Οι σωλήνες αλουμινίου και κράματος αλουμινίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανικά σενάρια πετρελαίου και χημικών, ψύξης και HVAC, αεροδιαστημικής, μετάδοσης ισχύος και γενικής μεταφοράς υγρών λόγω της χαμηλής πυκνότητάς τους, της εξαιρετικής αντοχής στη διάβρωση και της εξαιρετικής θερμικής και ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Κατά τη μακροχρόνια συντήρηση και λειτουργία, οι σωλήνες αλουμινίου είναι επιρρεπείς σε διάφορους τύπους ζημιών που προκαλούνται από μηχανικές κρούσεις, μέτρια διάβρωση, κόπωση λόγω καταπόνησης και άλλους παράγοντες. Η υιοθέτηση λογικών τεχνολογιών επισκευής μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος αντικατάστασης και να συντομεύσει τους κύκλους διακοπής λειτουργίας με την προϋπόθεση της διασφάλισης της δομικής ασφάλειας, η οποία αποτελεί βασικό τεχνικό κρίκο στο σύστημα λειτουργίας και συντήρησης του βιομηχανικού αγωγού.
1. Κοινοί τύποι ζημιών και αιτίες των σωλήνων αλουμινίου
Οι ζημιές των σωλήνων αλουμινίου μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με το επίπεδο ζημιάς: επιφανειακή βλάβη, δομική βλάβη και ζημιά διάβρωσης. Οι αιτίες και τα επίπεδα κινδύνου των διαφορετικών ζημιών ποικίλλουν σημαντικά:
Επιφανειακή βλάβηΠεριλαμβάνει κυρίως επιφανειακές γρατζουνιές, ρηχά βαθουλώματα και τοπική παραμόρφωση, που προκαλούνται κυρίως από συγκρούσεις κατά τη μεταφορά και την εγκατάσταση, κρούση με πιτσίλισμα ξένων αντικειμένων και απόξεση κατά τη λειτουργία και τη συντήρηση. Η ρηχή ζημιά επηρεάζει μόνο την εμφάνιση και την ακεραιότητα της επιφανειακής μεμβράνης οξειδίου. βαθουλώματα με βάθος που υπερβαίνει το 10% του πάχους του τοιχώματος θα προκαλέσουν τοπική συγκέντρωση τάσεων και υπάρχει κίνδυνος ρωγμών υπό συνθήκες κύκλου πίεσης.
Δομική βλάβηΠεριλαμβάνει ρωγμές, διατρήσεις και κατάγματα, που είναι οι μορφές βλάβης με τον υψηλότερο κίνδυνο. Οι ρωγμές προέρχονται κυρίως από κόπωση εναλλασσόμενης τάσης, υπερβολική πίεση εγκατάστασης ή διάδοση ελαττωμάτων συγκόλλησης. Οι διατρήσεις προκαλούνται συνήθως από διείσδυση διάβρωσης ή πρόσκρουση αιχμηρών αντικειμένων. Το κάταγμα είναι η τελική μορφή αστοχίας της μη επεξεργασμένης βλάβης, η οποία θα προκαλέσει άμεσα διαρροή μέσου όρου και διακοπή λειτουργίας του συστήματος.
Ζημιά από διάβρωσηΤο ίδιο το αλουμίνιο έχει φυσική αντοχή στη διάβρωση που βασίζεται στο πυκνό φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια, αλλά η αστοχία διάβρωσης εξακολουθεί να εμφανίζεται υπό συγκεκριμένες συνθήκες εργασίας:
Διάβρωση με λακκούβες: Σε θαλάσσια και χημικά περιβάλλοντα με εμπλουτισμένα ιόντα χλωρίου, η μεμβράνη του οξειδίου καταστρέφεται τοπικά για να σχηματίσει λακκούβες διάβρωσης, οι οποίες αναπτύσσονται εύκολα βαθιά στο τοίχωμα του σωλήνα.
Διάβρωση ρωγμών: Η μέτρια συγκράτηση σε στενά κενά στις φλάντζες σωλήνων και στις συνδέσεις στήριξης σχηματίζει ένα τοπικό περιβάλλον με έλλειψη οξυγόνου και προκαλεί διάβρωση.
