Nyomás alatti gázvezetékek javítása üvegszál erõsítéses telítetlen poliésztergyantával*

Mûszaki fejlesztések

Nyomás alatti gázvezetékek javítása üvegszál erõsítéses telítetlen poliésztergyantával* In Memoriam dr. Vöõ Endre KAJTÁR VILMOS** MAROS JÓZSEF** DR. SZILÁGYI ÁRPÁD** KOLLÁR GYÖRGY*** DR. GARA PÉTER*** 1. Bevezetés A különféle fluid állapotú nyersanyagok, mint pl. a földgáz vagy a kõolaj nagy távolságra, nagy tömegben történõ szállításának leggazdaságosabb módja a csõvezeték (rendszer). Az ilyen célokra szolgáló vezetékek anyaga a leggyakrabban acél. Ezeket az acél csöveket (a leggondosabb korrózióvédelmi rendszerek alkalmazása esetén is) a környezeti hatások folyamatosan támadják és állagukat rongálják. Éppen ezért a korróziós károk helyreállítására kidolgozott eljárások költséghatékonyságának javítása elsõrendû gazdasági érdek. Magyarországon a kõolaj, illetve a földgáz szállítására kiépített ún. távvezetéki hálózat hossza meghaladja az 1000 km-t. Ez a vezetékhálózat gyakorlatilag a teljes hosszában „természeti” körülmények között, a szabadban − jórészt a terepszint alatt, földtakarásban − van telepítve. Tekintettel a hálózat kiépítésével kapcsolatos rendkívül nagy létesítési költségekre, az esetleges csõmeghibásodásokban rejlõ igen jelentõs biztonsági kockázatra, a meghibásodás következtében elõálló anyagveszteségre és a fellépõ környezeti károsodásra, valamint a kiesett szállító kapacitás miatti károkra, a hálózat karbantartása igen szigorú (sok tekintetben hatósági) elõírások szerint történik. A legkorszerûbb és leghatékonyabbnak tekintett korrózióvédelmi eljárások alkalmazása ellenére, a meghibásodott csõszakaszok javítása, rehabilitációja jelentõs anyagi ráfordítást igényel. A súlyosabb mértékû károsodások − a csõfal eredeti vastagsága 50−80%-ának elvesztésével járó anyaghiány − esetén korábban csak egyetlen megoldás volt a csõ helyreállítására, a hibás csõszakasz cseréje. Ez a mûvelet a szállított közeg jelentõs mennyiségû veszteségével, valamint a csõvezetéknek az üzemelésbõl történõ átmeneti kizárásával járt. Ez mind a szolgáltatónak, mind a fogyasztónak hatalmas, anyagiakban is kifejezhetõ károkat okozott. E veszteségek csökkentésére számos csõja-

vítási eljárást dolgoztak ki. A legsikeresebb és költséghatékonyság tekintetében is a legkiválóbb eljárások kompozit anyagokat alkalmaznak. Ezek jelentõs részében a javítás a csövek szerkezetének megbontása nélkül, gyakran a vezeték szokásos üzemi paraméterei (nyomás, hõmérséklet, áramlási sebesség stb.) mellett történik, de esetenként az eljárás a csõvezetékben uralkodó nyomás csökkentését igényli. Jelen közleményben röviden áttekintjük a különféle anyagok szállítására használatos csõvezetékek korróziós károsodást szenvedett szakaszainak felújítására kidolgozott eljárásokat. Ezen belül is a legnagyobb részletességgel a kõolaj, illetve földgáz távvezetékek javítását tárgyaljuk. Részletesen beszámolunk egy, a szerzõk által a fenti célra kidolgozott kompozit anyagrendszer kifejlesztése során szerzett elméleti és gyakorlati tapasztalatokról. Az üvegszál erõsítésû kompozit anyagrendszer alkalmas arra, hogy a károsodott csõszakasz felületén gyûrûszerûen kialakított többrétegû vastag bevonatként (bandázs) alkalmazzák. A bevonat kialakításakor a javítás alatt álló csõvezeték üzemeltetési paramétereit illetõen semmiféle korlátozó intézkedés nem szükséges. A javító bevonat teherbíró képességét a szerzõk a javító eljárás alkalmazási tartományát teljes körûen lefedõ, részletes véges elemes számításokkal, illetve mesterséges hibával ellátott csöveken végzett laboratóriumi és üzemi kísérletekkel igazolták. A mesterséges hibával ellátott csöveken végzett modellkísérletekkel párhuzamosan, rugalmas-képlékeny anyagmodellre épülõ véges elemes ellenõrzõ számítások készültek a javító bevonattal ellátott csövek rugalmasképlékeny teherbírásának meghatározására. A kapott eredmények azt mutatták, hogy a tönkremenetelt szimuláló számítások kellõ pontossággal visszaadják a kísérletek eredményeit. A javító bevonat általános alkalmazhatóságát alátá-

