F16L55/16 устройства для закрывания утечек в трубах или шлангах, например устройства для ремонта шлангов
Автор(ы):
Дорофеев Александр Петрович (RU) , Тихомиров Андрей Борисович (RU)
Патентообладатель(и):
Дорофеев Александр Петрович (RU), Тихомиров Андрей Борисович (RU)
Приоритеты:
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при ремонте частично разрушенных в процессе эксплуатации трубопроводов различного назначения (водо-, газо- и нефтепроводов, технологических трубопроводов). Подготавливают ремонтируемую трубу, протягивают секции «чулка» через участки ремонтируемой трубы и соединяют секции «чулка». «Чулок» выполнен жестким в виде трубы, изготовленной из полимерного материала с памятью формы. «Чулок» перед вводом его в ремонтируемую трубу подвергают обжатию, а восстановление формы «чулка» происходит после его установки внутри ремонтируемой трубы. Технический результат заключается в исключении радиального схлопывания, продольного выворачивания, трения между «чулком» и внутренней поверхностью трубы за счет плотного прилегания жесткого «чулка» к внутренней поверхности ремонтируемого трубопровода. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Формула изобретения
1. Способ ремонта стального трубопровода, включающий подготовку ремонтируемой трубы, протяжку секций «чулка» через участки ремонтируемой трубы и соединение секций «чулка», отличающийся тем, что «чулок» выполнен жестким и представляет собой трубу, изготовленную из полимерного материала с памятью формы, в процессе протяжки «чулок» перед вводом его в ремонтируемую трубу подвергают обжатию, а восстановление формы «чулка» происходит после его установки внутри ремонтируемой трубы, при этом внешний диаметр «чулка» лежит в пределах между внешним и внутренним диаметрами ремонтируемой трубы, а степень обжатия «чулка» лежит в пределах от 0,95 до 0,85 его первоначального диаметра.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала «чулка» используют полиэтилен средней или высокой плотности.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность «чулка» выполнена гладкой.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность «чулка» выполнена с продольными канавками.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс подготовки ремонтируемой трубы включает очистку, калибровку и антикоррозионную обработку ее внутренней поверхности.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение секций «чулк» осуществляют сваркой его торцов.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам ремонта стальных трубопроводов и может быть использовано при ремонте частично изношенных или разрушенных в процессе эксплуатации трубопроводов различного назначения (водо-, газо- и нефтепроводов, технологических трубопроводов).
Известен способ ремонта стальных трубопроводов, принятый в качестве ближайшего аналога, включающий подготовку ремонтируемой трубы, протяжку секций «чулка» через участки ремонтируемой трубы и соединение секций «чулка» (US № 6199591, 2001).
В качестве недостатков известного способа следует отметить следующее. Поскольку в известном способе используется мягкий рукав (или «чулок»), форма которого внутри отремонтированной трубы обеспечивается давлением протекающего газа или жидкости, то в процессе эксплуатации в результате перепадов давления газа или жидкости возможно появление таких негативных явлений как радиальное схлопывание, продольное выворачивание, а также трение «чулка» о внутреннюю поверхность трубы, что может привести к его повреждению.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в исключении отмеченных выше недостатков, присущих известному решению, а именно: радиального схлопывания, продольного выворачивания и трения между «чулком» и внутренней поверхностью трубы в процессе эксплуатации трубопровода, что обеспечивается за счет плотного прилегания жесткого «чулка», представляющего собой трубу, к внутренней поверхности ремонтируемого трубопровода.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе ремонта стальных трубопроводов, включающем подготовку ремонтируемой трубы, протяжку секций «чулка» через участки ремонтируемой трубы и соединение секций «чулка», «чулок» выполнен жестким и представляет собой трубу, изготовленную из полимерного материала с памятью формы, при этом в процессе протяжки «чулок» перед вводом его в ремонтируемую трубу подвергают обжатию, а восстановление формы «чулка» происходит после его установки внутри ремонтируемой трубы.
В качестве материала «чулка» может быть использован полиэтилен средней или высокой плотности.
