Alumiinium- ja alumiiniumisulamitest torusid kasutatakse laialdaselt nafta- ja keemia-, külmutus- ja HVAC-, kosmose-, jõuülekande- ja üldise vedelikutranspordi tööstuslikes stsenaariumides tänu nende madalale tihedusele, suurepärasele korrosioonikindlusele ning suurepärasele soojus- ja elektrijuhtivusele. Alumiiniumtorud on pikaajalise hoolduse ja kasutamise ajal altid erinevatele kahjustustele, mis on põhjustatud mehaanilisest mõjust, keskmisest korrosioonist, pingeväsimisest ja muudest teguritest. Mõistlike remonditehnoloogiate kasutuselevõtt võib märkimisväärselt vähendada asenduskulusid ja lühendada seiskamistsükleid eeldusel, et tagatakse konstruktsiooni ohutus, mis on tööstusliku torujuhtme käitamise ja hoolduse põhiline tehniline lüli.
1. Alumiiniumtorude levinumad kahjustuste tüübid ja põhjused
Alumiiniumtoru kahjustused võib kahjustuse taseme järgi jagada kolme kategooriasse: pinnakahjustused, konstruktsioonikahjustused ja korrosioonikahjustused. Erinevate kahjustuste põhjused ja riskitasemed erinevad oluliselt:
PinnakahjustusedSee hõlmab peamiselt pinnakriimustusi, madalaid mõlke ja lokaalseid deformatsioone, mis on enamasti põhjustatud kokkupõrgetest transportimise ja paigaldamise ajal, võõrkehade pritsmetest ning kraapimisest kasutamise ja hoolduse ajal. Madal kahjustus mõjutab ainult pinna oksiidkile välimust ja terviklikkust; mõlgid, mille sügavus ületab 10% seina paksusest, põhjustavad lokaalset pingekontsentratsiooni ja rõhutsükli tingimustes on oht pragude tekkeks.
KonstruktsioonikahjustusedSee hõlmab pragusid, perforatsioone ja luumurde, mis on kõige ohtlikumad kahjustuste vormid. Praod tekivad enamasti vahelduvast pingeväsimisest, liigsest paigalduspingest või keevitusdefektide levimisest; perforatsioonid on tavaliselt põhjustatud korrosiooni läbitungimisest või teravate esemete löögist; luumurd on töötlemata kahjustuse viimane rikkevorm, mis põhjustab otseselt keskmise lekke ja süsteemi seiskumise.
KorrosioonikahjustusedAlumiiniumil endal on loomulik korrosioonikindlus, mis põhineb pinnal tihedal oksiidkilel, kuid korrosioonitõrge esineb siiski teatud töötingimustes:
Punktkorrosioon: rikastatud kloriidioonidega mere- ja keemilises keskkonnas kahjustatakse oksiidkile lokaalselt, moodustades punktkorrosioonisüvendeid, mis arenevad kergesti sügavale toru seina sisse.
Lõhekorrosioon: keskmine kinnipidamine kitsastes piludes torude äärikute ja tugiühenduste juures moodustab kohaliku hapnikuvaeguse keskkonna ja käivitab korrosiooni.
Galvaaniline korrosioon: kui alumiiniumtorud on otse ühendatud erinevate metallidega, nagu vask ja teras, tekib elektroodi potentsiaalide erinevuse tõttu elektrokeemiline korrosioon ja anoodina olev alumiinium kiirendab lahustumist.
2. Erinevate kahjude sihipärased parandusprotsessid
Alumiiniumtoru remont peab järgima põhimõtteid "kõigepealt hindamine, ehitamine hiljem, sama kvaliteediga", see tähendab, et esmalt tuleb mittepurustava testimise abil selgitada kahjustuste sügavust ja ulatust, seejärel sobitada vastav protsess vastavalt torujuhtme surveastmele ja keskkonna omadustele ning tagada, et konstruktsiooni tugevus ja korrosioonikindlus pärast remonti ei oleks madalamad kui mitteväärismetalli projekteerimisstandard.
2.1 Väiksemate pinnakahjustuste parandamine
Kohaldatav madala rõhu ja mitteohtlike keskmise torujuhtmete puhul, mille kriimustussügavus on 0,5 mm või väiksem, mõlkide sügavus on väiksem või võrdne 10% seina paksusest ja pragudeta.