*Az

Erõsített Mûanyaggyártók Szövetsége Nemzetközi Balaton Konferenciáján, Balatonvilágoson 2004. május 26-én elhangzó elõadás szerkesztett változata. **GRP PLASTICORR Kft., Budapest ***GKSoft Bt., Budapest

172

MÛANYAG

ÉS

GUMI

2004. 41. évfolyam, 5. szám

masztó részletes véges elemes vizsgálatok 200− 1. táblázat. 800 mm átmérõjû, 3−12 mm falvastagságú csöÜvegszál-erõsítéses telítetlen poliészter kompozitok jellemzõi veken kialakult 10−1500 mm hibahosszúságú és 70−95% falvastagság-csökkenésû fémveszAz erõsítõanyag típusa (szál-orientáció) Vizsgált jellemzõ Mértékegység teségek elemzésére terjedtek ki, 6−12 mm-es jaNélkül Egyirányú vító bevonat vastagsággal. A számítások a megÜvegtartalom m/m% 64,1 − felelõ véges elemes modell kiválasztása és a jaSzakítószilárdság MPa 85 594,6 vító bevonattal ellátott hibás csõszakasz feszültSzakító modulusz GPa 4,2 31,4 ségeinek feltérképezése mellett a feltételezett Szakadási nyúlás % 2,5 1,25 javítandó hibák elemzésére is kiterjedtek. Hajlítószilárdság MPa 120 798 A javító bevonat alkalmazhatóságának vizsHajlító modulusz GPa 4,0 30,2 gálata során a szerzõk meghatároztak egy, a beNyomószilárdság MPa − − vonatra vonatkozó összetett biztonsági tényeLineáris hõtágulás 110 10 10-6 K-1 zõt, amely a szakadással szembeni biztonság Sûrûség 1,2 1,75 kg/dm3 Hõátbocsátási tényezõ 5,7 mellett a tervezett élettartamot és az anyagjelW/m2K Rétegközi nyírószilárdság MPa 22 25 lemzõk idõbeli változását is figyelembe vette. HDT hõmérséklet °C 68 134 Ezt, és a véges elemes számítások eredményeit összevetve megállapítható volt, hogy a kifejlesztett üvegszál erõsítésû javító bevonat használatának (60°C, 60 perc) hõkezeléssel. A szilárd anyag legfontoa javításra kerülõ csövek lehetséges üzemi nyomástarto- sabb jellemzõit az 1. táblázatban foglaltuk össze. Tekintettel arra, hogy a kifejlesztés alatt álló termék mányában nincs szilárdsági akadálya. az alkalmazása során várhatóan nagy mechanikai (húzó) 2. A kompozit anyagrendszer alkotóinak igénybevételnek lesz kitéve, erõsítõanyagként olyan kiválasztása egyirányban orientált üvegszál anyagú roving szövetet A feladat megoldására üvegszál erõsítéses, telítetlen választottunk ki, amelyben az üvegszál kötegek (roving poliészter/vinilészter gyanta mátrixanyagú kompozit pászmák) egymással és az üvegszálas textília hossztenanyagrendszert terveztünk. Ismeretes, hogy az ún. egy- gelyével párhuzamosan futnak, az anyag hátoldalán tairányban orientált üvegszál erõsítõanyaggal készült lálható vékony üvegpaplan réteg biztosítja az üvegszálak kompozitok (erõsítõanyag szálirányába esõ) szakítószi- keresztirányú rögzítését. lárdsága rendkívül nagy érték, meghaladja az acél szakítószilárdságát. Az ilyen alapanyagokból készült kompozitok elõnyösen alkalmazhatók csövek felületén, gyûrûszerûen kialakított bandázs formájában a csõfal szilárdságának növelésére, a legyengült csõfal megerõsítésére. A kompozit szerkezeti anyagok két fõ komponense − a szálas szerkezetû erõsítõanyag (leggyakrabban üveg, szén, aramid stb.) és − a mûgyanta (leggyakrabban epoxi-, telítetlen poliészter-, vinilészter-gyanta) mátrix anyag. Ez utóbbi gyakran tartalmaz töltõanyagokat, tulajdonság javító adalékanyagokat és a gyanta kikeményítéséhez szükséges anyagokat (iniciátor). A céljainknak leginkább megfelelõ kompozit alkotóinak kiválasztásához végrehajtottunk egy kísérleti programot, amelynek során optimalizáltuk a korrózióálló (i-ftálsavas) telítetlen poliésztergyantához a gyantamátrix reológiai-, térhálósodási-, tárolhatósági stb. tulajdonságait szabályozó adalékanyagok és inert töltõanyag(ok) mennyiségét. A kísérletsorozat végeredményeként kiválasztott összetételû gyantamátrix és egyirányban orientált (1250 g/m2 felületi tömegû) üvegszálas textília felhasználásával próbatesteket készítettünk

