Муфта с вкладышем для ремонта трубопровода, транспортирующего текучую среду под высоким давлением - RU2300045C2

Чертежи

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к системам, используемым для ремонта трубопроводов, предназначенных для транспортировки текучих сред под высоким давлением, таких как трубопроводы для транспортировки нефти, и относится, в частности, к муфте с вкладышем для ремонта трубопровода, транспортирующего текучую среду под высоким давлением.

Предшествующий уровень техники

Как правило, используется муфта, служащая формой для литья под давлением при устранении течи в трубопроводе, транспортирующем текучие среды. Ремонтируемый участок охватывается муфтой, образующей герметичную полость, в которую закачивается полимеризирующееся жидкое вещество, образующее в результате полимеризации покрытие, устраняющее течь, или создающее тепловую, химическую и противоударную изоляцию.

Муфты, используемые в этом методе, описаны, например, в патентах FR 2.158.895, EP 278.050, US 4.610.740 или GB 2.119.884. Они образованы двумя цилиндрическими полуоболочками, которые при соединении формируют цельную оболочку, покрывающую защищаемый или ремонтируемый участок. Затем через отверстие для впрыскивания, предусмотренное в стенке оболочки, в созданную таким образом полость заливается жидкое полимеризирующееся вещество (представляющее собой, как правило, композицию на основе эпоксидной смолы или полиуретановой смолы).

Такие муфты, формируемые двумя полуоболочками, приспособлены для трубопровода определенного диаметра. Следовательно, необходимо иметь муфты различного диаметра, которые могут быть приспособлены к различным диаметрам трубопроводов. Это приводит к необходимости иметь различные формы для изготовления полуоболочек, имеющих диаметры, приспособленные ко всем трубопроводам, и, следовательно, к запредельно высоким издержкам.

Для преодоления вышеуказанных проблем была предложена модульная муфта, описанная в патенте ЕР 0.856.117, состоящая из одинаковых модулей и требующая, следовательно, только одну форму для изготовления модулей. За счет изменения числа модулей, составляющих муфту, это техническое решение позволило приспособить муфту к трубопроводам различного диаметра. Кроме того, каждый модуль включает охватываемый и охватывающий элементы, так что охватываемый элемент модуля может частично или полностью входить в охватывающий элемент соседнего модуля. Это позволяет адаптировать муфту, включающую в себя определенное число модулей, к трубопроводам, диаметры которых находятся в пределах между минимальным значением и максимальным значением. К сожалению, по причине своей модульной структуры этот тип муфты не выдерживает высоких давлений порядка нескольких десятков бар, которым подвергаются некоторые трубопроводы, предназначенные для транспортировки текучих сред на большие расстояния, как это имеет место в случае трубопроводов для транспортировки нефти.

Для проведения ремонтных работ трубопроводов, работающих под высоким давлением, в патенте US 5.632.307 предложено устройство, состоящее из упругой ленты в форме бобины, включающей несколько витков типа спиральной пружины (clock spring), которая помещается вокруг трубопровода в месте поврежденного участка. Такое устройство оказывается малоэффективным, поскольку поврежденный коррозией участок требует заливки компаундом, жесткая лента ввиду ее пружинящего эффекта с трудом устанавливается по назначению, и, наконец, установка ленты требует значительных земляных работ под трубопроводом для намотки нескольких слоев бобины. Такое устройство не может быть использовано, если профиль трубы овальный, если труба имеет изгиб с большим радиусом кривизны в месте поврежденного участка, или, если при наличии сварных швов в месте их повреждения требуется их шлифовка для эффективного функционирования устройства.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является разработка муфты, предназначенной для ремонта трубопровода, транспортирующего текучую среду под высоким давлением.

Другая задача изобретения состоит в разработке муфты, предназначенной для ремонта трубопровода с поврежденным участком, независимо от геометрии трубопровода или его радиуса кривизны в месте поврежденного участка.

