При проведении капитальных ремонтов на предприятиях химической и нефтехимической отраслей требуется контролировать и при необходимости ремонтировать фланцевые соединения оборудования, трубопроводов, трубопроводной арматуры. На каждой технологической установке имеются тысячи разъемных соединений, различающихся по диаметру, исполнению, типам уплотнения.
Общеизвестная конструкция фланцевого соединения отвечает шаблонному мышлению человека. Симметрия фланцев создает иллюзию их надежности и прочности, однако такие соединения не всегда герметичны. Обслуживание, демонтаж, ремонт, зачистка уплотнительных поверхностей, монтаж фланцевых соединений на высокие рабочие параметры очень трудоемки, требуют значительных материальных и человеческих ресурсов. Порой их предпочитают вообще не трогать, оставляя без контроля уплотнительные поверхности и крепежные детали, что чревато серьезными последствиями.
Проводя супервайзинг фланцевых соединений в течение нескольких лет, специалисты института пришли к выводу, что перспективной является постепенная замена традиционных фланцевых соединений на бугельные, разработку, исследования, стандартизацию и мелкосерийное производство которых длительное время ведет институт. Результаты исследований и испытаний показывают, что данный вид разъемных соединений в нашей стране недооценен. Те, кто обладает техническим чутьем, интуицией, уже проявили интерес и начали использовать в проблемных местах технологических линий бугельные соединения вместо фланцевых.
Бугельные соединения (рис. 1) предназначены для обеспечения надежной герметизации разъемных соединений сосудов, аппаратов, трубопроводов и трубопроводной арматуры, работающих под давлением. Они являются альтернативой фланцевым и используются в химической, нефтехимической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, в строительстве и на транспорте.
Одно из возможных применений бугельных соединений — это трубопроводная арматура. Выполнение трубопроводной арматуры с бугельными соединениями для изготовления корпуса с уплотнительным седлом позволит снизить трудоемкость ремонта седла в процессе эксплуатации.
Рассмотрим трубопроводную арматуру с бугельными соединениями с точки зрения инновационного процесса, то есть последовательного превращения идеи в новое изделие. Первая стадия процесса включает в себя научные исследования и конструкторские разработки, вторая представляет собой жизненный цикл инновационного изделия.
АО «ИркутскНИИхиммаш» с 1999 года проводит научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по бугельным соединениям [2, 3], трубопроводной арматуре высокого давления и организации их изготовления на собственных производственных мощностях. Проверена техническая осуществимость идеи, проанализированы потребности рынка, а также потенциальные возможности по разработке и производству новых изделий.
В период научных исследований бугельных соединений институтом разработана нормативно-техническая документация [4-8]. В настоящее время разработан проект межгосударственного стандарта ГОСТ «Арматура трубопроводная. Разъемные бугельные соединения. Расчет на прочность и герметичность» в рамках Межгосударственного технического комитета № 259 «Трубопроводная арматура и сильфоны».
По инженерной методике проведены прочностные расчеты деталей бугельных соединений, подтвержденные экспериментальными исследованиями бугельных соединений различных конструкций (рис. 3).
Опытно-конструкторские работы позволили применить результаты прикладных исследований для создания образцов новых изделий и завершить стадию научных исследований, обеспечив переход от экспериментального производства и стендовых испытаний к мелкосерийному производству.
Основные результаты опытно-конструкторских работ: опытные образцы, техническая документация (ТУ, РЭ, паспорта), промышленная апробация.
Специалисты института разработали и организовали производство различных конструкций бугельных соединений, которые могут применяться практически на всех разъемах для вышеназванных рабочих параметров (диаметр, давление, температура, среда), в том числе для присоединения трубопроводной арматуры.
При разработке и производстве трубопроводной арматуры высокого давления DN 32…250 для особых условий эксплуатации (агрессивные среды, давление 10…32 МПа и выше, температура среды –60…400°С) были исследованы разъемные соединения арматуры с целью выбора конструкции, размеров и геометрии деталей, их материального исполнения (рис. 4).
В результате предложены бугельные соединения, которые в трубопроводной арматуре удобны, в частности, при выполнении ремонта (рис. 5).
По запросам заказчиков АО «ИркутскНИИхиммаш» разрабатывает и изготавливает бугельные соединения различных конструкций (рис. 6) и трубопроводную арматуру на разные параметры и среды, организует поставку, сборку, авторский надзор при внедрении и эксплуатации. Возможна бесплатная презентация и апробация (опытно-промышленная эксплуатация) продукции у потенциального заказчика.
Начиная с 2002 года, бугельные соединения различных конструкций применяют в технологическом оборудовании и трубопроводах АО «Ангарская нефтехимическая компания (г. Ангарск), ОАО «Красный пролетарий» (г. Стерлитамак), ОАО АК «Транснефть», ООО «НПО «ВЕРТЕКС» (г. Краснодар), Института катализа СО РАН (г. Новосибирск), Технологического центра КФУ (г. Казань). Результаты НИР и ОКР по бугельным соединениям являются объектом защиты интеллектуальной собственности в виде патентов и полезных моделей. В настоящее время по разработкам института действуют 8 патентов по бугельным соединениям [9].