2004. 41. évfolyam, 5. szám

3. A bandázs felépítése A bandázst mechanikai szennyezõdésektõl, zsírtól megtisztított, enyhén csiszolt felületû csõ felületére több rétegben (tekercselt menetben) alakítottuk ki. Ennek során a prepregnek a csõ palástjára, valamint az egyes prepreg rétegek egymáshoz történõ rögzítésére egy, ugyancsak a saját fejlesztésben kidolgozott receptura szerinti, DER 8084 (DOW CHEMICALS) alapú ragasztómasszát használtuk. Az 1. táblázatban szereplõ adatok rétegközi nyírószilárdság értékei az említett anyagok felhasználásával rétegezett, szabványos próbatesteken mért paraméterek. A képlékenyen alakítható prepreg megszilárdulása hõközlés hatására történik. Erre a célra elektromos ellenállás fûtõpatronokat használtunk, amelyeket a prepreg bandázs mechanikai behatások elleni védelme céljából, annak felületére erõsített saválló acél burkolat felületén helyeztünk el. A bandázs kikeményítése alkalmával a hõközlés módját meghatározó paraméterek beállítása és reprodukálható módon történõ változtatása (maximális hõmérséklet, a felfûtés sebessége, a hõkezelés idõtartama stb.) a bandázs külsõ felületének mérésére szolgáló hõmérõ jele által vezérelt szabályzón keresztül történt.

MÛANYAG

ÉS

GUMI

173

A kísérletek alkalmával NÁ 150 mm, NÁ 200 mm és NÁ 400 mm átmérõjû csövek javító bandázzsal történõ bevonatolását végeztük el. A csövek palástjába a csõ falvastagságának kb. 80%-át kitevõ mélységû, 200×15 mm (illetve 100×15 mm) méretû „mûhibát” alakítottunk ki marási technikával. A javító bandázs hatékonyságának vizsgálatára a mûhibával ellátott, bandázsolt csöveket nagynyomású (legfeljebb 10 MPa víznyomású) hidraulika rendszerrel, a csövek tönkremeneteléig tartó nyomáspróbának vetettük alá a MISKOLCI EGYETEM MECHANIKAI TECHNOLÓGIAI TANSZÉKén üzemelõ berendezésen. A javító bandázs kialakításának jellemzõ munkafázisait az 1. ábra fotói szemléltetik. Ezek egyikén (a) látható a csõ falába mart „mûhiba” is.