Задача решается тем, что муфта для ремонта трубопровода, транспортирующего текучую среду, содержащая жесткую или гибкую оболочку, служащую формой для охвата, по меньшей мере, поврежденного участка трубопровода, в которую закачивается полимеризирующееся вещество в жидком состоянии, обеспечивающее в результате полимеризации заделывание поврежденного участка, согласно изобретению включает в себя вкладыш, состоящий из нескольких витков нитевидного элемента, который по спирали навивают вокруг трубы в месте поврежденного участка, до закачивания или введения полимеризирующегося вещества.

Краткое описание чертежей

Задачи, предмет и признаки изобретения в дальнейшем поясняются нижеследующим описанием со ссылкой на фигуры чертежей, в числе которых

фиг.1 изображает секцию трубопровода, включающую в себя поврежденный участок, на котором навит вкладыш согласно изобретению;

фиг.2 - разрез муфты, установленной вокруг трубопровода в месте поврежденного участка, на котором показаны отдельные нити вкладыша поверх поврежденного участка.

Подробное описание изобретения

Как правило, муфта, состоящая из закрытой, жесткой или гибкой, оболочки, в которую закачивается литьем под давлением или методом вакуумного всасывания полимеризирующийся материал, например, полиуретан или эпоксидная смола, устанавливается вокруг трубы и покрывает поврежденный участок. Такой поврежденный участок, обозначенный на фиг.1 заштрихованной зоной 10, может возникнуть в результате коррозии трубопровода 12, создающей уязвимое место в связи с уменьшением толщины стенки трубы, которая подвержена риску возникновения свищей под давлением транспортируемой по трубопроводу текучей среды.

При установке муфты согласно изобретению вначале на поврежденный участок наносятся адгезивный и антикоррозионный материалы. Затем согласно изобретению вокруг трубы навивается и центруется вкладыш 14, полностью покрывающий поврежденный участок 10, а также обе, прилежащие к поврежденному участку не подверженные повреждению части трубы.

Вкладыш наматывается по спирали вокруг трубы по принципу винтовой резьбы, оставляя достаточный зазор 16 между двумя соседними витками вкладыша. Таким образом, имея вкладыш длиной 10 мм, можно оставить зазор в 1 мм. Этот зазор необходим для того, чтобы нагнетаемая или всасываемая в жесткую или гибкую оболочку муфты смола могла обволакивать витки вкладыша и приклеиваться к поверхности стенки трубы.

После того, как нитевидный элемент, образующий витки вкладыша, намотан вокруг трубы, каждый конец элемента крепится к витку зажимным хомутом 18 или 20.

Вслед за этим жесткая или гибкая оболочка 22 муфты размещается вокруг трубы, как показано на фиг.2. Эта жесткая или гибкая оболочка 22 должна обволакивать все витки вкладыша, уложенные предварительно вокруг трубы, и иметь достаточную высоту для того, чтобы остался промежуток, достаточный для нагнетания или засасывания в него полимеризирующегося материала. Таким образом, при вкладыше в 10 мм оболочка составит по высоте 20 мм.

В случае всасывания, предварительно созданный при помощи вакуумного насоса вакуум позволяет гибкой оболочке поддерживать и увеличивать уже имеющуюся жесткость. С этого момента можно осуществлять всасывание смолы, обеспечивающее полное наполнение ремонтируемого участка полимеризирующимся веществом.

После герметичного закрепления жесткой или гибкой оболочки 22 на трубе, полимеризирующееся вещество в жидком состоянии закачивается или всасывается при помощи вакуумного насоса внутрь жесткой или гибкой оболочки через отверстие 24. Объем закачки или всасывания соответствует такому наполнению оболочки, когда полимеризирующаяся масса полностью обволакивает все витки вкладыша и заполняет зазоры между витками.

Следует отметить, что поврежденный, как правило, по причине коррозии участок 10 имеет толщину стенки трубы ниже нормальной, как показано на фиг.2. То есть в трубе имеется кратер в месте поврежденного участка, и, следовательно, вкладыш не всегда контактирует со стенкой трубы в этом месте. Это не имеет никакого значения ввиду того, что смола в результате полимеризации закачиваемого или засасываемого полимеризирующегося вещества полностью обволакивает витки вкладыша и служит передатчиком усилий между стенкой трубы и вкладышем.

