Кессон для ремонта подводных трубопроводов

кессон для ремонта подводных трубопроводов

Кессон для ремонта подводных трубопроводов относится к строительству и ремонту линейной части трубопроводов, преимущественно находящихся под водой. Задачей предлагаемого технического решения является повышение прочности кессона и снижение трудоемкости при монтаже и демонтаже кессона на трубопровод. Поставленная задача решается за счет того, что кессон для ремонта подводных трубопроводов включает камеру с ребрами жесткости, состоящую из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту, сменные кольца, сменные разъемные хомуты, при этом ребра жесткости расположены внутри камеры; сменные кольца выполнены из обечаек, соединенных между собой кольцевыми ребрами; уплотнительная прокладка между трубопроводом и сменными кольцами с обжимными сальниковыми втулками выполнена из листовой мягкой резины; на нижней части камеры установлены разъемные хомуты с возможностью радиального смещения их относительно сменных колец; на верхней и нижней частях камеры по периметру разъема установлены фланцы с откидными болтами и гайками, что уплотнительные прокладки во фланцевых соединениях верхней и нижней частей камеры, секций шахты между собой и с комингсом верхней части камеры выполнены из листовой вакуумной резины повышенной износостойкости и утоплены в один из фланцев. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула изобретения

1. Кессон для ремонта подводных трубопроводов, включающий камеру с ребрами жесткости, состоящую из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту, сменные кольца, сменные разъемные хомуты, отличающийся тем, что ребра жесткости расположены внутри камеры; сменные кольца выполнены из обечаек, соединенных между собой кольцевыми ребрами; уплотнительная прокладка между трубопроводом и сменными кольцами с обжимными сальниковыми втулками выполнена из листовой мягкой резины; на нижней части камеры установлены разъемные хомуты с возможностью радиального смещения их относительно сменных колец.

2. Кессон для ремонта подводных трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что на верхней и нижней частях камеры по периметру разъема установлены фланцы с откидными болтами и гайками.

3. Кессон для ремонта подводных трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные прокладки во фланцевых соединениях верхней и нижней частей камеры, секций шахты между собой и с комингсом верхней части камеры выполнены из листовой вакуумной резины повышенной износостойкости и утоплены в один из фланцев.

Описание изобретения к патенту

Кессон для ремонта подводных трубопроводов относится к строительству и ремонту линейной части трубопроводов, преимущественно находящихся под водой.

Известны камеры для подводных работ, включающие корпус и приспособление для установки на трубопроводе (1).

Однако эти камеры имеют ограниченную возможность применения, так как для определенного диаметра трубы необходима камера определенной конструкции.

Наиболее близким по технической сути является кессон для ремонта подводных трубопроводов, включающий рабочую камеру из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту для входа рабочего с поверхности воды в камеру и сменные кольца для герметизации камеры и трубопровода (2).

Разъемные части камеры снабжены продольными и поперечными ребрами жесткости, расположенными снаружи камеры, уплотнение соединений верхней и нижней частей камеры выполнено из листовой пористой резины, а для уплотнения трубопровода и сменных колец используется сальниковая набивка, укладываемая под водой водолазом.

Данная конструкция кессона не удовлетворяет условиям прочности, а также трудоемка при монтаже и демонтаже кессона на трубопроводе, поскольку очень сложно подвести нижнюю часть камеры под трубопровод, сцентрировать, закрепить ее на трубопроводе и герметизировать сальниковой набивкой.

Кроме того, расположение ребер жесткости снаружи камеры неэффективно, так как в рабочем положении камеры под водой создается гидростатическое давление воды, воспринимаемое обшивкой камеры, как действие «на разрыв» сварных швов между ребрами и обшивкой, что приводит к необходимости увеличения количества ребер и усиления сварных швов.

Применение в этом кессоне в качестве уплотнения листовой пористой резины не исключает повреждения ее при манипуляциях с кессоном. Это требует частой замены уплотнения и приводит к увеличению трудоемкости при работе с кессоном.

Монтаж и демонтаж этого кессона требует длительного нахождения водолазов под водой и ведет к увеличению стоимости работ с кессоном.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение прочности кессона и снижение трудоемкости при монтаже и демонтаже кессона на трубопровод.