ratos csövek hidraulikus teszt berendezésen végrehajtott nyomáspróbáira ugyancsak a Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszékén került sor. A csövekre vonatkozó különbözõ „mérnöki számítá-

4. Roncsolásos anyagvizsgálatok 4.1. Repesztéses (nyomáspróba) kísérletek A repesztéses kísérletek elsõ sorozatában DN 200 mm bandázsolt acélcsöveket vizsgáltunk. A csövekre vonatkozó különbözõ „mérnöki számítási módszer”rel számított szilárdsági adatok közül az adott mûhibát tartalmazó csövek RSTRENG módszer szerint számított tönkremeneteli nyomásértékét, illetve a bandázzsal javított csõ esetében ténylegesen mért tönkremeneteli nyomást, valamint e két érték hányadosát tüntettük fel a 2. táblázatban. A táblázat 3. sorában szereplõ csõ mûhibát tartalmazott, de javító bandázst nem. A negyedik sorral jellemzett csõ falában a mûhiba kialakításakor véletlen sérülés történt. A sorozatban 1. számmal jelölt csõ repesztéses vizsgálata során készült fotók a 2. ábrán tekinthetõk meg. Ezeken látható, hogy a csõ − képlékeny alakváltozás következtében − jelentõs mértékben feltágult, kerülete a felrepedés környezetében 702 mm-rõl 834 mm-re növekedett. A kompozit szerkezet a széleinél, néhány helyen 1−2 cm hosszúságban, a csõ tengelyével párhuzamosan berepedt ugyan, de a bandázs fõ tömege gyakorlatilag sértetlen maradt. Az elõzõ fejezetben ismertetett módon készített DN 400 mm átmérõjû, melegen hengerelt és spirál-var-

1. ábra. A csõjavító bevonat készítésének jellemzõ fázisai

2. ábra. 1. jelû (edényfenékkel ellátott) csõminta hidraulikus nyomáspróbája

2. táblázat. DN 200 mm bandázzsal javított, mûhibát tartalmazó acélcsövek jellemzõi Sorszám

Átmérõ, mm

Falvastagság, mm

Hiba méret, mm×mm

Bandázs, mm×mm

Ép csõ, MPa

RSTRENG, MPa

Mért tönkremenetel, MPa

Mért és számított értékek hányadosa

1 2 3 4

222,6 222,6 222,6 222,6

6,78 7,13 7,13 7,15

200×30 200×30 200×30 200×30

300×12 300×12

25,03 26,37 26,37 26,52

09,85 11,70 10,92 10,54

28,80 29,40 03,73 *10,14*

2,92 2,25

− 300×12

− 0,96

*A csõ roncsolásos vizsgálata során megállapítottuk, hogy a marással kialakított mûhiba fenekén, a megmaradt vékony csõfalban már a bandázs felrakása elõtt egy hajszálrepedés volt, és ez okozta a nyomáspróba viszonylagos sikertelenségét.

174

MÛANYAG

ÉS

GUMI

2004. 41. évfolyam, 5. szám

si módszer”-rel számított szilárdsági adatok közül az adott mûhibát tartalmazó csövek RSTRENG módszer szerint számított tönkremeneteli nyomásértékét, illetve a bandázzsal javított csõnél ténylegesen mért tönkremeneteli nyomást, valamint e két érték hányadosát tüntettük fel a 3. táblázatban. A csõfal vastagságának kb. 80%-át kitevõ mélységû, 30×200 mm méretû mûhibával ellátott csõ meghibásodása valamennyi esetben a javító bandázs alatt történt. A tönkremenetel során a bandázsok szélei is kisebb-nagyobb mértékben károsodtak, mert rövid és edényfenekekkel merevített a csõszakasz. A javító bandázs erõsítõ hatása nyilvánvaló, az általa megvalósított nyomástûrés a javítás nélküli csõ esetében számított tönkremeneteli nyomás 2−3-szoros értékének felel meg.

