Особенности проведения замены гидравлических испытаний тепловых сетей методами неразрушающего контроля

По окончании отопительного сезона в течение двух недель весной и одной недели осенью, непосредственно перед началом отопительного сезона, тепловые сети г. Ульяновска, присоединенные к централизованным источникам теплоснабжения, подвергаются единым гидравлическим испытаниям по согласованному с муниципальным образованием графику. Целью проведения таких испытаний является выявления дефектов и последующее их устранение.

Общая протяженность тепловых сетей «ТУТС в г. Ульяновске» УФ ОАО «ВоТГК» составляет более 312 тыс. п. м трубопроводов тепловых сетей, в том числе около 207 тыс. п. м магистральных со средним диаметром Ду 646 мм и около 105 тыс. п. м квартальных сетей со средним диаметром Ду 126 мм. Кроме того, на балансе предприятия находятся 5 насосных станций с общей установленной электрической мощностью 7,2 МВт, из которых четыре являются «повысительными» и предназначены для повышения давления в подающих трубопроводах г. Ульяновска.

Традиционно гидравлические испытания в «ТУТС в г. Ульяновске» УФ ОАО «ВоТГК» проводятся по утверждаемой программе. В ней предусмотрены условия и порядок проведения испытаний по участкам тепловой сети, контрольные точки, указывается пробное давление, составляющее 1,6 МПа (16 кгс/см2), на которое испытываются трубопроводы и оборудование тепловых сетей. Испытания трубопроводов тепловых сетей, обслуживаемых центральным эксплуатационным районом, проводятся оборудованием насосных станций раздельно по восьми участкам, а трубопроводов, обслуживаемых засвияжским и заволжским эксплуатационными районами, по восьми и четырем режимам оборудованием Ульяновской ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 соответственно.

В результате гидравлических испытаний тепловых сетей выявляется большое количество порывов, основная доля которых приходится на весенние испытания. Несмотря на растущий год от года объем работ по капитальному ремонту, техническому перевооружению и реконструкции тепловых сетей динамика роста повреждаемости трубопроводов тепловых сетей сохраняется (табл. 1). Однако масса повреждений, выявляемых в процессе опрессовок, не позволяет исключить возникновения инцидентов и аварийных ситуаций на трубопроводах и оборудовании тепловых сетей в отопительный сезон, мало того, в последние годы наметился рост повреждений в зимний период. Так, если в 2009;2010 гг. на тепловых сетях было выявлено одно повреждение, то по результатам отопительного сезона 2011;2012 гг. их было 18, а в отопительном сезоне 2012;2013 гг. 12 повреждений.

Таблица 1. Количество повреждений на трубопроводах тепловых сетей «ТКТС в г. Ульяновске» Ульяновского филиала ОАО «ВоТГК».

Возникает вопрос, а нужны ли гидравлические испытания, если они не позволяют исключить повреждения в отопительный сезон?

Согласно действующих нормативно-технических документов организации, эксплуатирующие тепловые сети, должны подвергать гидравлическому испытанию с целью проверки прочности и плотности все трубопроводы и их элементы, а также все сварные и другие соединения. Однако их гидравлическое испытание не является обязательным, если они подвергались 100% контролю ультразвуком или иным равноценным методом неразрушающей дефектоскопии. Таким образом, для трубопроводов, транспортирующих водяной пар с рабочим давлением более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) или горячую воду с температурой выше 115С, отсутствуют требования по процедуре обязательных ежегодных испытаний.

В процессе эксплуатации все тепловые сети должны подвергаться испытаниям на прочность и плотность для выявления дефектов не позже, чем через две недели после окончания отопительного сезона. Требования, выполнение которых обязательно при проведении испытании на прочность и плотность:

¦ минимальная величина пробного давления при гидравлическом испытании составляет 1,25 рабочего давления, но не менее 0,2 МПа (2 кгс/см2);

¦ температура воды должна быть не ниже 5С и не выше 40С;

¦ испытательное давление должно быть выдержано не менее 10 мин. и затем снижено до рабочего;

¦ при рабочем давлении проводится тщательный осмотр трубопроводов по всей их длине.

Таким образом, гидравлическим испытаниям должны подвергаться все водяные тепловые сети, включая насосные станции.

Остается только определиться, какими нормативными документами руководствоваться, и в каких «удобных» случаях?

Положительный эффект проведения централизованных гидравлических испытаний от тепловых источников неоспорим, но выявление дефектных (изношенных) участков с последующим ремонтом, ликвидация порывов и их последствий требует значительных дополнительных трудовых и материальных затрат, не всегда оправданных.

При проведении опрессовок тепловых сетей стрессовому воздействию избыточным давлением подвергаются все без исключения трубопроводы и оборудование, в том числе и относительно новые (от 1 до 10 лет эксплуатации) участки тепловых сетей. Переложенные в результате капитального ремонта тепловые сети в предыдущие годы, совместно с участками, отслужившими нормативный срок эксплуатации (25 лет и более), проходят единые гидравлические испытания без градации трубопроводов по времени эксплуатации, т. е. используется единый подход к новым и старым трубопроводам.

Ранее отмечалось, что пробное давление для п Ульяновска на протяжении нескольких лет остается неизменным и составляет 1,6 МПа (16 кгс/см2). Однако известно, что для выявления дефектов требуется гораздо большее давление. Так, на участках тепловой сети с толщиной стенки до 1 мм потребуется давление 2,5−3,0 МПа (25−30 кгс/см2), малые диаметры труб требуют значительно большего давления.

В целом ежегодные испытания сопровождаются множеством отключений, массовыми жалобами потребителей на низкое качество горячего водоснабжения при прекращении и возобновлении подачи воды, как следствие, отказ от оплаты, судебные иски, штрафы и т. д., не на последнем месте финансовые и имиджевые факторы.

В силу всех положительных факторов невозможен полный отказ от традиционных гидравлических испытаний, однако быстрое развитие современных методов диагностики с большим спектром высокотехнологичного диагностического оборудования требует внимания и проведения анализа по их применимости в тепловых сетях.

К наиболее распространенным методам неразрушающего контроля трубопроводов тепловых сетей относятся метод акустической эмиссии, маршрутная тепловизионная аэрофотосъемка, площадная тепловизионная аэрофотосъемка, метод внутритрубной диагностики. На рис. 1 представлены примеры осуществления диагностики трубопроводов.

Рис. 1. Примеры осуществления диагностики трубопроводов тепловых сетей с применением методов внутритрубной диагностики и тепловизионной аэрофотосъемки

Кроме использования методов неразрушающего контроля, все большее применение находят передвижные опрессовочные машины различных модификаций. На рис. 2 представлен внешний вид одной из таких установок и в табл. 2 приведены ее технические характеристики.

Рис. 2. Внешний вид опрессовочной установки ДНУ-180/212.

Таблица 2. Технические характеристики передвижной установки ЖНУ-180/212.

Перспективность использования методов неразрушающего контроля, совместно с применением передвижных опрессовочных установок очевидна. Сегодня в «ТУТС в г. Ульяновске» Ульяновского филиала ОАО «ВоТГК» начата работа по созданию диагностической службы. Приобретена мобильная лаборатория на базе автомобиля «Газель» в комплекте с диагностическим оборудованием: ультразвуковым толщиномером; корреляционным течеискателем; тепловизором; ультразвуковым расходомером и др. В текущем году планируется приобретение передвижных опрессовочных насосных установок. Они позволят осуществлять гидравлические испытания локальных участков тепловой сети, преимущественно квартальных трубопроводов небольшого диаметра, а также участков после перекладки трубопроводов в рамках программы капитального ремонта.

Многолетний опыт эксплуатации передвижных опрессовочных установок подтвердил их эффективность и надежность при испытании небольших участков тепловых сетей. Использование таких установок позволяет более качественно проводить гидравлические испытания за счет уменьшения протяженности испытываемых участков. Их применение на участках, которые вызывают наибольшее опасение с точки зрения надежности, и на участках, замененных в результате ремонтной программы, позволит не отключать смежные участки тепловых сетей для подачи ГВС потребителей.

Отметим недостатки локальных гидравлических испытаний: большой объем подготовительных работ (врезки патрубков, установка запорной арматуры); неприменимость на участках магистральных трубопроводов тепловых сетей, ввиду ограниченной производительности насоса; большая трудоемкость при производстве подготовительных работ, а именно отключение участков для опрессовки, присоединение и отсоединение всасывающих и напорных рукавов. Главным же недостатком опрессовок с применением передвижных опрессовочных установок является необходимость расхолаживания (остывания) тепловых сетей, которое в условиях отсутствия циркуляции может достигать 1−2 дней, тогда как централизованное остывание тепловых сетей с осуществлением подпитки тепловой сети не превышает 8−10 часов.

Выводы.

• 1. Гидравлическим испытаниям после окончания отопительного сезона должны подвергаться тепловые сети, с целью выявления дефектов и последующим их устранением.
• 2. Невозможен полный отказ от традиционных централизованных гидравлических испытаний на магистральных трубопроводах большого диаметра, отходящих от тепловых электростанций, ввиду необходимости применения станционного насосного оборудования с достаточной производительностью и напором и отключения участков для расхолаживания тепловой сети. трубопровод тепловой опрессовка насосный
• 3. Необходима замена централизованных гидравлических испытаний методами неразрушающего контроля и локальными опрессовками участков тепловой сети с применением стационарных и передвижных насосных станций. Особенно замена актуальна на участках: отслуживших нормативный срок службы (более 25 лет); периодически подтапливаемых грунтовыми водами; подверженных внутренней и наружной коррозии в процессе эксплуатации, в том числе квартальных трубопроводов тепловой сети диаметром до Ду 200 мм.
• 4. Целесообразно исключить проведение ежегодных централизованных испытаний на прочность и плотность участков тепловой сети, подвергавшихся по окончанию монтажа 100% контролю ультразвуком или иными равноценными методами.