Поставленная задача решается за счет того, что кессон для ремонта подводных трубопроводов включает камеру с ребрами жесткости, состоящую из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту, сменные кольца, сменные разъемные хомуты, при этом ребра жесткости расположены внутри камеры; сменные кольца выполнены из обечаек, соединенных между собой кольцевыми ребрами; уплотнительная прокладка между трубопроводом и сменными кольцами с обжимными сальниковыми втулками выполнена из листовой мягкой резины; на нижней части камеры установлены разъемные хомуты с возможностью радиального смещения их относительно сменных колец; на верхней и нижней частях камеры по периметру разъема установлены фланцы с откидными болтами и гайками, что уплотнительные прокладки во фланцевых соединениях верхней и нижней частей камеры, секций шахты между собой и с комингсом верхней части камеры выполнены из листовой вакуумной резины повышенной износостойкости и утоплены в один из фланцев.

Расположение в заявляемом кессоне ребер жесткости внутри камеры позволяет повысить прочность камеры, так как в рабочем положении камеры под водой гидростатическое давление воды, воздействующее на обшивку камеры, воспринимается ребрами жесткости работой «на сжатие». Это позволяет, в свою очередь, работать на глубине до 22 метров без увеличения металлоемкости конструкции.

Применение в кессоне откидных болтов значительно облегчает работу водолазов под водой и сокращает время монтажа и демонтажа кессона.

Применение в кессоне прокладок из вакуумной резины повышенной износостойкости, утопленных в один из фланцев, не требует замены их в течение всего срока эксплуатации кессона.

Применение для уплотнения между трубопроводом и сменными кольцами с обжимными сальниковыми втулками прокладки из мягкой резины не требует уплотнения зазора между трубопроводом и сменными кольцами водолазом под водой сальниковой набивкой.

Применение в кессоне разъемных хомутов значительно облегчает монтаж и демонтаж камеры на трубопровод, поскольку хомуты позволяют сцентрировать камеру относительно трубопровода и закрепить ее на трубопроводе.

Кроме того, возможность радиального смещения хомутов относительно сменных колец позволяет регулировать равномерность зазора между трубопроводом и сменными кольцами с целью равномерного обжатия уплотнительной прокладки для обеспечения герметичности.

Совокупность признаков нова и приводит к повышению прочности кессона, снижению трудоемкости при монтаже и демонтаже кессона на трубопровод.

Заявляемое техническое решение было подтверждено успешной практической работой заявленного кессона по ремонту подводного нефтепровода ОАО «Сибнефтепровод» в феврале-марте 2005 г. на протоке Большая Юганская (диаметр трубопровода 1220 мм на глубине 8 м), на реке Обь (диаметр трубопровода 1020 мм на глубине 22 м), на реке Ватинский Еган (диаметр трубопровода 1020 мм на глубине 6 м). Время монтажа и демонтажа заявляемого кессона снизились в 3-5 раз по сравнению с аналогами.

— На фиг.1 изображен кессон, общий вид.

— На фиг.2 вид слева фиг.1.

— На фиг.3 показан разрез А-А фиг.1.

— На фиг.4 показан разрез Б-Б фиг.1.

— На фиг.5 показан разрез Б-Б фиг.1 верхней части камеры.

— На фиг.6 показан разрез Б-Б фиг.1 нижней части камеры.

— На фиг.7 показан разрез В-В фиг.2.

— На фиг.8 показана схема работы с кессоном.

На фиг.1-7 показаны кессон для ремонта подводных трубопроводов 1, рабочая камера 2, верхняя камера 3, нижняя камера 4, сборно-разборная шахта 5, комингс 6, продольные 7 и поперечные 8 ребра, фланцы 9 и 10, откидные болты 11, гайки 12, прокладки 13 из листовой вакуумной резины повышенной износостойкости, сменные кольца 14, фланцы 15, 16, обечайки 17 и 18, кольцевые ребра 19, прокладка 20, обжимные сальниковые втулки 21 и 22, хомуты 23 и 24, гайки 25.

На фиг.8 показаны плавающая ремонтная площадка 26, кран 27, балластировочные пригрузы 28.

Кессон для ремонта подводных трубопроводов 1 содержит рабочую камеру 2, состоящую из двух разъемных частей — верхней камеры 3, нижней камеры 4, сборно-разборную шахту 5.

Верхняя камера 3 имеет комингс 6 для соединения с шахтой 5. Верхняя 3 и нижняя 4 камеры снабжены продольными 7 и поперечными 8 ребрами, расположены внутри камер, а также фланцами 9 и 10, установленными по периметру разъема камер 3, 4 с откидными болтами 11 и гайками 12.

Верхняя 3 и нижняя 4 камеры, а также секции шахты 5 соединены между собой и комингсом 6 верхней камеры 3 откидными болтами 11 и гайками 12.

Для уплотнения в указанных соединениях используются прокладки 13 из листовой вакуумной резины повышенной износостойкости и утоплены во фланцы 10.

На торцевых стенках камеры 2 установлены сменные кольца 14 с обжимными сальниковыми втулками 21, 22, которые соединены с камерой 2 фланцами 15 и 16. Сменные кольца 14 выполнены из обечаек 17 и 18, соединены между собой кольцевыми ребрами 19.

Уплотнение между ремонтируемой трубой 1 и сменными кольцами 14 осуществляется прокладкой 20, выполненной из мягкой листовой резины.

На нижней части камеры 4 установлены разъемные хомуты 23 и 24, которые соединены между собой откидными болтами и гайками (не показаны).

Хомуты 23 и 24 имеют возможность радиального смещения относительно оси камеры 2 с помощью гаек 25.

Работа с кессоном осуществляется в следующей последовательности. С помощью гидромонитора (не показан) размывают котлован под дефектным участком трубопровода 1. С плавающей ремонтной площадки 26 краном 27 на трубопровод 1 опускают нижнюю часть камеры 4, перевернутую относительно рабочего положения на 180 градусов с отстыкованными хомутами 24. Нижняя часть камеры 4 с хомутами 23 ложится на ремонтируемый трубопровод 1. После этого водолаз пристыковывает к хомутам 23 хомуты 24. С помощью крана 27 нижнюю часть камеры 4 проворачивают на хомутах 23 и 24 относительно трубопровода 1 на 180 градусов в рабочее, нижнее положение.

Краном 27 опускают верхнюю часть 3 на нижнюю часть камеры 4, водолаз состыковывает их болтами 11 и гайками 12 между собой и краном 27 опускают шахту 5 на комингс 6 верхней части камеры 3. Водолаз состыковывает шахту 5 комингсом 6 болтами 11 и гайками 12.

После этого производят балластировку камеры 2 с помощью балластировочных пригрузов 28. После балластировки камеры 2 производят откачку воды из камеры 2 и ремонтные работы на трубопроводе 1. После выполнения ремонтных работ на трубопроводе 1 производят демонтаж камеры 2 в обратной последовательности.

1. Левин С.Н. Подводные трубопроводы, Москва, Недра, 1970, с.266-271.

Источник

кессон для ремонта подводных трубопроводов

Изобретение относится к строительству и ремонту линейной части магистральных трубопроводов, преимущественно находящихся под водой. Кессон для ремонта подводных трубопроводов содержит камеру в виде короба с открытыми дном и одной из боковых стенок, в двух других противоположных боковых стенках которого выполнены сегментные выемки с радиусом дуги, соответствующим радиусу ремонтируемого трубопровода с обеспечением возможности прилегания камеры к наружной поверхности трубопровода по образующим и дугам окружностей с образованием водолазного колокола, приспособление для фиксации камеры на трубопроводе и средство для фиксации камеры относительно грунта, связанное с камерой с возможностью ее поворота вокруг оси трубопровода. При помощи предлагаемого кессона можно быстро и качественно ремонтировать поврежденные газопроводы, при этом не требуется мощного грузоподъемного оборудования. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения

1. Кессон для ремонта подводных трубопроводов, содержащий камеру в виде короба с открытым дном и с отверстием в одной из боковых стенок, в двух других противоположных боковых стенках короба выполнены выемки с радиусом дуги, соответствующим радиусу ремонтируемого трубопровода, при этом указанное отверстие образовано дугообразными краями указанных выемок и соединяющими их прямыми краями с обеспечением возможности прилегания камеры указанными краями к наружной поверхности трубопровода по образующим и дугам окружностей с образованием водолазного колокола, а также приспособление для фиксации камеры на трубопроводе и связанное с камерой средство для фиксации камеры относительно грунта с возможностью ее угловой установки относительно трубопровода.

