Вышла из строя запорная арматура

Е.А. Борисенкова. Причины преждевременного выхода из строя клиновых задвижек на нефтяных месторождениях Ро…

За последние несколько десятилетий агрессивность нефтепромысловых сред заметно увеличилась.

В основном это связано с началом разработки глубокозалегающих газоконденсатных месторождений, которые отличаются высоким содержанием углекислого газа и присутствием коррозионноопасных микроорганизмов.

Данные обстоятельства заставляют обратить особое внимание на выбор материала и технологию изготовления (в особенности технологию литья) нефтепромыслового оборудования, в том числе и арматуры.

В последнее время в ООО «Самарский ИТЦ» на экспертизные исследования стали поступать клиновые задвижки, преждевременно вышедшие из строя в связи с образованием сквозных дефектов на дне клиновой камеры (рис. 1).

Важно отметить, что все поступившие объекты изготовлены на разных предприятиях и находились в эксплуатации на различных (и по географическому положению, и по коррозионным характеристикам среды) месторождениях.

Рисунок 1 – Вид сквозных дефектов на дне клиновых камер задвижек после эксплуатации на различных месторождениях РФ

Рисунок 2 – Вид сквозного дефекта с наружной стороны клиновой задвижки т/ф 30лс 515 нж DN 250 PN 4.0

Ниже приведены результаты экспертизного исследования одной из клиновых задвижек (рис. 2), в ходе которого был проведен комплексный анализ, включающий в себя исследование внутренних (микроструктуры, неметаллических включений, трещин в металле) и внешних (состав среды, морфология продуктов коррозии) причин.

Не всегда нефтяное предприятие может выдать информацию о составе среды (по разным причинам, иногда мониторинг сред просто не проводится), тогда состав транспортируемой среды можно определить по косвенным данным при исследовании состава продуктов коррозии (фазовый и локальный энергодисперсионный химический анализ).

В результате проведенного фазового анализа было выявлено, что продукты коррозии состоят из следующих соединений: карбонат железа (FeCO3), карбонат кальция (CaCO3); гидроксид кальция (Ca(OH)2); гидроксид железа (FeО(OH)); сульфид железа (FeS2).

Выявленные соединения образуются при взаимодействии поверхности металла с транспортируемой нефтепромысловой средой, т. е. являются продуктами коррозионного процесса.

Кроме того, можно заключить, что транспортируемая среда значительно минерализована и содержит соединения кальция и серы в достаточной степени, чтобы формировать слой продуктов коррозии.

Помимо фазового анализа, был проведен анализ соскобов продуктов коррозии на наличие прикрепленных форм коррозионноопасных микроорганизмов.

Обнаруженный биоценоз включает в себя сульфатвосстанавливающие бактерии (СВБ), тионовые бактерии (ТБ), углеродоокисляющие бактерии (УОБ) и железобактерии (ЖБ).

Таким образом, можно заключить, что транспортируемая среда была заражена коррозионноопасными микроорганизмами, что могло повлиять на ускорение образования сквозной язвы на дне клиновой камеры задвижки.

Рисунок 3 – Сечение металлографического шлифа, изготовленного в области несквозного локального дефекта на образце из фрагмента задвижки (снимок с оптического микроскопа): а) общий вид шлифа

Рисунок 3 – Сечение металлографического шлифа, изготовленного в области несквозного локального дефекта на образце из фрагмента задвижки (снимок с оптического микроскопа): б) участок шлифа в области язвы

Рисунок 3 – Сечение металлографического шлифа, изготовленного в области несквозного локального дефекта на образце из фрагмента задвижки (снимок с оптического микроскопа): в) участок шлифа в области неметаллического включения

Таблица 1

Более подробную информацию дает исследование металлографического шлифа методами электронной микроскопии.

В ходе изготовления шлифа было выявлено, что помимо слоя продуктов коррозии в сечении присутствует крупное (~2×4 мм) неметаллическое включение экзогенного типа (рис. 3 а).

Дальнейшее изучение шлифа было разделено на два этапа: расследование непосредственно самого коррозионного процесса и расследование происхождения крупных неметаллических включений, а также их влияние на процессы образования локальных дефектов.

Сечение язвенного поражения представлено на рис. 3 б. Профиль язвы не симметричен: правый край расположен под более пологим углом. Образование такого дефекта связано с выявленными экзогенными включениями.

Происходит это следующим образом: сначала формируется узкая канавка вокруг включения, затем по мере расширения и углубления канавки происходит разрушение неметалла, его растворение и вымывание из питтинга.

Таким образом, неметаллические включения облегчают процесс образования язв и оказывают влияние на морфологию образующихся дефектов.

Рисунок 4 – Сечение металлографического шлифа, изготовленного в области несквозного локального дефекта на образце из фрагмента задвижки: а) общий вид локального дефекта

Рисунок 4 – Сечение металлографического шлифа, изготовленного в области несквозного локального дефекта на образце из фрагмента задвижки: б) эндогенное включение в области язвы

Рисунок 4 – Сечение металлографического шлифа, изготовленного в области несквозного локального дефекта на образце из фрагмента задвижки: в) морфология и химический состав продуктов коррозии на границе с металлом

Рисунок 5 – Сечение металлографического шлифа, изготовленного в области несквозного локального дефекта на образце из фрагмента задвижки. Граница экзогенного включения и продуктов коррозии

Подтверждением такого механизма, связанного с неоднородностью металла, является выявленное в левой области язвы неметаллическое многофазное включение.

Данное включение, по результатам локального энергодисперсионного химического анализа (рис. 4 б), состоит в основном из оксида кремния.

Размеры и химический состав представленного неметаллического включения свидетельствуют о том, что, скорее всего, это часть песчаной формы, которая попала в металл в процессе разливки.

На границе экзогенного включения и основного металла расположен слой продуктов коррозии (рис. 5), это также частично подтверждает вышеописанный механизм: первоначально на месте язвы располагалось крупное экзогенное включение.

Затем в процессе эксплуатации коррозионно-активная среда стала образовывать канавку между включением и металлом, образуя на границе слой продуктов коррозии.

Вследствие разных удельных объемов и плотности слоев происходило быстрое разрыхление и растрескивание общего слоя, что сделало его проницаемым для дальнейшего проникновения коррозионноопасной среды и способствовало вымыванию включения и продуктов коррозии из язвы.

Кроме того, из-за разницы коэффициентов термического расширения металлической матрицы и неметаллического включения скорость растворения металлической матрицы по сравнению с чистым металлом значительно возрастает.

В полости представленной язвы, свободной от экзогенных включений, на границе металла также присутствуют продукты коррозии (рис. 4 в). Слой продуктов коррозии плотный, равномерный.

Локальный энергодисперсионный химический анализ, проведенный в характерных областях слоя (рис. 4 в), показал, что основными его составляющими, судя по стехиометрии, являются оксиды, гидроокислы, сульфиды и карбонаты железа.

Это подтверждает результаты ранее проведенного рентгеноструктурного фазового анализа продуктов коррозии.

Как было отмечено ранее, в ходе изготовления шлифа рядом с язвой выявлено экзогенное включение диаметром 7 мм и глубиной 3,7 мм (рис. 3 в). На границе «металл-включение» тоже присутствует слой продуктов коррозии, также состоящий из оксидов, гидроокислов, сульфидов и карбонатов железа. Т. е. механизм коррозии в данной области идентичен вышеописанному.

Рисунок 6 – Поры и неметаллические включения в основном металле задвижки

Рисунок 6 – Поры и неметаллические включения в основном металле задвижки

Таким образом, мы столкнулись с тем, что коррозионная активность среды – вторичный фактор при образовании сквозного дефекта. Основные причины в самом металле. Чтобы рассмотреть внутренние факторы подробнее, был изготовлен металлографический шлиф в интересующей нас области. На рис. 6 а, б представлен фрагмент сечения металлографического шлифа, одного из объектов исследования.

На нем выявлены крупные поры (~500 мкм в длину) и неметаллические включения, представляющие собой, по данным локального энергодисперсионного химического анализа, комплексные оксиды алюминия и кремния размером до 8 мкм (рис. 3 б), сложные оксисульфиды марганца размером до 10 мкм. Т. е.

помимо ранее выявленных экзогенных включений, в металле присутствуют и крупные эндогенные включения, а также поры.

Таким образом, при агрессивных условиях эксплуатации основным фактором, оказывающим влияние на образование сквозных дефектов, в данном случае явился некачественный материал задвижки и, скорее всего, нарушение или несовершенство технологического процесса, которое обуславливает наличие крупных экзогенных и эндогенных включений, а также пор, инициирующих развитие локальной коррозии.

Установка запорной арматуры: подробная инструкция

Установка запорной арматуры производится на любой трубопровод, независимо от его вида и назначения, так как именно эти элементы системы позволяют перекрывать прохождение потока в случае аварии. Как правильно установить новую арматуру взамен вышедшей из строя или произвести текущий ремонт устройств, читайте далее.

Устройства для перекрытия потока в трубопроводе

Разновидности запорной арматуры

В зависимости от способа установки запорная арматура подразделяется на следующие виды:

• резьбовую, то есть монтаж запорной арматуры трубопроводов производится при помощи резьбовых соединений;

Устройство с резьбовым способом соединения

• фланцевую. Устройства фиксируются на трубопровод при помощи фланцев;

Устройство, устанавливаемое при помощи фланцев

• приварную. Для монтажа приварной арматуры требуется сварочный аппарат.

Устройство, фиксируемое методом сварки

Замена арматуры трубопровода

Чтобы заменить арматуру на трубопроводе, необходимо произвести:

• демонтаж старого запорного устройства;
• установку нового элемента.

Процесс замены зависит от вида арматуры.

Как заменить резьбовую арматуру

Чтобы поменять арматуру с резьбовым соединением, потребуются:

• ключи соответствующего размера или разводной ключ;
• прокладки, которые в большинстве случаев поставляются в комплекте к устройству;
• материал для герметизации резьбы. Можно использовать обыкновенную льняную нить или ФУМ-ленту.

Снятие арматуры с трубопровода производится следующим способом:

1. в первую очередь необходимо перекрыть снабжение трубопровода. Если замена требуется на частной сети, то для отключения отдельного участка необходимо воспользоваться ближайшим исправным краном. Если требуется поменять устройство, установленное на общедомовой сети, то для отключения необходимо привлекать специалистов обслуживающей организации;
2. далее откручиваются все соединительные элементы. Если резьба не откручивается, то можно использовать, например, WD-40 (специальный состав для смазки резьбы).

Специальный состав, облегчающий откручивание резьбы

Далее производится монтаж запорной арматуры:

1. места, где располагается резьба, очищаются от ржавчины, накипи и иных загрязнителей. Если удалить налет водой не получается, то можно воспользоваться растворителями;
2. проверяется качество резьбы. На месте крепления арматуры не должно быть сколов, трещин и иных повреждений. При обнаружении повреждений резьба восстанавливается с помощью специальных инструментов;

Устранение повреждений на резьбе

1. производится сборка запорного устройства. На все стыки устанавливаются резиновые прокладки;
2. резьба герметизируется выбранным материалом;

Уплотнение резьбы ФУМ-лентой

1. арматура крепится на место.

Монтаж арматуры на отопительную систему

Процесс замены запорного крана с восстановлением поврежденной резьбы подробно представлен на видео.

Как заменить фланцевую арматуру

Фланцевая арматура крепится специальными элементами (фланцами), которые соединяются между собой болтами. Для замены устройства с фланцевым креплением необходимо:

1. удалить нерабочую арматуру. Для этого достаточно открутить фиксирующие болты с обеих сторон устройства;
2. очистить места крепления от загрязнений;
3. при необходимости выровнять поверхность фланцев абразивными материалами;
4. установить герметизирующие прокладки на фланцы, закрепленные к трубопроводу;
5. произвести крепление крана при помощи новых болтов.

Крепление фланцевого запорного устройства к трубопроводу

Чтобы самостоятельно поменять приварное запорное устройство, потребуются:

• болгарка;
• наждачная бумага;
• сварочный аппарат.

Работы выполняются по следующей схеме:

1. при помощи болгарки вырезается участок трубопровода, на котором установлен запорный кран;

Демонтаж приварного запорного устройства

1. концы труб зачищаются;
2. приваривается новое устройство для перекрытия трубопровода.

Установка приварного крана

Ремонт арматуры своими руками

Чтобы устройства служили более длительный период времени, необходимо периодически производить обслуживание и ремонт запорной арматуры.

Наиболее частыми причинами протечки являются:

• износ уплотнительных прокладок;
• недостаточная набивка сальника.

Для замены прокладок производятся следующие действия:

1. частичная разборка устройства. Разводным ключом снимается кран-букса, которая фиксирует шпиндель;
2. удалить изношенную прокладку. В некоторых устройствах прокладка крепится при помощи болта, а в других – просто накладывается на стержень;
3. установить новую прокладку и собрать кран;
4. проверить герметичность устройства.

Устранение протечки запорной арматуры

Ремонт запорной арматуры при необходимости уплотнения набивки сальника производится следующим способом:

1. перекрывается поток в трубопроводе;
2. откручивается накидная гайка. Чтобы правильно проделать операции и ослабить именно нужную гайку, надо зафиксировать шток в одном положении;
3. для снятия маховика и втулки сальника необходимо ослабить фиксирующий винт;
4. удаляется сальниковая набивка (если требуется полная замена материала) или дополняется нужное количество набивки (при небольшом износе);
5. арматура собирается в обратном порядке и проверяется устранение протечки.

Устранение протечки, вызванной недостаточной набивкой сальника

Все виды запорной арматуры взаимозаменяемы. Например, на место приварного крана можно установить резьбовой вентиль и так далее. Процесс установки нового запорного устройства производится по схемам, представленным в статье.

Ремонт запорной арматуры и санитарно-технических приборов | Школа ремонта

В процессе эксплуатации санитарно-технического оборудования периодически возникают поломки, которые можно самостоятельно устранить.

Ремонт кранов

• Основными поломками водопроводного крана является:
• — износ уплотнительной прокладки;
• — набивка сальника;
• — сработанность резьбы шпинделя.

Но есть одна деталь водопроводного крана, которая наиболее часто выходит из строя – прокладка. Она должна быть упругой, чтобы надежно запирать седло клапана, и в то же время эластичной и прочной.

В проточной воде очень часто присутствуют различные инородные тела, которые проникают между прокладкой и гнездом клапана. Это приводит к тому, что при слишком сильном закручивании крана очень легко испортить прокладку.

Так как прокладки изнашиваются довольно быстро, то конструкции клапанов, как правило, позволяют легко заменить их и надежно зафиксировать.

Прокладки, заводского изготовления, имеют стандартные размеры в зависимости от диаметра кранов определенного типа.

Для замены прокладки необходимо вывинтить головку крана в сборе, после чего снять с выступа шпинделя клапан вместе с изношенной прокладкой и установить новую прокладку.

Следует помнить и то, что перед ремонтом крана необходимо перекрыть подачу воды контрольным вентилем и открутить маховик.

Несколько сложнее заменить прокладку, закрепленную шайбой и гайкой, так как в результате коррозии металла гайка может срастись с железной шайбой и стальной резьбовой шпилькой.

Если это уже и произошло, то необходимо заменить шток и железную или латунную гайку стальной никелированной. Благодаря этому вы предотвратите образование ржавчины в дальнейшем.

Просачивающаяся по штоку вода свидетельствует о том, что плохое уплотнение сальника или недостаточная набивка. В данном случае обычно достаточно слегка затянуть накидную гайку, чтобы уплотнить набивку сальника. Также советуем прочитать — Установка сантехнических приборов.

Советуем просмотреть полезное видео под названием:

Капает кран что делать

Ремонт вентиля

1. Вентиль должен постоянно находиться в исправном состоянии, запираться герметично и надежно.
2. Особое внимание обратите на состояние прокладки вентиля, клапан которого не имеет заглубления, и ребро совсем не защищено от воздействия (давления) воды.

3. Прокладка крепится к клапану с помощью гайки и резьбовой шпильки, которая придает ей так необходимую жесткость.

Заготовка из технической резины (предварительно следует сделать прокол по центру будущей прокладки) поместите на шпильку клапана и закрепите (пример на рис. 120).