Γαλβανική διάβρωση: Όταν οι σωλήνες αλουμινίου συνδέονται απευθείας με ανόμοια μέταλλα όπως ο χαλκός και ο χάλυβας, συμβαίνει ηλεκτροχημική διάβρωση λόγω της διαφοράς δυναμικού ηλεκτροδίου και το αλουμίνιο καθώς η άνοδος επιταχύνει τη διάλυση.
2. Στοχευμένες διαδικασίες επισκευής για διαφορετικές ζημιές
Η επισκευή σωλήνων αλουμινίου θα ακολουθεί τις αρχές της "αξιολόγησης πρώτα, κατασκευή αργότερα, ίδιας ποιότητας", δηλαδή, πρώτα διευκρινίζει το βάθος και το εύρος της ζημιάς μέσω μη καταστροφικών δοκιμών, στη συνέχεια ταιριάζει με την αντίστοιχη διαδικασία σύμφωνα με τον βαθμό πίεσης του αγωγού και τα μεσαία χαρακτηριστικά και διασφαλίζει ότι η δομική αντοχή και η αντοχή στη διάβρωση μετά την επισκευή δεν είναι χαμηλότερες από το πρότυπο σχεδιασμού του βασικού μετάλλου.
2.1 Επισκευή μικρής επιφανειακής ζημιάς
Εφαρμόζεται σε σωλήνες χαμηλής πίεσης και μη επικίνδυνους μεσαίους αγωγούς με βάθος γρατσουνιών Μικρότερο ή ίσο με 0,5 mm, βάθος βαθουλώματος Μικρότερο ή ίσο με το 10% του πάχους τοιχώματος και χωρίς ρωγμές.
Επισκευή λείανσης και στίλβωσηςΠρώτα, τρίψτε την κατεστραμμένη περιοχή κατά την αξονική κατεύθυνση του αγωγού με λεπτό γυαλόχαρτο 800#-1200# για να αφαιρέσετε τα γρέζια και το χαλαρό στρώμα οξειδίου, στη συνέχεια εκτελέστε γυάλισμα καθρέφτη με μάλλινο τροχό που ταιριάζει με γυαλιστικό πάστα, τέλος σκουπίστε και ψεκάστε διαφανές προστατευτικό αλουμίνιο για να αποκαταστήσετε την ομαλότητα της επιφάνειας και τη συνέχεια του φιλμ οξειδίου. Αυτή η μέθοδος είναι μόνο για εμφάνιση και επισκευή ρηχής προστασίας και δεν αλλάζει τη δομική αντοχή.
Τοπική αναπλήρωση μεμβράνης ανοδικής οξείδωσηςΓια σενάρια με αυστηρές αντιδιαβρωτικές απαιτήσεις, υιοθετείται διαδικασία τοπικής ανοδικής οξείδωσης μετά την λείανση: μόνωση και θωράκιση της γύρω περιοχής του κατεστραμμένου τμήματος, προετοιμασία αραιωμένου ηλεκτρολύτη θειικού οξέος και εκτέλεση επεξεργασίας ανοδικής οξείδωσης στην επισκευασμένη επιφάνεια με μικρό εξοπλισμό οξείδωσης για να δημιουργηθεί ένα στρώμα οξειδίου με το ίδιο πάχος με το αρχικό στρώμα μετάλλου.
2.2 Επισκευή παραμόρφωσης βαθουλώματος
Για ζημιές από μηχανική παραμόρφωση όπου το τοίχωμα του σωλήνα είναι βαθουλωμένο αλλά δεν εμφανίζονται ρωγμές και το πάχος του τοιχώματος δεν έχει εμφανή λέπτυνση, η αντίστοιχη διαδικασία επιλέγεται σύμφωνα με τη διάμετρο του σωλήνα και το πάχος του τοιχώματος:
Σωλήνες μικρής διαμέτρου (DN μικρότερο ή ίσο με 50): Υιοθετήστε τη μέθοδο μηχανικής ανύψωσης. Εισαγάγετε μια ρυθμιζόμενη κεφαλή ανύψωσης από το εσωτερικό της σωλήνωσης, ευθυγραμμιστείτε με το κέντρο του βαθουλώματος και πιέστε αργά για να σπρώξετε το βαθούλωμα προς τα έξω ώστε να είναι σύμφωνο με το αρχικό ακτίνιο του τοιχώματος του σωλήνα. Παρακολουθήστε την παραμόρφωση με μια ένδειξη καντράν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας για να αποφύγετε την υπερβολική ανύψωση που προκαλεί ρωγμές στο τοίχωμα του σωλήνα.