2. Кессон по п.1, отличающийся тем, что приспособление для фиксации камеры на трубопроводе содержит жестко соединенные с камерой направляющие с крепежными элементами для фиксации на трубопроводе и соединенные с камерой прижимные полукольца.

3. Кессон по п.2, отличающийся тем, что прижимные полукольца соединены с камерой через талрепы.

4. Кессон по п.1, отличающийся тем, что средство для фиксации камеры относительно грунта выполнено в виде двух штанг, соединенных через шарнирные устройства с концами кронштейнов, жестко соединенных с камерой.

5. Кессон по п.4, отличающийся тем, что штанги снабжены балластными грузами.

6. Кессон по п.1, отличающийся тем, что в одной из стенок камеры выполнены отверстия для выпуска защитного газа и сварочного дыма.

7. Кессон по п.6, отличающийся тем, что в отверстиях установлены краны для регулировки скорости выпуска газов.

8. Кессон по п.1, отличающийся тем, что поверхности камеры предназначенные для прилегания к наружной поверхности трубопровода, снабжены уплотнителем.

9. Кессон по п.8, отличающийся тем, что уплотнитель выполнен из микропористой резины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и ремонту подводных переходов магистральных трубопроводов. Изобретение позволяет обеспечить условия проведения ремонтных работ, в том числе подводной сварки при ремонте дефектов подводных переходов магистральных трубопроводов на глубинах до 60 м.

Способ сварки непосредственно в водной среде, («мокрый способ» сварки) обладает рядом недостатков — пористость сварного шва, наличие значительного количества шлаковых включений, возможность появления трещин в околошовной зоне, что не позволяет применять его для ответственных сварных соединений.

При сварке «сухим способом» вокруг места сварки создается защитная газовая среда. Это позволяет преодолеть большинство недостатков, присущих «мокрому способу» и получить качество сварного шва, равное «сухопутному».

Наиболее близким аналогом является кессон (RU 2203360, опубл. 2003 г.), содержащий корпус с рабочей камерой, состоящий из двух разъемных частей — верхней и нижней, шахту для входа водолаза с поверхности воды в камеру и сменные кольца для установки кессона на трубопровод. Разъемные части корпуса снабжены продольными и поперечными ребрами жесткости. Сменные кольца соединены с камерой болтовым соединением и выполнены из накладного листа и полуобечайки. Для соединения камеры с шахтой на верхней части корпуса установлен комингс с фланцем, а на верхней и нижней частях корпуса установлены грузоподъемные рымы. Для балластировки корпуса в нижней его части выполнены гнезда для установки балок для укладывания на них балласта. Для облегчения труда водолаза при затяжке болтов на нижней части корпуса выполнены откидные площадки.

Недостатком ближайшего аналога является большие размеры кессона, оснащенного всем необходимым оборудованием, в связи с чем его затруднительно применять для ремонта газопроводов на малых реках и озерах. Кроме того, для установки кессона необходимо применять мощное грузоподъемное оборудование.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции кессона, снижение трудоемкости при его установке на трубопровод без использования мощного грузоподъемного оборудования, а также обеспечение возможности осуществлять технологию сварки и применения сварочных материалов, идентичных при сварке на суше.

Поставленная задача решается тем, что кессон для ремонта подводных трубопроводов содержит камеру в виде короба с открытым дном и с отверстием, в двух противоположных боковых стенках короба выполнены выемки с радиусом дуги, соответствующим радиусу ремонтируемого трубопровода, при этом указанное отверстие короба образовано дугообразными краями указанных выемок и соединяющими их прямыми краями с обеспечением возможности прилегания камеры указанными краями к наружной поверхности трубопровода по дугам окружностей и образующим с образованием водолазного колокола, а также приспособление для фиксации камеры на трубопроводе и средство для фиксации камеры относительно грунта, связанное с камерой с возможностью ее угловой установки относительно трубопровода.

