Potrubné systémy sú počas svojej prevádzky vystavené mnohým negatívnym vplyvom, ktoré spôsobujú rozvoj a vznik rozličných chýb, významne ovplyvňujúcich bezpečnosť a hospodárnosť ďalšej prevádzky. Preto je dôležité poznať technológie, ktorými je možné tieto potrubia, resp. ich komponenty, opraviť bez odstavenia prevádzky.
Opravami za prevádzky sa znižujú náklady na odstavenie výroby, ako aj náklady stratenej výroby, čo znamená stratený zisk vplyvom odstavenia technológie.
Ciele prevádzkovateľa potrubia
Potrubie, aj keď vyzerá na prvý pohľad veľmi jednoducho, je v podstate pomerne zložitá konštrukcia, ktorá sa skladá z viacerých komponentov. Týmito komponentmi sa myslí nielen vlastné potrubie, ale aj zvary, príruby, redukcie, uzávery, ventily, podpery a ďalšie. Tieto komponenty sú počas prevádzky vystavené širokému rozpätiu negatívnych vplyvov premietajúcich sa do celkového stavu potrubia a priamo pôsobiacich na bezpečnosť a ekonomiku ich prevádzky. Nehovoriac o tom, že potrubie slúži najmä na prepravu produktov medzi jednotlivými technologickými prevádzkami, ktoré vytvárajú jeden komplexný celok. Preto akýkoľvek problém, ktorý sa vyskytne na potrubí, ovplyvňuje nielen samotné potrubie, ale najmä vlastnú prevádzku danej technológie.
Obr.1 Rôzne typy poškodení potrubia a jeho komponentov |
Hlavným cieľom prevádzkovateľa potrubia je dlhodobo prevádzkovať potrubie bezpečne a najmä so ziskom. Počas prevádzky sú však potrubie a jeho komponenty vystavené viacerým negatívnym vplyvom, ktorých výsledkom je výskyt rôznych druhov chýb.
Ak dôjde počas prevádzky na potrubnom systéme k poruche akéhokoľvek komponentu, väčšinou dochádza k prerušeniu dodávky prepravovaného média. Táto porucha však môže mať ďalekosiahle dôsledky v podobe havárie systému alebo nutnosti odstavenia technologického procesu, čo má vždy za následok aj finančné straty podniku:
a) náklady na odstavenie prevádzky vrátane nákladov stratenej výroby (uniknutého zisku vplyvom odstavenia technológie),
b) náklady na vykonanie vlastnej opravy a následné sprevádzkovanie celej technológie,
c) náklady na likvidáciu prípadných následných škôd.
Opravy potrubia počas prevádzky
Výber vhodnej metódy opravy potrubí, resp. jeho príslušenstva, závisí najmä od:
a) miesta úniku (netesnosti):
prírubový spoj, zvarový spoj, rovná časť potrubia, koleno, T-kus, teleso uzáveru pripojenie miesta merania alebo inej technológie a pod,
b) druhu poškodenia (chyby), ako napríklad:
napadnutie koróziou, vznik trhlín, deformácia potrubia, únik na potrubí, úniky cez uzáver,
c) prevádzkových podmienok a najmä významnosti potrubia v technologickom procese s ohľadom na možnosť prípadného dočasného prerušenia prevádzky potrubia:
opravu je nutné vykonať za prevádzky, bez odstavenia prúdenia produktu v potrubí, alebo je možné potrubie dočasne odstaviť z prevádzky a dočasne prerušiť prúdenie, resp. dodávanie produktu prúdiaceho v potrubí,
d) základné fyzikálne podmienky:
maximálny prevádzkový tlak a teplota média v potrubí počas prevádzky a pod.
Opravy únikov počas prevádzky
Pri voľbe vhodnej metódy, resp. technológie opravy úniku za prevádzky, je nutné posúdiť najmä fyzikálne podmienky (tlak a teplota produktu) a chemické zloženie vrátane miery jeho vplyvu na horľavosť, výbušnosť, toxicitu a ostatnéfaktory vplývajúce na bezpečnosť pri práci.