Σωλήνες μεγάλης διαμέτρου (DN ＞ 100): Υιοθετήστε τη μέθοδο επέκτασης υδραυλικού σωλήνα. Τοποθετήστε μια ειδική λαστιχένια κεφαλή εκτόνωσης στη θέση βαθουλώματος, εγχύστε νερό υψηλής πίεσης για να επεκτείνετε την κεφαλή διαστολής και πιέστε ομοιόμορφα το τοίχωμα του σωλήνα για να επιτύχετε επαναφορά. Είναι κατάλληλο για βιομηχανικούς σωλήνες αλουμινίου με παχύ τοίχωμα και ισχυρή ακαμψία.
Μετά την επισκευή παραμόρφωσης πρέπει να πραγματοποιείται δοκιμή διείσδυσης για να επιβεβαιωθεί ότι δεν υπάρχουν κρυφές ρωγμές.
2.3 Επισκευή ρωγμών και διάτρησης
Τέτοιες ζημιές επηρεάζουν άμεσα τη φέρουσα ικανότητα πίεσης του αγωγού και τα προγράμματα μόνιμης επισκευής ή προσωρινής επισκευής θα επιλέγονται ανάλογα με το μέγεθος της ζημιάς και την πίεση λειτουργίας.
Επισκευή συγκόλλησης (μόνιμη επισκευή, συνθήκες εργασίας μέσης και υψηλής πίεσης)Η συγκόλληση είναι η κύρια διαδικασία επισκευής για δομικές βλάβες σωλήνων αλουμινίου. Προτιμάται η συγκόλληση τόξου με αέριο βολφραμίου (GTAW/TIG) και η συγκόλληση με τόξο μετάλλου αερίου (GMAW/MIG) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλους σωλήνες με παχύ τοίχωμα. Τα βασικά σημεία της διαδικασίας είναι τα εξής:
Προ-συγκολλητική επεξεργασία: Τρίψτε καλά και αφαιρέστε τη μεμβράνη οξειδίου εντός 20-30 mm και στις δύο πλευρές της συγκόλλησης με μια συρμάτινη βούρτσα από ανοξείδωτο χάλυβα, στη συνέχεια απολιπάνετε και αλείψτε με ασετόν ή ειδικό καθαριστικό. Το σημείο τήξης του φιλμ οξειδίου του αλουμινίου είναι τόσο υψηλό όσο 2050 μοίρες, πολύ υψηλότερο από το σημείο τήξης του βασικού μετάλλου των 660 μοιρών. Ο ατελής καθαρισμός θα οδηγήσει σε ελλιπή ελαττώματα σύντηξης.
Εξοπλισμός και παράμετροι: Το τροφοδοτικό εναλλασσόμενου ρεύματος πρέπει να χρησιμοποιείται για το GTAW και το φαινόμενο ψεκασμού καθόδου χρησιμοποιείται για να σπάσει το φιλμ οξειδίου που δημιουργείται κατά τη συγκόλληση. Προθερμάνετε στους 100-150 βαθμούς πριν από τη συγκόλληση όταν το πάχος του τοιχώματος είναι ＞10 mm και ελέγξτε τη θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης εντός 150 μοιρών για να μειώσετε τη θερμική καταπόνηση και την ευθραυστότητα υπερθέρμανσης του βασικού μετάλλου.
Προδιαγραφές λειτουργίας: Υιοθετήστε ταχεία συγκόλληση υψηλού ρεύματος για μείωση του χρόνου θέρμανσης του βασικού μετάλλου. ο κρατήρας τόξου πρέπει να γεμίσει για να αποφευχθούν ρωγμές στον κρατήρα τόξου. Οι αγωγοί μεγάλης διαμέτρου θα πρέπει να υιοθετούν διπλής όψης σύγχρονο GTAW από δύο συγκολλητές για τη βελτίωση της ποιότητας και της αποτελεσματικότητας συγκόλλησης.
Επεξεργασία μετά τη συγκόλληση: Ψύξτε φυσικά και αργά και η υδρόψυξη απαγορεύεται για την αποφυγή ρωγμών λόγω ξαφνικής ψύξης. μετά τον καθαρισμό της σκωρίας συγκόλλησης στην επιφάνεια συγκόλλησης, πραγματοποιήστε δοκιμή διείσδυσης βαφής για να επιβεβαιώσετε ότι δεν υπάρχουν ελαττώματα στην επιφάνεια. Οι αγωγοί υψηλής πίεσης χρειάζονται πρόσθετες μη καταστροφικές δοκιμές με υπερήχους.
Ψυχρή επισκευή (προσωρινή επισκευή, συνθήκες εργασίας χαμηλής πίεσης)Για αγωγούς με μέσο νερού και αερίου με πίεση μικρότερη ή ίση με 1,6 MPa ή σενάρια λειτουργίας όπου δεν επιτρέπεται η θερμή εργασία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί εποξειδική επισκευαστική ένωση με βάση το αλουμίνιο ή ειδικό έμπλαστρο επισκευής σωλήνων:
Εποξειδική επισκευαστική ένωση με βάση το αλουμίνιο: Αποτελείται από εποξειδική ρητίνη δύο συστατικών γεμισμένη με σκόνη αλουμινίου. Αφού τρίψετε την περιφέρεια της διάτρησης ώστε να είναι τραχιά, καθαρή και στεγνή, πιέστε την προετοιμασμένη επισκευαστική ένωση μέσα στην τρύπα, λειάνετε την επιφάνεια και μπορεί να λειτουργήσει υπό πίεση μετά τη σκλήρυνση σε θερμοκρασία δωματίου για 24 ώρες. Είναι κατάλληλο για διαρροή μικρής οπής με διάμετρο μικρότερη ή ίση με 5mm.
Ειδικό έμπλαστρο επισκευής σωλήνων αλουμινίου: Συνδυάζεται με ειδική κόλλα, κόψτε το έμπλαστρο για να υπερβεί το άκρο της ζημιάς κατά περισσότερο από 20 mm, επικολλήστε το και συμπυκνώστε το και στη συνέχεια εφαρμόστε δύναμη σύσφιξης για να υποβοηθήσετε τη σκλήρυνση. Έχει αξιόπιστη απόδοση στεγανοποίησης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέτρο έκτακτης ανάγκης επισκευής.
Μέθοδος αντικατάστασης τμήματος σωλήναΌταν το μήκος της ρωγμής υπερβαίνει το 1/3 της διαμέτρου του σωλήνα, η διάμετρος διάτρησης είναι ＞20 mm ή το εύρος ζημιάς υπερβαίνει το 1/2 της συνολικής περιφέρειας, δεν συνιστάται τοπική επισκευή. Το κατεστραμμένο τμήμα σωλήνα θα πρέπει να αποκοπεί και να αντικατασταθεί με ένα νέο τμήμα σωλήνα του ίδιου υλικού και προδιαγραφών, συνδεδεμένο με συγκόλληση άκρου και οι απαιτήσεις συγκόλλησης είναι σύμφωνες με τη νέα κατασκευή σωλήνα.
2.4 Επισκευή ζημιών από διάβρωση
Ήπια διάβρωση της επιφάνειαςΜετά το τρίψιμο για να αφαιρέσετε προϊόντα διάβρωσης και χαλαρό στρώμα οξειδίου και να εκθέσετε τη μεταλλική λάμψη, μπορείτε να επιλέξετε να ψεκάσετε ειδική αντιδιαβρωτική βαφή για αλουμίνιο, να τυλίξετε ιξωδοελαστική ταινία αλουμινόχαρτου και άλλες μεθόδους για την ανοικοδόμηση του αντιδιαβρωτικού στρώματος. Όταν χρησιμοποιείτε ιξωδοελαστική ταινία, γεμίστε πρώτα τα διαβρωτικά λάκκους με αντίστοιχη πάστα και το πλάτος επικάλυψης της ταινίας δεν πρέπει να είναι μικρότερο από 50 mm πέρα από το άκρο της ζημιάς για να διασφαλιστεί η πλήρης στεγανοποίηση.
Τοπική αραίωση διάβρωσηςΌταν το τοίχωμα του σωλήνα είναι ομοιόμορφα αραιωμένο λόγω διάβρωσης αλλά όχι διάτρητο, μπορεί να υιοθετηθεί η διαδικασία ενίσχυσης σύνθετης επίστρωσης: σύνθετο υλικό από ανθρακονήματα ανέμου ή σύνθετο υλικό από ίνες γυαλιού στο γυαλισμένο και καθαρισμένο τοίχωμα του σωλήνα και σχηματίστε ένα ενισχυμένο στρώμα μέσω της σκλήρυνσης ρητίνης για να αντισταθμιστεί η απώλεια πάχους του τοιχώματος και να αποκατασταθεί η ικανότητα αντοχής στην πίεση. Είναι κατάλληλο για αγωγούς εν λειτουργία που δεν είναι βολικό να κλείσουν για αντικατάσταση.
Διάβρωση μεγάλης περιοχήςΌταν η περιοχή διάβρωσης υπερβαίνει το 30% της επιφάνειας του αγωγού ή το υπόλοιπο πάχος τοιχώματος είναι μικρότερο από το 70% του σχεδιασμένου πάχους τοιχώματος, το κόστος επισκευής είναι χαμηλότερο από την αντικατάσταση και ολόκληρο το τμήμα του αγωγού πρέπει να αντικατασταθεί.
3. Πρότυπα ποιοτικής επιθεώρησης και βιομηχανίας για επισκευή σωλήνων αλουμινίου
Η ποιότητα επισκευής των σωλήνων αλουμινίου σχετίζεται άμεσα με την ασφάλεια λειτουργίας του συστήματος και η πολυδιάστατη επιθεώρηση πρέπει να πραγματοποιείται σύμφωνα με τα σχετικά βιομηχανικά πρότυπα:
Έλεγχος εμφάνισης: Η επιφάνεια της συγκόλλησης πρέπει να είναι ομοιόμορφα διαμορφωμένη χωρίς ελαττώματα όπως ρωγμές, πόρους, εγκλείσματα σκωρίας και διάτρηση. η μετάβαση του τοιχώματος του σωλήνα στην περιοχή επισκευής πρέπει να είναι ομαλή χωρίς εμφανείς προεξοχές και βαθουλώματα.
Έλεγχος στεγανότητας: Οι αγωγοί πίεσης πρέπει να υποβάλλονται σε υδροστατική δοκιμή μετά την επισκευή, με την πίεση δοκιμής να είναι 1,5 φορές μεγαλύτερη από την πίεση σχεδιασμού και να μην υπάρχει διαρροή ή εμφανής πτώση πίεσης μετά από διατήρηση της πίεσης για 30 λεπτά. Η πνευματική δοκιμή μπορεί να υιοθετηθεί για σενάρια όπου η υδροστατική δοκιμή δεν είναι κατάλληλη, με την πίεση δοκιμής να είναι 1,15 φορές την πίεση σχεδιασμού.
Μη καταστροφικές δοκιμές: Η επισκευή συγκόλλησης σωλήνων μέσης και υψηλής πίεσης θα υπόκειται σε 100% διεισδυτική δοκιμή (PT) για τον έλεγχο των επιφανειακών ρωγμών και σημαντικοί αγωγοί θα υπόκεινται σε πρόσθετη ραδιογραφική δοκιμή (RT) ή δοκιμή υπερήχων (UT) για την επαλήθευση της ποιότητας της εσωτερικής σύντηξης.
Πρότυπη βάση του κλάδου: Θα εφαρμοστεί η κατασκευή συγκόλλησηςΚώδικας Κατασκευής και Αποδοχής Μηχανικών Συγκολλήσεων Πεδιακού Εξοπλισμού και Βιομηχανικών ΑγωγώνGB 50236-2011; Η επισκευή και η προστασία από τη διάβρωση πρέπει να συμμορφώνονται με τις σχετικές διατάξεις τουΠλήρης Κύκλος Ζωής Μηχανικών Ελέγχου Διάβρωσης Σωληνώσεων-Γενικές ΑπαιτήσειςGB/T 37190.
4. Μέτρα προστασίας και παράτασης ζωής μετά την επισκευή
Η επισκευασμένη περιοχή είναι συχνά ο αδύναμος κρίκος του αγωγού. Η καλή προστασία παρακολούθησης μπορεί να παρατείνει σημαντικά τη συνολική διάρκεια ζωής:
Ολοκληρώστε το αντιδιαβρωτικό σύστημα: Μετά την επισκευή συγκόλλησης, πρέπει να πραγματοποιηθεί αντιδιαβρωτική επεξεργασία στη συγκόλληση και στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα και θα προτιμάται η αντιδιαβρωτική διαδικασία που είναι σύμφωνη με τον αρχικό αγωγό για να αποφευχθεί ο σχηματισμός νέων αδύναμων σημείων διάβρωσης.
Αποφύγετε τη γαλβανική διάβρωση: Προσπαθήστε να χρησιμοποιήσετε υλικά αλουμινίου ίδιας ποιότητας με το βασικό μέταλλο κατά την επισκευή. Εάν πρέπει να συνδεθούν ανόμοια μέταλλα, τοποθετήστε μονωτικά παρεμβύσματα ή χρησιμοποιήστε διηλεκτρικούς αρμούς για να απομονώσετε και να αποκόψετε το κύκλωμα ηλεκτροχημικής διάβρωσης.
Βελτιστοποιήστε τη διαχείριση λειτουργίας και συντήρησης: Δημιουργήστε ένα τακτικό σύστημα επιθεώρησης αγωγών και πραγματοποιήστε δοκιμές πάχους τοιχώματος και εκτίμηση διάβρωσης μία φορά το χρόνο για αγωγούς σε διαβρωτικά περιβάλλοντα. ελέγξτε την περιεκτικότητα σε ιόντα χλωρίου και την τιμή του pH του μέσου μεταφοράς για να μειώσετε τις εσωτερικές αιτίες διάβρωσης.
5. Λήψη Οικονομικών Αποφάσεων Μεταξύ Επισκευής και Αντικατάστασης
Η απόρριψη βλάβης σωλήνων αλουμινίου θα λαμβάνει αποφάσεις με βάση την τεχνική σκοπιμότητα και το συνολικό κόστος:
Σενάρια όπου προτιμάται η επισκευή: Το εύρος ζημιών είναι μικρό και η δομική ακεραιότητα είναι καλή. ο αγωγός είναι ειδικών προδιαγραφών ή εισαγόμενα εξαρτήματα, με μακρύ κύκλο προμηθειών και υψηλό κόστος. το σύστημα παραγωγής δεν μπορεί να κλείσει για μεγάλο χρονικό διάστημα και η απώλεια τερματισμού λειτουργίας είναι πολύ μεγαλύτερη από το κόστος επισκευής.
Σενάρια όπου προτιμάται η αντικατάσταση: Υπάρχουν σοβαρές ζημιές, μεγάλης έκτασης διάβρωση ή ρωγμές κόπωσης. το κόστος επισκευής υπερβαίνει το 60% της τιμής των νέων σωλήνων. ο αγωγός έχει φτάσει τη διάρκεια ζωής του σχεδιασμού και η συνολική απόδοση υποβαθμίζεται.
Η βιομηχανική επισκευή σωλήνων αλουμινίου είναι μια συστηματική τεχνική εργασία, ο πυρήνας της οποίας έγκειται στην ακριβή εκτίμηση της κατάστασης ζημιάς, στην αντιστοίχιση της κατάλληλης διαδικασίας επισκευής και στον αυστηρό έλεγχο της ποιότητας κατασκευής. Για επισκευή σωλήνων αλουμινίου σε σενάρια υψηλού κινδύνου, όπως μέσα υψηλής πίεσης και εύφλεκτα/εκρηκτικά μέσα, πρέπει να υλοποιηθεί από επαγγελματικές ομάδες με τα αντίστοιχα προσόντα για να διασφαλιστεί η ασφαλής και σταθερή λειτουργία του επισκευασμένου αγωγού.