Lihvimise ja poleerimise remontEsmalt lihvige kahjustatud piirkond piki torujuhtme aksiaalset suunda 800#-1200# peene liivapaberiga, et eemaldada pursked ja lahtine oksiidikiht, seejärel teostage peegelpoleerimine poleerimispastaga sobitatud villakettaga, lõpuks pühkige puhtaks ja pihustage läbipaistvat alumiiniumist kaitsevahendit, et taastada pinna siledus ja oksiidkile pidevus. See meetod on mõeldud ainult välimuse ja madala kaitse parandamiseks ega muuda konstruktsiooni tugevust.
Lokaalne anoodoksüdatsioonikile täiendamineRangete korrosioonivastaste nõuetega stsenaariumide puhul rakendatakse pärast lihvimist kohalik anoodne oksüdatsiooniprotsess: isoleerige ja varjestage kahjustatud osa ümbritsev ala, valmistage ette lahjendatud väävelhappe elektrolüüt ja teostage parandatud pinnale anoodne oksüdatsioonitöötlus väikese oksüdatsiooniseadmega, et tekitada algse kile paksusega oksiidikiht ja metalli aluskihi korrosioonivastane tase.
2.2 Mõlkide deformatsiooni parandamine
Mehaaniliste deformatsioonikahjustuste korral, kus toru sein on mõlkis, kuid ei teki pragusid ja seina paksus ei ole selgelt hõrenenud, valitakse vastav protsess vastavalt toru läbimõõdule ja seina paksusele:
Väikese läbimõõduga torud (DN väiksem või võrdne 50): Kasutage mehhaanilist tungraua tõstmise meetodit. Sisestage torujuhtme seestpoolt reguleeritav tungraua pea, joondage mõlgi keskpunktiga ja avaldage aeglaselt survet, et lükata mõlk välja, et see oleks kooskõlas toruseina algse radiaaniga. Protsessi ajal jälgige deformatsiooni näidiku abil, et vältida toruseina pragunemist põhjustavat liigset tungrauaga tõstmist.
Suure läbimõõduga torud (DN ＞ 100): Kasutage hüdrotoru laiendamise meetodit. Asetage spetsiaalne kummist laienduspea mõlgi asendisse, süstige paisumispea laiendamiseks kõrgsurvevett ja lähtestamiseks pigistage toru seina ühtlaselt. See sobib paksu seina ja tugeva jäikusega tööstuslikele alumiiniumtorudele.
Pärast deformatsiooni parandamist tehakse läbitungimiskatse, et veenduda varjatud pragude puudumises.
2.3 Pragude ja perforatsioonide parandamine
Sellised kahjustused mõjutavad otseselt torustiku survetaluvust ning kahjustuse suuruse ja töörõhu järgi valitakse püsiva remondi või ajutise remondi skeemid.
Keevitusremont (püsiv remont, keskmise ja kõrgsurve töötingimused)Keevitamine on alumiiniumtorude konstruktsioonikahjustuste peamine parandusprotsess. Eelistatakse gaas-volframkaarkeevitust (GTAW/TIG) ja paksuseinaliste suurte torude puhul saab kasutada gaaskaarekeevitust (GMAW/MIG). Protsessi põhipunktid on järgmised:
Keevituseelne töötlemine: Roostevabast terasest traatharjaga lihvige põhjalikult ja eemaldage oksiidkile 20-30 mm ulatuses mõlemalt poolt keevisõmblust, seejärel rasvatage ja õlitage atsetooni või spetsiaalse puhastusvahendiga. Alumiiniumoksiidkile sulamistemperatuur on 2050 kraadi, mis on palju kõrgem kui mitteväärismetalli sulamistemperatuur 660 kraadi. Mittetäielik puhastamine toob kaasa mittetäielikud fusioonidefektid.
Varustus ja parameetrid: GTAW jaoks tuleb kasutada vahelduvvoolu toiteallikat ja keevitamisel tekkiva oksiidkile purustamiseks kasutatakse katoodpihustamise efekti; eelsoojendage enne keevitamist temperatuurini 100–150 kraadi, kui seina paksus on ＞10 mm, ja reguleerige läbipääsu temperatuuri 150 kraadi piires, et vähendada mitteväärismetalli termilist pinget ja ülekuumenemist.