Oprava úniku potrubia alebo zvaru
Mechanické montované objímky a svorky
Jedným z možných spôsobov riešenia opravy úniku (netesnosti) je použitie delenej oceľovej objímky PLIDCO Split+Sleeve (obr. 3), ktorá miesto úniku bezpečným spôsobom uzatvorí a zabezpečí tým, že únik sa nešíri ďalej do okolitého priestoru.
Obr.2 Jamková korózia a tesniaca svorka PLIDCO Smith+Clamp | Obr.3 Únik na potrubí a delená objímka PLIDCO Split+Sleeve |
Ďalším typom opravy je použitie utesňovacej svorky PLIDCO Smith+Clamp (obr. 2), ktorá sa používa na opravu samostatných bodových únikov z potrubia (obr. 2), najčastejšie v miestach s bodovou (jamkovou) koróziou. V prípade potreby použitia utesňovacej svorky Smith+Clamp vo vyhotovení trvalá oprava, sa po uzatvorení úniku prekryje celé miesto i s tesniacim kužeľom ochranným klobúkom PLIDCO Weld+Cap.
Celozvárané objímky s odvodom úniku
V prípade veľkopriemerových potrubí, na ktorých by bolo použitie delených oceľových objímok PLIDCO Split+Sleeve náročné, používame celozvárané delené objímky s odvedením úniku. Po ukončení prác vložíme pod tlakom do hrdla, ktorým sa odvádza únik, špeciálnu závitovú zátku vŕtacím zariadením T. D. Williamson.
Obr.4 Únik vody dierou v potrubí | Obr.5 Pokus o zastavenie úniku vody záplatou - bezúspešne | Obr.6 Vloženie zátky po inštalácii objímky s odvedením úniku |
Kompozitná bandáž
Pri oprave úniku, pri ktorom nehrozí bezprostredné riziko ohrozenia zdravia personálu vykonávajúceho opravu, používame na opravu úniku kompozitné bandážovacie systémy spoločnosti ClockSpring NRI.
Kompozitné bandáže na opravy potrubia využívajú na spevnenie mechanických vlastností potrubia uhlíkové alebo sklenené vlákna, ktoré prenášajú a absorbujú namáhania (napätia) spôsobené chybou v potrubí. Vďaka svojej flexibilite sú výhodné najmä na opravy členitých objektov potrubia (napr. odbočky, kolená a pod).
Obr.7 Zastavenie úniku oceľovou páskou s gumovým tesnením | Obr.8 Inštalácia kompozitnej bandáže |
Oprava únikov na prírubových spojoch
Jedným z najdôležitejších prvkov na potrubí sú jeho spoje. Spoje môžu byť zvárané alebo prírubové.
Obr. 9 Úniky na prírubových spojoch |
Na utesnenie únikov na prírubových spojoch používame prírubový tesniaci prstenec PLIDCO Flange+Repair Ring (obr. 10 a 12). Oprava úniku na prírubovom spoji je veľmi rýchla, bez potreby vŕtania do prírub, vďaka čomu sa neničí pôvodný materiál, a tak pri najbližšej odstávke potrubia stačí prstenec demontovať, vymeniť tesnenie na prírube a opätovne spustiť potrubie do prevádzky.
Obr. 10 Prírubový tesniaci prstenec PLIDCO Flange Repair+Ring | Obr. 11 Prírubová výstužná objímka PLIDCO® Flange Repair Split+Sleeve |
V prípade únikov zistených na obvodových zvaroch príruby k potrubiu alebo v prípade poškodenia celej príruby, používame prírubové tesniace objímky PLIDCO Flange Repair Split+Sleeve (obr. 11).
Po nainštalovaní prstenca na prírubový spoj sa cez plniace ventily natlačí plniacou pumpou (obr.13) tesniaci tmel do medzipriestoru prstenca a prírubového spoja, ktorý vytesní netesnosť a zabráni úniku média.
Obr. 12 Zastavenie úniku prírubového spoja | Obr. 13 Plniaca pumpa na tesniaci tmel |
Tesniace tmely na utesnenie únikov
Na utesnenie únikov používame tesniace tmely CHECK SEAL americkej spoločnosti South Coast Products (SOCO), LP z Houstonu.
Obr. 14 Tesniace tmely CHECK SEAL na utesnenie únikov |
Tieto tmely sú vďaka svojim vlastnostiam schopné utesniť úniky väčšiny známych chemických látok až do teploty +815°C a v plnej miere dokážu nahradiť tesniace tmely ostatných výrobcov, napríklad aj FURMANITE. Spoločnosť SOCO nie je iba výrobcom „tesniaceho tmelu“ ale najmä poskytovateľom kompletného know-how pre správne, kvalitné a bezpečné utesnenie prevádzkových únikov.
Oprava alebo výmena poškodených uzáverov za prevádzky
Druhy možných typov únikov a poškodení uzáveru na potrubí:
Obr. 15 Únik mimo uzáveru | Obr. 16 Únik cez uzáver |
Obr. 17 Utrhnutý tanier uzáveru | Obr. 18 Utrhnutý uzáver |
Únik mimo uzáveru
Únik mimo uzáveru je vo väčšine prípadov možné vyriešiť iba výmenou. Ak nie je možné potrubie odstaviť, používame niektorú z „bezodstávkových“ technológií T. D. Williamson (obr. 19 a 20), alebo PLIDCO Shear+Plug (obr. 21 a 22).
Obr. 19 Dvojpolohová uzatváracia operácia zariadením STOPPLE Train | Obr. 20 Použitie obtoku v prípade potreby nepretržitej dodávky produktu v potrubí |
Metóda T. D. Williamson umožňuje vykonať opravy potrubí, rekonštrukcie, zmenu trasy vedenia potrubia, napojenie ďalšie technológie na hlavné potrubie, najmä však výmenu nevyhovujúcich častí potrubia, nevyhovujúcich uzáverov, výmenu technologických komponentov potrubia, prípadne nádrží a tlakových nádob, ako aj ďalšie špecifické činnosti počas prevádzky potrubného systému.
V prípade potreby uzatvorenia potrubia pri vysokých teplotách až do 537 °C alebo pri vysokom tlaku až do 170 bar (17,0 MPa) je možné použiť uzatváracie zariadenie PLIDCO Shear+Plug (obr. 21 a 22). Toto zariadenie sa používa na uzatvorenie potrubí s priemerom od DN20 až do DN450.
Obr. 21 Uzatvorenie potrubia kotlovej vody (Boiled Feed Water) DN80 | Obr. 22 Uzatvorenie parovodu DN350 |
Únik cez uzáver
Únik produktu cez tesniaci prvok uzáveru (kužeľ, guľa, tanier, klapka a pod.) je možné opraviť v zásade dvomi možnými spôsobmi:
1) výmenou uzáveru za prevádzky použitím uzatváracieho zariadenia ako v predchádzajúcej kapitole (3.1.),
2) uzatvorením voľného konca a natlačením tesniaceho tmelu.
V tomto prípade (obr. 23 a 24) sme použili montovanú potrubnú spojku (presuvku) PLIDCO® Weld + End. Presuvku sme na spodnej časti uzatvorili hrdlom s prípojkou na natlačenie tesniaceho tmelu a z druhej strany nasunuli na koniec potrubia s únikom produktu. Po zabezpečení montážnych skrutiek a utesnení úniku do prostredia pomocou prítlačných skrutiek, ktoré roztiahli tesnenie a utesnili tak únik, sme natlačili tesniaci tmel a utesnili tak unikajúci produkt.
Obr. 23 Únik cez uzáver DN50 | Obr. 24 Zastavenie úniku použitím zaslepovacej objímky PLIDCO Weld+End |
Odtrhnuté vreteno taniera uzáveru
V prípade, že sa vplyvom pôsobenia fyzikálnych a chemických faktorov produktu vo vnútri uzáveru naruší celistvosť vretena uzáveru, často dochádza k odtrhnutiu vretena a tým k nemožnosti ovládania uzáveru.
Obr. 25 Utrhnuté vreteno taniera uzáveru v zatvorenej polohe | Obr. 26 Navarenie hrdla a prevŕtanie za prevádzky | Obr. 27 Odtlačenie taniera uzáveru z uzatvorenej polohy |
V tomto prípade (obr. 25) sa odtrhlo vreteno, tanier zostal v uzatvorenej polohe a nebolo možné ho otvoriť, čím došlo k prerušeniu prúdenia v potrubí. Na podobnom starom uzávere, ktorý nám poskytol prevádzkovateľ na testovanie, sme navrhli spôsob privarenia vŕtacieho hrdla za prevádzky. Po navarení a vykonaní všetkých potrebných defektoskopických skúšok sme pristúpili k navareniu a následnému modelovaniu prevŕtania uzáveru za prevádzky (obr. 26). Po úspešnom vykonaní všetkých testov v dielni sme za prevádzky navarili vŕtacie hrdlo v spodnej časti uzáveru a za prevádzky sme prevŕtali do telesa prístupový otvor. Po prevŕtaní sme následne tyčkou nainštalovanou na hriadeli vŕtačky (obr. 27) oddialili tanier a za prevádzky sme otvorili uzáver, čím sme spriechodnili trasu potrubia, takže prevádzkovateľ nemusel odstaviť danú časť technológie.
Odtrhnutý uzáver
Jednou z najproblematickejších opráv je odtrhnutie uzáveru vo zvare (obr. 28). Takýto problém väčšinou končí odstavením prevádzky potrubia a tým aj príslušnej technológie. Toto poškodenie je však možné riešiť opravou za prevádzky uzatvorením potrubia ako v predchádzajúcej kapitole 3. 1., alebo inštaláciou špeciálnej objímky s hrdlom a odfukom (obr. 29 a 30). Oprava v tomto prípade končila vložením špeciálnej závitovej zátky T. D. Williamson za prevádzky (počas úniku) a nasadením závitového ochranného klobúka (obr. 30).
Obr. 28 Utrhnutý uzáver parovodu vo zvare pod prírubou | Obr. 29 Inštalácia objímky s hrdlom a odfukom | Obr. 30 Objímka s hrdlom po ukončení prác za prevádzky |
Záver
Potrubia a potrubné systémy sú veľmi dôležitou súčasťou každej výroby a prevádzky. Je to veľmi dôležitý prepravný prostriedok pre dopravu kvapalín a plynov potrebných na zabezpečenie chodu výroby alebo prevádzky. Preto akákoľvek neočakávaná situácia, ktorá nastane na potrubnom systéme únikom média z potrubí, alebo netesnosťou niektorého zo spojov, môže spôsobiť aj zastavenie celého výrobného procesu a zapríčiniť tak finančné straty spôsobené neočakávaným odstavením výroby.
Každý prevádzkovateľ teda potrebuje mať k dispozícii technológie, ktoré mu umožnia rýchlo reagovať na nečakané prevádzkové situácie, ktoré sa môžu pri prevádzke potrubí vyskytnúť. Práve rozmanitosť veľkostí potrubí (priemer potrubia, materiál potrubia, hrúbka steny), ich členitosť a fyzikálne a chemické parametre média prúdiaceho v potrubí spôsobujú, že nie je možné vždy okamžite a jednoznačne vybrať vhodnú technológiu opravy.
Každá oprava, ktorá vyžaduje zváranie na potrubí v prevádzke, čiže pod tlakom, je vždy vysoko riziková a každú takúto opravu je nutné dôsledne pripraviť a vykonať. Toto vyžaduje veľmi vysokú mieru skúseností a vysoko odborný prístup, aby bolo možné zabezpečiť zníženie rizika počas opravy na najmenšiu možnú mieru. Technické požiadavky musia byť zostavované a uplatňované takým spôsobom, aby sa prihliadalo na súčasný stav vedy a techniky a overenú prax (skúsenosti) v čase výkonu opravy, ako aj na technické a ekonomické hľadiská faktorov počas realizácie, ktoré musia byť v súlade s maximálnym stupňom ochrany bezpečnosti a zdravia.
TEXT/FOTO Jan Vytřísal, SEPS, a. s.