hez szükséges nyomásértékek rendre 262,9, 269,8, illetve 264,2 MPa voltak. Az elõzõ vizsgálatok alkalmával végzett elemzésekhez hasonló számítások adatai a 4. táblázatban láthatók. Az eredményekbõl kitûnik, hogy valamennyi csõ az ép csõre számított nyomásérték felett, a javítás nélküli csõ tönkremeneteli nyomásának több mint kétszeresének megfelelõ nyomásnál hasadt fel. A vizsgálatokat DN 400 mm csövekkel is megismételtük. Mindegyik vizsgált csõ esetében a víz „áttörés”-éhez tartozó nyomás meghaladta a hiba nélküli csõ esetében számított tönkremeneteli nyomás értéket. A csövek rendre az üzemi nyomás háromszorosának közelében mentek tönkre (5. táblázat).

4.1. Fárasztásos és repesztéses kísérletek

5. Az eredmények összefoglalása

A Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszékén (100 ezer ciklus, 38−63 bar nyomáshatárok között, percenként 12 ciklus) ciklikus nyomásváltoztatással elõidézett fárasztásos terhelésnek vetettek alá három, az elõzõek szerint preparált, mûhibával és javító bandázzsal ellátott NÁ 200 mm-es csövet. A fárasztás végeztével a csöveket a már ismert módon (hidraulikus) nyomásos igénybevételnek tették ki a csövek tönkremeneteléig. A három vizsgált minta esetében a csövek a javító kötésen kívül esõ csõszakaszon hasadtak fel. Az eh-

A javító bevonat nélküli csõ rugalmas-képlékeny teherbírásának vizsgálata azt mutatta, hogy a csõ deformációi nem térnek el a rugalmas számítások deformációitól. A tönkremenetel határán a feszültségek a hiba nagy részén meghaladják a folyáshatárt. A tönkremenetelhez vezetõ 40% körüli szakadási nyúlást a hiba külsõ felülete éri el elõbb. Véges hibahossz esetén a tönkremeneteli nyomás 20,5%-kal nagyobb mint a végtelen hibahosszúságú modellben. A mért falvastagságokra vonatkozó pontosítások és korrekciók után azt állapítottuk meg,

3. táblázat. DN 400 mm bandázzsal javított, mûhibát tartalmazó acélcsövek jellemzõi Sorszám

Átmérõ, mm

Falvastagság, mm

Hiba méret, mm×mm

Bandázs, mm×mm

Ép csõ, MPa

RSTRENG, MPa

Mért tönkremenetel, MPa

Mért és számított értékek hányadosa

1 2 3 3-100 2-200 3-200

425 427 427 424 425 425

8,00 8,00 8,00 7,96 7,90 7,60

201×30 199×30 201×30 100×30 200×30 200×30

300×12 300×12 300×12 300×12 300×12 300×12

15,19 15,12 15,12 15,15 15,00 15,00

5,32 6,34 5,12 6,55 5,63 5,28

11,81 18,71 12,79 17,58 19,50 17,71

2,21 2,95 2,50 2,68 3,46 3,35

4. táblázat. DN 200 mm bandázzsal javított, mûhibát tartalmazó, ciklikus fárasztásnak kitett acélcsövek jellemzõi Sorszám

Átmérõ, mm

Falvastagság, mm

Hiba méret, mm×mm

Bandázs, mm×mm

Ép csõ, MPa

RSTRENG, MPa

Mért tönkremenetel, MPa

Mért és számított értékek hányadosa

1 2 3

224,0 223,0 223,0

6,35 6,55 6,41

200×30 200×30 200×30

300×12 300×12 300×12

25,42 26,36 25,78

12,38 12,85 12,37

26,29 26,98 26,42

2,12 2,10 2,14

5. táblázat. DN 400 mm bandázzsal javított, mûhibát tartalmazó, ciklikus fárasztásnak kitett acélcsövek jellemzõi Sorszám