Вкладыш, используемый в муфте согласно изобретению, представляет собой гибкий, полужесткий или предварительно отформованный нитевидный элемент в виде, соответственно, шнура, металлической ленты или композитной пружины, который можно намотать вокруг трубы. Он может иметь сечение любой формы, которое может изменяться по длине вкладыша, но предпочтительно, чтобы вкладыш был круглого и неизменного сечения. Вкладыш может быть выполнен из любого материала с хорошим сопротивлением на растяжение, такого как арамид (например, Kevlar^®), и, в частности, он может быть выполнен из натурального (например, стекло или углерод), синтетического или предварительно пропитанного волокна. Толщина вкладыша или его диаметр, если речь идет об элементе круглого сечения, зависит от его механических свойств и может варьироваться от нескольких миллиметров (например, 2 мм) до нескольких десятков миллиметров (например, 50 мм).

Вкладыш имеет целью нейтрализацию радиальных усилий, воздействующих на стенку трубопровода в месте поврежденного участка, преобразуя эти радиальные усилия в растягивающие усилия, распределенные по каждому из витков вкладыша, находящихся на поврежденном участке. Радиальные усилия, воздействующие на стенку трубы, передаются на вкладыш благодаря смоле, наполняющей жесткую или гибкую оболочку и превращаемой в твердое вещество в результате полимеризации полимеризирующегося вещества, закачиваемого или всасываемого в оболочку, которая выполняет в данном случае функцию опалубки. Соединение оболочки со смолой создает композитный материал, эффективность которого оказывать сопротивления радиальным усилиям, воздействующим на стенку трубы, обусловлена синергетикой обоих компонентов.

Муфта, согласно изобретению, может быть использована с трубопроводами различных диаметров, от 100 мм до нескольких метров. Ее ширина может быть выбрана, например, в зависимости от трубопровода, от 300 мм до нескольких метров (предел, обусловленный технологией термопластиков или всасыванием), а ее высота находится предпочтительно в пределах от 10 мм до 80 мм.

Муфта может быть использована для ремонта трубопровода с коррозией, достигающей 80% толщины стенки, и независимо от ширины поврежденного участка. Таким образом, можно производить ремонт поврежденного участка с длиной по оси в 200 мм, шириной по окружности в 300 мм и глубиной 5,70 мм, то есть 80% от толщины стенки (7,1 мм) трубы диаметром 324 мм.

Основной характеристикой муфты согласно изобретению, обусловленной ее собственной структурой, является ее адаптируемость к любой форме трубопровода. Муфта может быть установлена, даже если трубопровод не является круглым, а имеет форму, близкую к овальной, независимо от радиуса кривизны трубопровода (например, на изгибе), и даже если трубопровод имеет сварной шов в осевом направлении или по окружности, так как не является обязательным, чтобы вкладыш находился в контакте со стенкой трубопровода.

Муфта, согласно изобретению, может быть использована для ремонта любой трубчатой структуры с дефектом, связанным с уменьшением толщины в результате коррозии или с образованием трещины, позволяющего вернуть ей первоначальные механические свойства. Она может быть использована ремонтно-эксплуатационными фирмами, а также ремонтно-эксплуатационными фирмами по транспортировке текучих сред (главным образом углеводородов), хотя ее использование не ограничено лишь этой областью. Так, благодаря ее механическим свойствам она может быть использована в области строительства и общественных работ, в частности, для усиления колонн и других поддерживающих опор.

Реферат

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется для ремонта трубопровода, предназначенного для транспортировки текучих сред под высоким давлением. В жесткой или гибкой оболочке, охватывающей, по меньшей мере, поврежденный участок трубопровода, размещен состоящий из нескольких витков нитевидного элемента вкладыш, который по спирали навивают вокруг поврежденного трубопровода, до закачивания или ввода полимеризирующегося вещества. В оболочку закачивают в жидком состоянии полимеризирующееся вещество, обеспечивающее в результате полимеризации заделывание поврежденного участка. Расширяет арсенал технических средств. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула