубину отверстия. Для вывода оборудования за радиус действия источниковнагрева и избегания помех от вихревых токов термопары наращиваютсякомпенсационными проводами.Регистрацияизаписьтермическихцикловпроизводиласьшестиканальным регистратором РМТ-69L в виде графических и числовыхданных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