Toimimise spetsifikatsioon: kasutage suure vooluga kiirkeevitust, et vähendada mitteväärismetalli kuumutamisaega; kaarekraater tuleb täita, et vältida kaarekraatri pragusid; suure läbimõõduga torujuhtmed peaksid keevisõmbluse kvaliteedi ja tõhususe parandamiseks kasutama kahe keevitaja kahepoolset sünkroonset GTAW-d.
Keevitusjärgne töötlemine: jahutage loomulikult ja aeglaselt ning vesijahutus on keelatud, et vältida äkilisest jahtumisest tingitud pragunemist; pärast keevisõmbluse räbu puhastamist keevispinnal tehke värvi läbitungimise test, et veenduda, et pinnadefekte pole. Kõrgsurvetorustikud vajavad täiendavat ultraheli mittepurustavat testimist.
Külmremont (ajutine remont, madala rõhuga töötingimused)Torujuhtmete puhul, mille rõhk on väiksem kui 1,6 MPa või võrdne sellega, või tööstsenaariumide puhul, kus kuumatööd ei ole lubatud, võib kasutada alumiiniumipõhist epoksüparandussegu või spetsiaalset toruparandusplaastrit:
Alumiiniumipõhine epoksüparandussegu: koosneb kahekomponendilisest epoksüvaigust, mis on täidetud alumiiniumipulbriga. Pärast perforatsiooni välispinna karedaks, puhtaks ja kuivaks lihvimist suruge ettevalmistatud parandussegu auku, siluge pind ja see võib pärast 24 tundi toatemperatuuril kõvenemist rõhu all töötada. See sobib väikeste aukude lekke jaoks, mille läbimõõt on väiksem või võrdne 5 mm.
Spetsiaalne alumiiniumtoru parandusplaaster: sobitatud spetsiaalse liimiga, lõigake plaaster nii, et see ületaks kahjustuse serva rohkem kui 20 mm, kleepige ja tihendage, seejärel rakendage kõvenemise hõlbustamiseks kinnitusjõudu. Sellel on usaldusväärne tihendusvõime ja seda saab kasutada erakorralise remondimeetmena.
Toruosa asendamise meetodKui pragu pikkus ületab 1/3 toru läbimõõdust, perforatsiooni läbimõõt on ＞20 mm või kahjustuste ulatus ületab 1/2 kogu ümbermõõdust, ei ole kohalik remont soovitatav. Kahjustatud toruosa tuleks ära lõigata ja asendada uue, samast materjalist ja spetsifikatsiooniga toruosaga, mis on ühendatud põkkkeevitusega ning keevitusnõuded on kooskõlas uue torukonstruktsiooniga.
2.4 Korrosioonikahjustuste parandamine
Kerge pinnakorrosioonPärast lihvimist korrosioonitoodete ja lahtise oksiidikihi eemaldamiseks ning metallilise läike paljastamiseks võite pihustada spetsiaalset alumiiniumi korrosioonivastast värvi, mähkida alumiiniumfooliumist viskoelastset teipi ja muid meetodeid korrosioonivastase kihi taastamiseks. Viskoelastse teibi kasutamisel täitke esmalt korrosiooniaugud sobiva pastaga ja lindi katte laius ei tohi olla väiksem kui 50 mm kahjustuse servast, et tagada täielik tihendus.
Lokaalne korrosioonihõrenemineKui toru sein on korrosiooni tõttu ühtlaselt õhenenud, kuid mitte perforeeritud, võib kasutada komposiitkatte tugevdamise protsessi: poleeritud ja puhastatud toruseinale tuule süsinikkiust komposiitmaterjal või klaaskiudkomposiitmaterjal ning vaiguga kõvenemise teel tugevdatud kiht, mis korvab seina paksuse kadu ja taastab survetaluvuse. See sobib kasutusel olevatele torustikele, mida on ebamugav väljavahetamiseks sulgeda.
Suure ala korrosioonKui korrosiooniala ületab 30% torujuhtme pinnast või ülejäänud seina paksus on väiksem kui 70% kavandatud seina paksusest, on remondi tasuvus madalam kui asendamine ja kogu torujuhtme osa tuleks välja vahetada.