Внешний диаметр «чулка» лежит в пределах между внешним и внутренним диаметрами ремонтируемой трубы.
Степень обжатия «чулка» лежит в пределах от 0,95 до 0,85 его первоначального диаметра.
Внешняя поверхность «чулка» может быть выполнена гладкой.
Внешняя поверхность «чулка» может быть выполнена с продольными канавками, что способствует уменьшению трения при его протяжке.
Процесс подготовки ремонтируемой трубы включает очистку, калибровку и антикоррозионную обработку ее внутренней поверхности.
Соединение секций «чулка» осуществляют сваркой его торцов.
Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 представлена схема процесса протяжки секции «чулка»; на фиг.2 — схема устройства обжатия «чулка».
Способ ремонта трубопроводов осуществляется следующим образом.
Перед началом установки «чулка» в ремонтируемый трубопровод по его схеме определяются участки, на которых необходимо выполнить углубления на глубину залегания трубопровода. Углубление должно быть пологим для плавного ввода «чулка» с уровня грунта на глубину залегания трубопровода для предотвращения задиров «чулка».
На фиг.1 показаны входное 1 и выходное 2 углубления для одной из секций «чулка» 3, вводимого в ремонтируемую трубу 4.
Перед началом протяжки «чулка» 3 через трубу 4 осуществляют подготовку ее внутренней поверхности, включающую очистку, калибровку и антикоррозионную обработку. Очистка внутритрубного пространства осуществляется снарядом со щетками (не показан), который протягивается через трубу 4 посредством лебедки 5. После очистки в трубу 4 вводится калибровочный снаряд (не показан) с дисковой пластиной, диаметр которой, исходя из практики, выбирается равным среднему значению между внутренним диаметром трубы 4 и внешним диаметром «чулка» 3. В качестве материала калибровочной дисковой пластины калибровочного снаряда рекомендуется закаленная сталь. Калибровочный снаряд также протягивается лебедкой 5. В процессе протягивания калибровочного снаряда необходимо следить за показаниями индикатора нагрузки и фиксировать таковые на различных отметках. Метраж и усилие протяжки в любой точке, где усилие протяжки превышает 75% от установленного значения, записываются и фиксируются, т.к. эти точки могут быть потенциальными проблемными местами при протяжке секции «чулка» 3. После калибровки может быть осуществлена антикоррозионная обработка внутренней поверхности трубы 4, которая осуществляется путем нанесения химреагентов, размещенных перед чашеобразным снарядом (на чертеже не показан), который также протягивается через трубу 4 посредством лебедки 5.
По завершении подготовки трубы 4 осуществляют собственно процесс протяжки «чулка» 3, для чего его прикрепляют к протяжной головке 6, которая в свою очередь посредством троса 7 соединяется с лебедкой 5. В процессе протяжки, перед входом в трубу 4, «чулок» 3 подвергают обжатию в обжимном кольце 8, где его внешний диаметр уменьшается до величины от 0,95 до 0,85 его первоначального диаметра. Меньшая величина обжатия применяется для прямолинейных, а большая для криволинейных участков трубопровода. Для уменьшения трения в процессе протяжки на внешнюю поверхность «чулка» может быть нанесена смазка. При ремонте трубопроводов большого диаметра при протяжке «чулка» 3 может дополнительно использоваться гидравлический толкатель 9.
По завершении процесса протяжки секций «чулка» 3 через секции ремонтируемой трубы 4, после восстановления формы, торцы секций «чулка» 3 посредством нагрева сваривают между собой.
Устройство обжатия «чулка» 3 содержит обжимное кольцо 8, контактная поверхность 10 которого может быть, например, конической, либо представлять собой набор металлических колец разного внутреннего диаметра, либо представлять собой совокупность роликов, образующих конусообразную поверхность и т.д. При осуществлении обжатия большей степени, устройство обжатия может быть снабжено предварительным обжимным кольцом 11 и набором вспомогательных обжимных колец 12, 13, что позволит производить обжатие ступенчато. Кроме того, для облегчения процесса протяжки, а также снижения риска повреждения «чулка» 3 для смазки может быть предусмотрена «масляная ванна» 14.