Átmérõ, mm

Falvastagság, mm

Hiba méret, mm×mm

Bandázs, mm×mm

Ép csõ, MPa

RSTRENG, MPa

Mért tönkremenetel, MPa

Mért és számított értékek hányadosa

27 1-100 28 2-100

425 427

7,89 7,90

100×30 100×30

300×12 300×12

14,98 15,00

7,16 8,21

20,40 19,20

2,85 3,34

2004. 41. évfolyam, 5. szám

MÛANYAG

ÉS

GUMI

175

hogy az NA 219/6.3 mm-es, mesterséges hibával ellátott, bevonat nélküli csõ várható tönkremeneteli nyomása Pkrit=9,4±0,9 MPa. A javított csõ deformációinak jellege hasonlít a javító bevonattal ellátott olyan végtelen hosszúságú hibák deformációihoz, ahol a fémveszteség mértéke meghaladta a fém falvastagságát. Elsõ közelítésben azt állapíthatjuk meg, hogy a javító bevonat alatt a teljes hibakeresztmetszetben és hibaszélességben képlékeny állapotban lévõ csõ alakváltozásait tekintve úgy viselkedik, mintha a képlékeny állapotban lévõ részeket egyszerûen figyelmen kívül hagytuk volna. A javított csõ P=25 MPa nyomáson gyakorlatilag teljes keresztmetszetében képlékeny állapotban van, miközben a javító bevonatban σ=167,8 MPa feszültség ébred. A csõ nyúlásai jelentéktelenek (ε<3,1%), a javító bevonat nyúlása ε=1,35%, kisebb mint a szakadási nyúlás. Az NA 219/6,3 mm-es, mesterséges hibával és javító bevonattal ellátott csövek a mért ép falvastagságok alapján várható tönkremeneteli nyomása Pkrit=25,5±2,5 MPa (a legkisebb falvastagságú csõre Pkrit=22,8±2,3 MPa). A robbantásos kísérletek eredményei azt mutatták, hogy a csövek Pkrit=29 MPa nyomáson mentek tönkre olyan módon, hogy a csõ a bevonat nélküli ép szakaszon hasadt fel, miközben a javító bevonat sértetlen maradt. A véges és végtelen hibahosszúságú modellek közti 20%os különbséggel korrigálva az eredményeket azt kapjuk, hogy a javító bevonat nyúlása P=29 MPa nyomáson ε=1,2%. Ez azt jelenti, hogy a robbantásos kísérlet során a javító bevonatban a nyúlások nem közelítették meg a szakadáshoz tartozó 1,6%-os értéket, tehát a bevonattal javított csõszakasz szilárdsága nagyobb, mint az ép csõ teherbíró képessége. 5.1. A javítandó hibák elemzésével kapcsolatos megállapítások Azt tapasztaltuk, hogy a különféle sugár-falvastagság (R/s) viszonyokkal rendelkezõ, 70%-os falvastagság-fogyású, L=10−4000 mm-es hibahosszúságú, hibás csöveken végzett számítások eredményei dimenziómentesen gyakorlatilag egyetlen görbét alkotnak. A dimenziómentes eredményként kapott görbe kezdeti szakasza egyenes, a lineáris feszültségváltozás minden hiba esetében azonos értéknél megy át a nagy hibahosszakra jellemzõ degresszív karakterisztikába. A feszültségek nem minden határon túl nõnek, a növekedés felsõ határa a végtelen hosszúságú hibára jellemzõ csúcsfeszültség. A különbözõ mértékû falvastagság-fogyásokra vonatkozó vizsgálatok eredményei azt mutatták, hogy egy 200 mm átmérõjû, 3 mm falvastagságú csõ csúcsfeszültségei ~70%-os hibamélységig viszonylag egyenletesen