3. Alumiiniumtorude remondi kvaliteedikontroll ja tööstusstandardid
Alumiiniumtorude remondikvaliteet on otseselt seotud süsteemi tööohutusega ja mitmemõõtmeline kontroll tuleb läbi viia rangelt kooskõlas asjakohaste tööstusstandarditega:
Välimuse kontroll: keevisõmbluse pind peab olema ühtlaselt vormitud, ilma defektideta, nagu praod, poorid, räbu lisandid ja läbipõlemine; toruseina üleminek remondialal peab olema sujuv ilma ilmsete eendite ja mõlkideta.
Tiheduse kontroll: Survetorustikud peavad pärast remonti läbima hüdrostaatilise katse, mille katserõhk on 1,5 korda suurem kui projekteeritud rõhk, ning pärast 30-minutilist rõhu hoidmist ei leki ega ilmne rõhulangust; pneumaatilist katset saab kasutada stsenaariumide jaoks, kus hüdrostaatiline katse ei sobi, kusjuures katserõhk on 1,15 korda suurem kui projekteeritud rõhk.
Mittepurustav katsetamine: Kesk- ja kõrgsurvetorustike keevitusremondi puhul tehakse pinnapragude kontrollimiseks 100% läbitungimiskatse (PT) ja oluliste torustike jaoks tehakse täiendavad radiograafilised testid (RT) või ultrahelitestid (UT), et kontrollida sisemise sulandumise kvaliteeti.
Tööstusharu standardne alus: Keevituskonstruktsioon tuleb rakendadaPõlluseadmete ja tööstuslike torustike keevitustehnika ehitamise ja aktsepteerimise koodeksGB 50236-2011; korrosiooni parandamine ja kaitse peavad vastama asjakohastele säteteleTorujuhtme korrosioonitõrjetehnika täielik elutsükkel – üldnõudedGB/T 37190.
4. Kaitse- ja eluea pikendamise meetmed pärast remonti
Remonditud ala on sageli torujuhtme nõrk lüli. Hea järelkaitse võib oluliselt pikendada üldist kasutusiga:
Täitke korrosioonivastane süsteem: Pärast keevitusremonti tuleb keevisõmbluses ja kuumusest mõjutatud tsoonis läbi viia korrosioonivastane töötlus ning eelistada algsele torujuhtmele vastavat korrosioonivastast protsessi, et vältida uute korrosiooni nõrkade kohtade teket.
Vältige galvaanilist korrosiooni: proovige remondi ajal kasutada mitteväärismetalliga sama klassi alumiiniummaterjale; kui tuleb ühendada erinevaid metalle, paigaldage isoleerivad tihendid või kasutage elektrokeemilise korrosiooniahela isoleerimiseks ja katkestamiseks dielektrilisi liitekohti.
Optimeerige töö- ja hooldushaldust: Luua regulaarne torujuhtmete kontrollisüsteem ning korra aastas läbi viia korrodeerivas keskkonnas torujuhtmete seina paksuse testimine ja korrosiooni hindamine; kontrollige transpordikeskkonna kloriidioonide sisaldust ja pH väärtust, et vähendada sisemise korrosiooni põhjuseid.
5. Majanduslik otsustamine remondi ja asendamise vahel
Alumiiniumtoru kahjustuste kõrvaldamine teeb otsused, mis põhinevad tehnilisel teostatavusel ja terviklikul maksumusel:
Stsenaariumid, kus eelistatakse remonti: kahjustuste ulatus on väike ja konstruktsiooni terviklikkus on hea; torujuhe on spetsiaalse spetsifikatsiooniga või imporditud osadega, pika hanketsükli ja kõrge hinnaga; tootmissüsteemi ei saa pikaks ajaks sulgeda ja seiskamiskadu on palju suurem kui remondikulud.
Stsenaariumid, kus eelistatakse asendamist: Tõsised kahjustused, laiaulatuslik korrosioon või väsimuspraod; remondi maksumus ületab 60% uute torude hinnast; torujuhe on saavutanud kavandatud kasutusea ja üldine jõudlus on halvenenud.
Tööstuslik alumiiniumtorude remont on süsteemne tehniline töö, mille tuum seisneb kahjustuste olukorra täpses hindamises, sobiva remondiprotsessi sobitamises ja ehituskvaliteedi ranges kontrollis. Alumiiniumtorude parandamiseks kõrge riskiga stsenaariumide korral, nagu kõrgsurve ja tuleohtlikud/plahvatusohtlikud ained, peavad seda rakendama vastava kvalifikatsiooniga professionaalsed meeskonnad, et tagada remonditud torujuhtme ohutu ja stabiilne töö.