Таким образом, заявленный способ позволяет быстро осуществлять плотную установку «чулка» (полиэтиленовой трубы) за счет гарантированного натяга внутри восстанавливаемого трубопровода без значительного сокращения диаметра первичной трубы.
С точки зрения технологических возможностей способ имеет следующие характеристики:
— полиэтиленовый «чулок» может монтироваться диаметрами от 63 мм до 1000 мм, длинами до 1 км в зависимости от параметров объекта;
— пропускная способность обновленной трубы остается такой же либо незначительно отличается от исходной;
— способ характеризуется высокой скоростью монтажа;
— способ обеспечивает равномерное сжатие по окружности, в рамках технологического процесса отсутствует риск повреждения полиэтиленовой трубы в ходе монтажа;
— способ позволяет экономить более 50% стоимости работ при применении в области коммунального хозяйства и горнорудной промышленности и до 75% при обновлении промысловых нефтепроводов и технологических трубопроводов по сравнению со строительством новых стальных трубопроводов;
— восстановление размера «чулка» (полиэтиленовой трубы) является контролируемой по времени операцией.
Источник
способ ремонта магистрального трубопровода
Классы МПК:
F16L1/00 Укладка или замена неисправных труб; ремонт или соединение труб на поверхности воды или под водой
Автор(ы):
Кирин Евгений Михайлович (RU) , Борисов Сергей Николаевич (RU)
Патентообладатель(и):
Пензенский Государственный Университет (ПГУ) (RU)
Приоритеты:
Изобретение относится к области строительства трубопроводного транспорта и применяется при ремонте магистрального трубопровода с заменой дефектного участка. Поперечные стенки котлована располагают асимметрично относительно дефектного участка. Вырезают дефектный участок с образованием разноплечих труб: короткоплечей неподвижной и длинноплечей подвижной трубы. Центрирование труб производят регулированием положения длинноплечей трубы путем смещения ее в горизонтальной и вертикальной плоскостях до обеспечения соосности обеих труб. Наличие длинноплечей трубы облегчает регулирование ее положения относительно короткоплечей трубы за счет ее подвижности и возможности упругого деформирования относительно оси, что позволяет обеспечить точное центрирование труб. Упрощает процесс центрирования ремонтной «катушки». 1 ил.
Формула изобретения
Способ ремонта магистрального трубопровода, включающий обнаружение дефектного участка, рытье котлована для высвобождения трубопровода, вырезку дефектного участка, центрирование труб, разметку, установку и сварку ремонтной «катушки» с трубами трубопровода, отличающийся тем, что поперечные стенки котлована располагают асимметрично относительно дефектного участка с образованием после его вырезки разноплечих труб: короткоплечей неподвижной и длинноплечей подвижной труб, при этом центрирование труб производят регулированием положения длинноплечей трубы путем смещения ее в горизонтальной и вертикальной плоскостях до обеспечения соосности обеих труб.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области строительства и ремонта магистральных трубопроводов для транспортировки жидкостей и газов и предназначено для ремонта трубопроводов с заменой дефектного участка.
При проведении ремонтных работ на трубопроводе, когда дефектный участок заменяется новой ремонтной «катушкой», сначала обнаруживают дефектный участок, роют котлован для высвобождения трубопровода, вырезают дефектный участок, центрируют трубы; размечают, устанавливают и сваривают ремонтную «катушку» с трубами трубопровода. Процесс ремонта трубопровода отличается значительной длительностью и трудоемкостью. Наиболее трудоемкими операциями являются центрирование труб и разметка ремонтной «катушки».
В большинстве случаях трубы не центрируют, так как проведение этой операции без специального оборудования невозможно в связи с большим диаметром трубопроводов (800-900 мм) и большой толщиной стенок труб (12-20 мм). Это обстоятельство еще более осложняет процесс разметки и подгонки ремонтной «катушки».
Известен способ ремонта магистрального трубопровода с использованием устройства, обеспечивающего фиксацию труб перед вырезкой дефектного участка, разметкой, монтажом и центрированием ремонтной «катушки» [1]. По концам удаляемого участка трубопровода монтируют хомуты. Через отверстия в приливах одного из хомутов продевают стрингеры, на которые последовательно монтируют подвижные упоры, а стрингеры затем продевают в отверстия приливов второго хомута. После вырезки и удаления дефектного участка производят разметку, монтаж и сварку новой ремонтной «катушки» с трубами.
Устройство позволяет повысить производительность труда при ремонтных работах, точность центрирования труб и точность разметки ремонтной «катушки». Однако способ имеет недостатки, заключающиеся в сложности конструкции применяемого устройства, большой трудоемкости монтажа устройства на трубопроводе. Кроме того, устройство затрудняет доступ к трубопроводу для проведения разметочных и сварочных работ, что создает неудобства и снижает производительность труда.
Известно также устройство-опора для поддержания трубопровода [2]. Оно содержит основание со стойками, балансирные рычаги с втулками, размещенными на стойках подвижно с возможностью регулировки по высоте. На балансирных рычагах шарнирно закреплена подвеска с роликами, которые поддерживают трубопровод. Способ ремонта трубопровода с использованием описанного устройства имеет те же недостатки, которые упомянуты выше.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ подготовки труб под сварку при замене дефектного участка магистрального трубопровода [3]. Способ заключается в обнаружении дефектного участка, рытье котлована для высвобождения трубопровода, вырезке дефектного участка, центрировании труб, разметке, установке и сварке ремонтной «катушки» с трубами трубопровода. При разметке и обрезке ремонтной «катушки» и концов труб сравнение размеров и форм соединяемых концов труб производят с кругом-эталоном, диаметр которого равен номинальному диаметру ремонтируемого трубопровода. Обеспечение совпадения размеров и форм концов труб производят до монтажа «катушки» путем пластической деформации металла труб за счет распределенного усилия на концы труб. Этой операцией устраняют эллипсность труб, образуемую при обрезке труб в плоскости, не перпендикулярной их оси.
Недостатками способа, взятого за прототип, являются большая трудоемкость пластической деформации, необходимость использования специального оборудования, сложность обеспечения точной разметки стыков труб и ремонтной «катушки» из-за отсутствия точного центрирования труб. Возможности центрирования труб при производстве ремонтных работ по этому способу весьма ограничены, так как из-за значительной жесткости труб и их малой длины в котловане невозможно за счет регулирования положения труб добиться точного их центрирования, что и вынуждает использовать подгонку труб пластической деформацией.
Таким образом, главным недостатком известного способа является невозможность точного центрирования труб, что приводит к увеличению трудоемкости разметки и монтажа ремонтной «катушки».
Предлагаемое изобретение направлено на повышение точности центрирования труб и разметки стыков труб и ремонтной «катушки», упрощение разметки и снижение трудоемкости разметочных и монтажных работ.
Задача решена тем, что в способе ремонта магистрального трубопровода, включающем обнаружение дефектного участка, рытье котлована для высвобождения труб, вырезку дефектного участка, центрирование труб, разметку, установку и сварку ремонтной «катушки» с трубами трубопровода, поперечные стенки котлована располагают асимметрично относительно дефектного участка с образованием после его вырезки разноплечих труб: короткоплечей неподвижной и длинноплечей подвижной трубы, при этом центрирование труб производят регулированием положения длинноплечей трубы путем смещения ее в горизонтальной и вертикальной плоскостях до обеспечения соосности обеих труб.
Способ ремонта магистрального трубопровода иллюстрируется чертежом, где представлен участок магистрального трубопровода в месте ремонта в продольном и поперечном разрезах: поз.1 — котлован, поз.2 — трубопровод; поз.3 — дефектный участок; поз.4 — поперечные стенки котлована; поз.5 — трос трубоукладчика; поз.6 — короткоплечая труба; поз.7 — длинноплечая труба.
Предлагаемый способ ремонта трубопровода осуществляют следующим образом.
После обнаружения дефектного участка в месте его расположения роют котлован 1 и высвобождают трубопровод 2. На трубопроводе находят дефектный участок 3 и очерчивают границы его вырезки. Далее котлован удлиняют в одну из сторон от дефектного участка, то есть поперечные стенки 4 котлована располагают асимметрично относительно дефектного участка. Далее трубопровод фиксируют в вертикальной плоскости с помощью троса 5 трубоукладчика со стороны удлиненного участка котлована во избежание смещения и поломки трубопровода под действием собственного веса.
После вырезки дефектного участка 3 образуются две разноплечие трубы: короткоплечая 6 и длинноплечая 7. Короткоплечая труба 6 имеет малую длину, и она практически неподвижна. Длинноплечая труба 7 имеет возможность упруго деформироваться и отклоняться от продольной оси за счет большой длины.
После вырезки дефектного участка 3 происходит смещение трубопровода относительно продольной оси за счет имеющихся в трубопроводе напряжений. Короткоплечая труба 6 остается неподвижной, так как имеет малую длину и прочную заделку в грунте. Длинноплечая труба 7 за счет напряжений отклоняется от оси, в результате чего соосность труб 6 и 7 нарушается.
Наличие на ремонтируемом участке трубопровода двух разноплечих позволяет значительно облегчить центрирование труб относительно друг друга. Это объясняется следующим.
Короткоплечая труба 6, как показано выше, после вырезки дефектного участка остается неподвижной благодаря глубокой заделке в грунт и короткой длине. Короткоплечая труба в связи с этим может быть взята за «базу», относительно которой необходимо регулировать положение длинноплечей трубы с тем, чтобы добиться соосности труб.
Регулирование положения длинноплечей трубы осуществляют с помощью подъемного механизма (трубоукладчика). Трос трубоукладчика закрепляют на свободном конце длинноплечей трубы на расстоянии 0,5. 1,5 м от ее конца. Затем перемещением стрелы трубоукладчика длинноплечую трубу смещают в горизонтальной и вертикальной плоскостях до достижения соосности труб. Соосность труб контролируют по наружному диаметру труб с помощью линейки, опирая ее на поверхность длинноплечей и короткоплечей труб.
Наличие длинноплечей трубы значительно облегчает регулирование ее положения относительно короткоплечей трубы за счет ее подвижности и возможности упругого деформирования относительно оси.
После окончания центрирования труб торцы труб подрезают строго в плоскостях, перпендикулярных оси труб. Далее замеряют окончательную длину вырезанного дефектного участка трубопровода (расстояние между обрезанными трубами) и по этой длине размечают ремонтную «катушку». Затем ремонтную «катушку» монтируют на месте дефектного участка и сваривают с трубами.
По сравнению с изобретением-прототипом предлагаемое изобретение обладает следующими преимуществами:
1. Изобретение-прототип имеет точность центрирования труб ±3-5 мм, так как в нем не предусмотрено никаких мероприятий по обеспечению соосности труб. Подгонка стыков труб осуществляется трудоемкой пластической деформацией труб. Предлагаемое изобретение обеспечивает центрирование труб с точностью ±1-2 мм за счет возможности регулирования положения длинноплечей трубы относительно короткоплечей, что позволяет повысить точность центрирования и точность разметки стыков труб и ремонтной «катушки».
2. Предлагаемое изобретение обеспечивает упрощение процесса разметки и снижение трудоемкости разметочных работ, что позволяет в 2-3 раза повысить их производительность.
3. Предлагаемое изобретение не требует дополнительного оборудования для пластической деформации труб и подгонки стыков, что в 1,5-2 раза снижает стоимость ремонтных работ.
4. В целом предлагаемое изобретение обеспечивает снижение трудоемкости ремонтных работ в 2-3 раза при высокой точности разметки трубного соединения и высоком качестве ремонта.
1. Патент РФ №2217650, М.кл. F 16 L 1/036. Устройство для центрирования труб.
2. Патент РФ №2079761, М.кл, F 16 L. Устройство-опора для поддержания трубопровода.
3. Патент РФ №2123922, М.кл. В 23 Р 6/00; В23К 33/00. Способ подготовки труб под сварку при замене дефектного участка магистрального трубопровода.