Практическая реализация результатов инновационного процесса осуществляется на рыночной стадии, которая включает следующие этапы:
• получение декларации на изделие;
• организация производства;
• продвижение продукции на рынок.
Декларация соответствия требованиям технических регламентов Таможенного союза — это документ, подтверждающий, что продукция, выпускаемая в обращение на территории России, Белоруссии, Казахстана, Киргизии и Армении, отвечает требованиям нормативных документов, установленным в рамках государств-союзников. Институт получил целый ряд деклараций соответствия требованиям ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования».
АО «ИркутскНИИхиммаш» реализовал 5 инновационных проектов по трубопроводной арматуре и бугельным соединениям:
1. Трубопроводная арматура высокого давления DN 6...32 при номинальном давлении PN 320 и температурах от –60 до 600°С с ручным и дистанционным управлением для технологических трубопроводов.
2. Клапаны угловые запорные DN 10, 25, 32, 40 PN 320 — для Уральского компрессорного завода (г. Екатеринбург).
3. Клапаны угловые запорные DN 6, 10, 15, 25 PN 320 — для АО «АНХК».
4. Бугельные разъемные соединения для герметичного соединения элементов трубопроводов DN 80, 150, 200 при номинальных давлениях PN 60, 80, 100 и температурах от –60 до 100°С.
5. Бугельные разъемные соединения DN 20…400 при номинальных давлениях PN 1,4…20 и температурах от –60 до 800°С по теме «Разработка проектной и конструкторской документации для создания пилотной установки риформинга в движущем слое» для Института катализа СО РАН (г. Новосибирск).
Инновационные проекты, разработанные специалистами института, востребованы отечественной промышленностью в рамках импортозамещения и учитывают требования как заказчиков, так и действующей нормативно-технической документации.
Инновационный процесс разработки трубопроводной арматуры с бугельными соединениями подошел к практической реализации, и в настоящее время завершена конструктивная проработка проходного и углового клапанов с бугельными соединениями, готовятся к изготовлению их модели, с которыми будут проведены комплексные испытания, в том числе в реальных условиях. После завершения процесса испытаний институт будет производить арматуру высокого давления с бугельными соединениями.
Таким образом, в 2017 г. инновационные изделия АО «ИркутскНИИхиммаш» — трубопроводная арматура высокого давления различных типоразмеров с бугельными соединениями — готовы к завершающему этапу жизненного цикла: серийному производству.
АО «ИркутскНИИхиммаш» приглашает к сотрудничеству заинтересованных лиц по продвижению на рынок своей продукции, а также рассмотрит варианты взаимодействия (кооперации) по расширению производственных мощностей, включая предложения потенциальных инвесторов по реализации инновационных проектов освоения производства высокотехнологичной машиностроительной продукции.
Предлагаем главным механикам предприятий химической, нефтехимической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности оценить на деле преимущества бугельных соединений и начать их использование с наиболее проблемных участков технологических линий.
Список использованных источников:
1. ГОСТ Р 55429–2013. Соединения бугельные разъемные. Конструкция, размеры и общие технические требования.
2. Отчет о НИР. Экспериментальные исследования работоспособности бугельных соединений штуцеров нижней крышки теплообменника зав. № 618/84 с трубопроводом на химическом заводе ОАО «АНХК». Этап 1. Разработка методики экспериментальных исследований. Науч. рук. Погодин В.К. ИркутскНИИхиммаш. — 2001. – 21 с.
3. Отчет о НИР. Экспериментальные исследования работоспособности бугельных соединений штуцеров нижней крышки теплообменника зав. №618/84 с трубопроводом на химическом заводе ОАО «АНХК». Этап 2. Экспериментальные исследования работоспособности бугельных соединений штуцеров нижней крышки теплообменника с трубопроводом. Науч. рук. Погодин В.К. ИркутскНИИхиммаш. — 2002. — 96 с.
4. РД 0154-04–2000. Бугельные соединения сосудов и трубопроводов на давление до 250 МПа (2500 кгс/см2). Методика расчета на прочность и плотность. ОАО «ИркутскНИИхиммаш». — 39 с.
5. РД 0154-21–2006. Бугельные разъемные соединения. Типы и конструкции. Технические требования. ОАО «ИркутскНИИхиммаш». — 38 с. 6. ТУ 3647-010-00220227–2005. Бугельные соединения.
7. ТУ 3647-014-00220227–2007. Бугельные соединения. Ремонт деталей.
8. ТУ 3647-020-00220227–2008. Бугельные соединения на давление до 16 МПа (до 160 кгс/см2).
9. Погодин В. К., Хабуев В. О., Кузнецов К. А., Михайлюк Э. А., Балакирев В. А., Фесюк Е. В., Сулейманов Р. Ш. Разъемное соединение, патент на полезную модель № 88096, Бюл. изобретений № 30, 27.10.2009.
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя» № 6 (41) 2017