176

MÛANYAG

ÉS

GUMI

nõnek. 70% fölötti hibamélység esetén a feszültségek növekedése felgyorsul és 90%-os hibamélység fölött a maximális hibafeszültség radikálisan megnõ. A számítási eredmények dimenziómentesen azonosnak bizonyultak a hibahossz-vizsgálatok eredményeivel. A számításoknak a hibahossz-vizsgálatokra vonatkozó részét több hibamélységre kiterjesztve, a hiba rugalmas csúcsfeszültségeinek becslésére alkalmas diagramhoz jutunk. 5.2. A javító bevonat vastagságának hatása A javító bevonattal ellátott hibában a fém csúcsfeszültségei már igen vékony, 2−3 mm-es bevonat-vastagságok esetén is leépülnek. A számítási eredményekbõl az a következtetés is levonható, hogy a javító bevonat jelentõsen lecsökkenti a hiba környezetének feszültségeit, de a bevonat vastagsága alig befolyásolja a csúcsfeszültségeket. A javító bevonat feszültségeire jellemzõ, hogy a fémmel ellentétben a feszültségek jelentõsen változnak a bevonat vastagságának függvényében, ezzel szemben viszont kevésbé érzékenyek a hiba mélységére. A javító eljárás alkalmazása szempontjából a bevonatvastagság v>5−6 mm kell legyen, ugyanis a javító bevonat feszültségei ebben a tartományban kisebb mértékben csökkennek. 5.3. A javítandó hiba mélységének hatása A javítandó hiba mélységének hatására vonatkozó vizsgálatokat olyan modelleken is elvégeztük, ahol a fémveszteség mértéke meghaladta a fém falvastagságát. Ezek a számítások arra vonatkozóan adtak felvilágosítást, hogy kizárólag a javító bevonat elégséges-e a megfelelõ teherbírás biztosítására. Megállapítottuk, hogy ha a fémveszteség mértéke meghaladja a fém falvastagságát, akkor a deformációk jellege eltér mind a javító bevonat nélküli csövek, mind a „hagyományos” falvastagság-fogyású javított csövek deformációitól. A bevonatban ébredõ feszültségek 10%-os maradék falvastagságig nem jelentõsek, tehát a javító bevonat alkalmazhatóságának nincs akadálya. A 10−30%-os fémveszteség-tartományban a feszültségek kisebbek mint 16 MPa, ami arra enged következtetni, hogy a bevonat korlátozottan alkalmazható. A vizsgálatokat rugalmasképlékeny feszültséganalízisen alapuló véges elemes számításokkal is ki kell egészíteni. 5.4. A változó hibamélység és hibahossz hatása Változó hibamélység és véges hibahossz esetén a feszültségek eloszlása mind a fémben, mind a javító bevonatban azonos a végtelen hosszú javított hiba feszültségeivel. A csõ feszültségei a maradék falvastagság függ-

2004. 41. évfolyam, 5. szám

vényében 10%-os maradék falvastagságig lassan, azt követõen egyre gyorsuló mértékben nõnek. A javító bevonattal ellátott csövek kevésbé érzékenyek a hiba hosszára, mint a javítatlan csövek. A számítások szerint a bevonatban a legnagyobb feszültség nem haladja meg a 7,6 MPa-t, tehát a vizsgált 200 mm átmérõjû, 3 mm-es falvastagságú csõre elhelyezett javító bevonatban ébredõ feszültségek alapján a javító bevonat alkalmazhatóságának véges hibahosszak esetén nincs akadálya. A véges hosszúságú hibákon végzett számítások eredményei még extrém mélységû (3,33−6,67%-os maradó falvastagságú) hibáknál sem zárják ki a javító eljárás alkalmazhatóságát, ezért célsze-

2004. 41. évfolyam, 5. szám

rû a vizsgálatokat a fém falvastagságát meghaladó mértékû fémveszteségû hibákra is kiterjeszteni. 5.5. A javító bevonat alkalmazhatósága A csõvezetékek üzemi nyomását a hibátlan csõre megengedhetõ legnagyobb üzemi nyomáshoz hasonlítva megállapítottuk, hogy a kifejlesztett üvegszál erõsítésû javító bevonat használatának a vizsgált modellek esetében nincs szilárdsági akadálya. A bevonat a lehetséges üzemi nyomástartományban korlátozásmentesen alkalmazható.

MÛANYAG

ÉS

GUMI

177