Kaip veikia vamzdžių pleštriklis, plečiantis vamzdžius?

Kas yra vamzdžių pleštelėjimo įrenginys ir kaip jis integruojamas į vamzdynų infrastruktūrą?

Vamzdžių plėtintuvai yra specialieji įrankiai, skirti vamzdžiams ir vamzdžiams padidinti dydį, kad jie būtų glaudžiai pritvirtinti, kad vamzdynų sistemoje nebūtų nutekėjimo. Tai ne paprasti lankstymosi įrankiai, kaip daugelis žmonių galvoja. Naujesni modeliai veikia kontroliuojant slėgį hidraulikoje ar mechanikoje, o tai keičia vamzdžio išvaizdą iš vidaus, o kartu išlaiko jį pakankamai tvirtą bet kokiam darbui. Statybos ir techninės priežiūros darbuotojai visada pasitiki šia technika, kai turi pagaminti specialius detalus, taisyti sulaužytas dalis ar iš naujo surinkti daiktus po avarijos. Tiksliai matuoti labai svarbu, nes jei kažkas netiks, tai gali sukelti rimtų problemų, ypač dideliuose projektuose, kuriuose šimtai jungčių yra svarbūs bendram saugumui.

Elektrinėse įrenginiuose ekspanderiai užtikrina bevarius kondensatoriaus vamzdelių sujungimus su šilumokaičiais, kaip pabrėžta 2024 metų pramonės mašinų ataskaitoje. Atitinkant ASME B31.3 standartus dėl slėgio vamzdynų, šie įrankiai sumažina montavimo laiką iki 40 % lyginant su tradiciniais suvirinimo metodais.

Ekspanderių pagrindinės taikymo sritys naftos, dujų ir oro kondicionavimo sistemose

Ekspanderiai atlieka gyvybiškai svarbias funkcijas visose pramonės šakose:

• Nafta ir dujos : Sukuriant slėgiui atsparius sujungimus jūros gręžimo stygose ir perdirbimo įmonių šilumokaičiuose
• HVAC : Keičiant varinių vamzdžių matmenis šaldiklio linijose komercinėse aušinimo sistemose
• Gaminiama : Surinkdami katilų komponentus ir hidraulines sistemas, reikalaujančias jungčių be jokių nuokrypių

Duoties vamzdynų techninės priežiūros metu ekspanderiai leidžia atlikti remontą vietoje, plečiant keitimui skirtas apvalkales per susidėvėjusias dalis, todėl nereikia brangių sustojimų. Pažangūs modeliai dabar integruoja IoT jutiklius, kad stebėtų jėgos pasiskirstymą veikimo metu, užtikrindami atitiktį API 5CT korpuso specifikacijoms.

Vamzdžių išsiplečimo mokslas: šiluminės ir mechaninės apkrovos

Šiluminis išsiplečimas ir mechaninė įtampa vamzdynuose

Kai temperatūra kyla ir krenta, vamzdžiai natūraliai taip pat keičia savo dydį. Pagal RedLineIPS tyrimus, anglinis plienas plečiasi apie 0,0000065 colio viename coliui kiekvienam Farenheito laipsniui. Pagalvokite, kas vyksta karštose aplinkose, kurias matome naftos ir dujų operacijose. Tipiškas 100 pėdų ilgio vamzdis gali ištįsti beveik vienu coliu, kai temperatūra pakyla 150 Farenheito laipsnių. Visa ši plėtra ir susitraukimas sukelia didelę apkrovą tvirtinimo elementams, atramoms ir sujungimo taškams palei liniją. Rezultatas? Nesusivienodinę sekcijos, išlinkę segmentai ar net įtrūkimai dėl kartotinio ilgalaikio poveikio. O dalykai darosi dar blogesni, kai atsiranda kitos mechaninės jėgos. Slėgio šuoliai veikimo metu, derinami su pastoviais virpesiais nuo tekėjančių medžiagų, sukuria papildomų problemų. Šios problemos ypač rimtos vamzdžiams, pernešantiems suspaustus dujinius ar greitai judančius skysčius, kur maži silpnumai, jei tinkamai nevaldomi, gali greitai virsti dideliais gedimais.

Kaip išplėtimo įrenginys sumažina deformacijos riziką aukšto slėgio aplinkose

Vamzdžių išplėtimo įrenginiai kovoja su deformacija, plisti slėgį per vamzdžio sienas išplėtimo metu. Dirbant su aukštu slėgiu, šie įrankiai padeda išlaikyti vienodą sienelių storį visame vamzdyje, kas ypač svarbu, kai skirtingos vamzdžių dalys dėl temperatūros pokyčių išsiplečia skirtingais greičiais. Kai kurios naujesnės modelių versijos aprūpintos jutikliais, kurie stebi slėgį realiu laiku, leidžiantys automatiškai reguliuoti, kiek išplečiamas vamzdis. Tai padeda išvengti problemų, tokių kaip ovalios formos vamzdžiai ar vietos, kur metalas tampa per plonas. Tyrimai, susiję su šiluminio išsiplėtimo valdymu, rodo, kad tinkamai nustatytos išplėtimo mašinos gali sumažinti sugedusių jungčių skaičių apie 60 % tiekiamuose vamzdynuose, kurių slėgis viršija 1 000 svarų kvadratiniam colyje.

Hidraulinių vamzdžių išplėtimo mašinų veikimo principas

Pagrindinė hidraulinės vamzdžių išplėtimo mašinos veikimo principo mechanika

Hidrauliniai vamzdžių plešteliai veikia taikant sukimo momentą ir slėgį palei vamzdžio ašį. Kai įrankis sukasi vamzdyje pagal laikrodžio rodyklę, svarbi yra taip pat jo forma. Priekinė dalis siauresnė, o galinė palaipsniui plėtėja, dėl ko metalas išsiplėsdamas juda gilyn į vamzdį. Šis išsiplečiamasis veiksmas priverčia vamzdį prispausti prie to, kuo jis sumontuotas, užtikrindamas tvirtus ryšius, kurie ilgą laiką išlaiko savo stiprumą. Remiantis įvairių lauko tyrimų duomenimis, šios hidraulinės metodikos faktiškai sumažina sienelių storio mažėjimą apie 15–20 procentų, palyginti su senesniais rankiniais įrankiais.

Slėgio dinamika ir jėgos pasiskirstymas pleštimos bloke

Hidraulinės sistemos paskirsto jėgą per skysčio slėgį, leidžiančią tiksliai valdyti išplėtimo greitį. Tarp siurblio slėgio (paprastai 700–10 000 psi) ir radialinio poslinkio egzistuoja logaritminė kreivė – maži slėgio padidėjimai pradžioje sukelia reikšmingą išplėtimą, tuo tarpu didesnis slėgis tobulina matmenų tikslumą. Jėgos paskirstymas vyksta per tris pagrindines zonas:

Jėgos zona	Funkcija	Optimalus slėgio diapazonas
Pradžia	Lūžio trintis	700–1 200 psi
Plėtra	Plastinė deformacija	2 500–4 000 psi
Kalibravimas	Galutinis formavimas	1 000–1 800 psi

Tarpinės ir valdymo mechanizmai hidraulinės vamzdžių pleštuvės veikimo metu

Šiuolaikinės pleštelės įtraukia uždarosios kilpos atvirkštinio ryšio sistemas, kurių skyra siekia iki 0,001 colių (25,4 μm). Slėgio išleidimo vožtuvai automatiškai įsijungia, kai jutikliai aptinka medžiagos deformacijos ribas, neleisdami pernelyg didelio išplėtimo. Dvigubas tarpinės tipas apima pirmines elastingas tarpines judančiam skysčiui kontroliuoti ir antrines metalo į metalą tarpines konstrukciniam vientisumui užtikrinti maksimalaus slėgio sąlygomis.

Palyginimas su mechaniniu išsiplėtimu: efektyvumo ir tikslumo rodikliai

Hidrauliniai metodai yra 40% greitesni už mechaninį valcavimą, išlaikydami ±0,002′′ nuokrypių, būtinų ASME B31.3 proceso vamzdynų atitikčiai. Energijos vartojimo efektyvumo rodikliai rodo geresnį veiksmingumą:

Metrinė	Hidraulinis	Mechaninis
Stiprumas	±1.5%	±8%
Įrankio dėvėjimo lygis	0,03 mm/100 ciklų	0,12 mm/100 ciklų
Ciklo laikas	1290 sekundžių	45240 sekundžių

Ši tikslumas atsiranda dėl tiesioginės hidraulinio slėgio kontrolės, išvengiant mechaninių sistemų momentų perdavimo nuostolių.

Skirsnio per žingsnį vamzdžių plėtojimo procesas ir kokybės užtikrinimas

Išankstinės plėtros paruošimas: kalibravimas ir įrankių nustatymas

Tinkamas kalibravimas užtikrina ±0,1 mm matmeninį tikslumą. Technikai patikrina hidraulines slėgio nuostatas naudodami lazerio vedimo lygiavimo priemones ir parenka mandrelius pagal medžiagų suderinamumo matricą – nerūdijančiam plienui reikia 15–20 % didesnės plėtros jėgos nei varui, kaip nurodyta ASME B31.3 standarte.

Vamzdžių plėtros proceso ir mechanizmo vykdymo fazė

Hidraulinės plėtros seka susideda iš penkių kritinių etapų:

1. Radialinis pozicionavimas plėtimo galvutės naudojant centruojančias kūgines detalės
2. Palaipsniui didinamas slėgis iki 750–900 PSI valdomam deformavimui
3. Išlaikymo fazė maksimalaus slėgio išlaikymas 8–12 sekundžių
4. Tikrojo laiko stebėsena naudojant deformacijos matavimo daviklio atvirkštinio ryšio kilpas
5. Kontroliuojamas susitraukimas kad būtų išvengta ovalumo defektų

Šiuolaikinės sistemos pasiekia 98 % pirmojo praleidimo išeigą dėka automatinio slėgio sekos valdymo.

Patikra po išplėtimo ir kokybės užtikrinimo patikros

Trys patvirtinimo metodai patvirtina sujungimo vientisumą:

• Ultragarsinis storio testavimas (UTT) tikrina sienelės vientisumą
• Helių nutekėjimo aptikimas nustato mikroįtrūkimus 0,001 mbar·L/s jautrumu
• Dažiklio skvarbos analizė tirti paviršiaus įtempių modelius

Pramonės duomenys rodo 98 % sujungimų vientisumo lygį sistemose, naudojančiose ASME B31.3 atitinkančias procedūras, mažinant vamzdynų gedimų riziką 63 % lyginant su rankiniais metodais (Naftos įrangos institutas, 2023 m.)

Inovacijos ir geriausios praktikos plečiamųjų technologijose

Šiuolaikinės plečiamosios sistemos integruoja gaminiai su inteligentiniais jutikliais kad būtų galima stebėti slėgį, temperatūrą ir deformacijos greitį veikimo metu. Šie jutikliai leidžia atlikti realaus laiko koregavimus, sumažinant vamzdyno gedimo riziką iki 30 % lyginant su tradicinėmis sistemomis ( Pramoninio aprangos žurnalas , 2023 m.).

Išmanieji jutikliai ir realaus laiko stebėjimas naujos kartos plečiamosiose sistemose

Pažangūs jutiklių masyvai, įtaisyti į plečiamosios sistemos vienetus, nuolat stebi apkrovos pasiskirstymą per vamzdžių jungtis. Toks duomenimis paremtas požiūris leidžia operatoriams palaikyti optimalias plėtimosi jėgas, ypač aukštos vibracijos aplinkose, pvz., jūros naftos gręžimo platformose.

Integracija su IoT platformomis numatytojo техninių patikrinimų tikslais

Debesiją jungiamos plečiamosios sistemos siunčia našumo rodiklius į prognozuojančius algoritmus, kurie nustato dėvėjimosi modelius dar nepasiekus kritinių gedimų. 2022 m. tyrimas, atliktas Vamzdynų sistemų instituto parodė, kad IoT įgalios sistemos sumažino nenueplanuotą prastovą 42 % anksčiau aptikus guolių nusidėvėjimą.

Tinkamo ekspanderio parinkimas pagal medžiagą ir slėgio reikalavimus

Gamintojas	Priežiūros produktuose	Tipiškas diapazonas
Materialinis suderinamumas	Plėtimo jėgos ribos nerūdijančiajam plienui ir angliniam plienui	50–300 MPa
Slėgio talpa	Dinaminis vertinimas hidrauliniams ir mechaniniams sistemoms	2 000–15 000 PSI
Temperatūros tolerancija	Gofruotės medžiagos parinkimas temperatūrų diapazonui nuo -40 °C iki 540 °C	Atitinka ASME B31.3 standartą

Ekspanderių vienetų profilaktinio techninio aptarnavimo grafikų kūrimas

Vedantys gamintojai rekomenduoja kasmetines tepimo procedūras du kartus per metus ir kas ketvirtį atliekamus dėvėjimosi patikrinimus hidrauliniams komponentams. Taikant ISO 55000 turtų valdymo standartus, pavyko pailginti techninio aptarnavimo intervalus 18 mėnesių bėgyje, išlaikant 99 % operacinę pasiruošimą Techninės priežiūros ataskaita , 2023 m.).

Dažniausiai užduodami klausimai

Kam naudojami vamzdžių plečiamieji įrenginiai?

Vamzdžių plečiamieji įrenginiai naudojami vamzdžių ir žarnų dydžiui padidinti, užtikrinant sandarų prisijungimą ir neleidžiant nutekėjimui vamzdyno sistemose.

Kuo hidrauliniai vamzdžių plečiamieji įrenginiai skiriasi nuo mechaninių?

Hidrauliniai vamzdžių plečiamieji įrenginiai taiko sukimo jėgą ir slėgį, leidžiantys tiksliai kontroliuoti procesą ir sumažinti sienelių storio mažėjimą, tuo tarpu mechaniniai plečiamieji įrenginiai remiasi riedėjimu, kuris gali būti mažiau efektyvus ir tikslus.

Kurios pramonės šakos naudojasi vamzdžių plečiamaisiais įrenginiais?

Naftos ir dujų, vėdinimo bei gamybos pramonės šakos naudojasi vamzdžių plečiamaisiais įrenginiais, kad sukurtų slėgiui atsparius sujungimus ir keistų žarnų matmenis.

Kaip protingi jutikliai pagerina vamzdžių plečiamųjų įrenginių veikimą?

Protingi jutikliai stebi apkrovos pasiskirstymą ir leidžia atlikti realaus laiko koregavimus, sumažindami vamzdyno gedimo riziką ir gerindami eksploatacijos efektyvumą.