Рис. 120. Замена прокладки в вентиле:

а – перекрытие вентиля на трубопроводе; б – выворачивание части вентиля; в – замена резиновой прокладки;              г – намотка пряди уплотнения

Также следите за тем, чтобы сальник вентиля был плотно набит, чтобы вода не протекала по штокам. Если вы уже обнаружили течь, то необходимо предпринять те же меры, что и при ремонте крана.

При этом в первую очередь закручивается накидная гайка, это нужно для того чтобы поджать набивку. Если и это не помогло, то необходимо добавить набивку.

Для этого закручивается маховик до предела, открывается кран, который устанавливается после вентиля, и начинается набивка сальника.

Откручиваете накидную гайку, снимаете маховик (шток при этом должен быть неподвижным) и укладываете уплотнитель в зазор между самым корпусом и штоком. Для более качественной утрамбовки уплотнителя можете воспользоваться отверткой. (Также советуем прочитать — Заделка трещин и щелей в санитарно-технических устройствах.)

Ремонт смесителей

Смеситель – это своего рода сантехническое устройство, которое состоит из узлов, аналогичным рабочим узлам крана. Иными словами, это головка крана в сборе с маховиком и штоком, шпинделем и клапаном, а также седло клапана в корпусе смесителя.

Основное отличие крана и смесителя состоит в том, что головок в смесителе две, а в кране только одна. Следовательно, ремонтно-профилактические действия практически ничем не отличаются от ремонта и обслуживания крана (описанного выше).

Естественно для смесителей проводятся и свои специфические ремонтно-профилактические действия (например, устранение подтекания из-под накидной гайки поворотного излива или проблем с их фиксацией).

Благодаря тому, что большинство смесителей обладают несложными устройствами, нарушение в работе их узлов легко поддается ремонту. Образование течи возможно только по причине – нарушения целостности резинового уплотнителя (кольцевой прокладки) или же разжимного кольца. Также смотрите — Устройства для подачи воды.

Для устранения какой ни будь поломки сначала необходимо отвинтить накидную гайку, затем провести визуальный контроль узла, после чего можно уже определить характер неисправности.

Если при осмотре обнаружилось, что просто вышел из строя кольцевой уплотнитель, то его вполне возможно заменить – подмотав несколько витков уплотнительного материала (например, МФУ ленты) в кольцевую канавку.

Если уплотнитель заводского производства пришел в негодность, то его можно сделать самостоятельно, например, вырезать из резиновой трубки необходимого диаметра.

• Разжимное заводское пластмассовое кольцо также можно заменить самодельным, из медной проволоки — работать оно будет нисколько не хуже, чем заводское, и надежно будет фиксировать трубку излива в месте крепления.
• Для того чтобы проверить в коком состоянии прокладки, необходимо разобрать практически весь смеситель, и если уплотнители пришли в негодность, их следует заменить новыми.
• Точность притирки пробки к гнезду можете проверить следующим образом.
•  — отвинтите накидную гайку;
•  — снимите рукоятку;
•  — вместе со шпинделем выньте пробку из гнезда;
•  — вытрите насухо;
•  — и нанесите с помощью мела несколько полос в продольном направлении.

Далее установите пробку на место и, не собирая полностью смеситель, рукояткой проверните пробку несколько раз в разные стороны. Затем снова нужно вынуть пробку из гнезда и проверить состояние предварительно нанесенных меловых полос.

Если вы увидели, что меловые линии неравномерно стерты, то внутри пробки имеется грубая притирка или есть задиры на поверхностях. Для удаления этих дефектов, следует притереть пробку по месту. Например, для грубой притирки вам понадобится мелкозернистая наждачная бумага, а доводка гнезда и пробки выполняется с помощью абразивной пасты ГОИ.

Оберните пробку наждачной бумагой и вставьте на место, после чего выполните притирание.  Закончив притирать гнездо, ту же операцию повторите только уже с использованием пасты ГОИ.

Как только закончите чистовую притирку, опять же достаньте пробку, нанесите на нее мелом несколько продольных линий и проверьте притирку снова. Меловые линии должны быть равномерно стерты. Советуем прочитать — Водоразборная и запорная арматура: краны, смесители и вентили.

Также просмотрите видео под названием:

Как отремонтировать смеситель