Выполнение камеры в виде водолазного колокола с боковым отверстием (в отличие от ближайшего аналога, в котором корпус имеет четыре секции, так что наружная поверхность трубопровода полностью охвачена корпусом кессона по замкнутому кольцу) позволяет существенно сократить габаритные размеры кессона, уменьшить массу и упростить конструкцию, при этом нет необходимости применять для установки кессона мощное грузоподъемное оборудование. Выполнение кессона с возможностью угловой установки камеры относительно трубопровода позволяет последовательно отремонтировать все дефектные участки, расположенные по всей длине кольцевого участка.

Фиксация камеры на трубопроводе может быть осуществлена с помощью приспособления, содержащего жестко соединенные с камерой направляющие с крепежными элементами для фиксации на трубопроводе и соединенные с камерой прижимные полукольца, выполненные с возможностью охвата наружной поверхности трубопровода. Средство для фиксации камеры относительно грунта содержит две штанги, соединенные через шарнирные устройства с концами кронштейна, жестко соединенного с корпусом. При этом прижимные полукольца могут быть соединены с корпусом через талрепы, а штанги снабжены балластными грузами.

Для выпуска защитного газа и сварочного дыма в стенке камеры выполняют отверстия, в которых могут быть установлены краны для регулировки скорости выпуска газов. Герметичность установки камеры на наружную поверхность трубопровода обеспечивается размещением на прилегающих к наружной поверхности трубопровода поверхностях камеры уплотнителя, выполненного, например, из микропористой резины.

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей. На фиг.1 показан кессон, установленный на трубопроводе, на фиг.2 показано то же с камерой, повернутой вокруг оси трубопровода против часовой стрелки относительно положения, занимаемого ею на фиг.1, на фиг.3 показан узел соединения кронштейна камеры с штангой.

Кессон для ремонта подводных трубопроводов содержит металлическую камеру 1 с приваренными четырьмя направляющими 2 и крепежным кронштейном 3 с шарнирными устройствами 4. Камера 1 имеет форму короба с открытым дном и одной из боковых стенок, т.е. у короба отсутствует нижняя стенка, а со стороны, обращаемой к трубопроводу, имеется отверстие. Это отверстие образовано следующим образом. В противоположных боковых стенках камеры 1 выполнены профилированные сегментные (дугообразные) вырезы 5, радиус которых соответствует радиусу ремонтируемого трубопровода 6, а угол дуги составляет менее 180°. Дугообразные края отверстия соединены прямыми краями для прилегания к трубе по дугам окружностей и по образующим. Такое отверстие обеспечивает возможность установки (прилегания) камеры 1 к наружной поверхности магистрального трубопровода 6 с образованием открытого снизу водолазного колокола. Герметичность установки камеры 1 на наружную поверхность трубопровода 6 обеспечивается размещением в зазоре между краями отверстия и поверхностью трубопровода 6 уплотнителя 7, выполненного из микропористой резины. В верхней стенке камеры 1 выполнены два вентиляционных отверстия 8, 9 (основное и дополнительное), предназначенные для выпуска защитного инертного газа и сварочного дыма. В отверстиях 8, 9 установлены краны для регулировки скорости выпуска газа. К основному вентиляционному отверстию 8 через шланг подсоединен вентиляционный раструб, обеспечивающий удаление (отвод) сварочного дыма из камеры. Камера 1 с помощью шарнирных устройств 4 закрепляется на двух штангах 10 на требуемой высоте. Устойчивость конструкции обеспечивается установленными на штангах 10 балластными ящиками с размещенными в них балластными грузами 11. На дефектном участке ремонтируемого трубопровода камера 1 закрепляется с помощью прижимных полуколец 12 и талрепов 13. Положение камеры 1 на поверхности трубопровода 6 фиксируется с помощью четырех крепежных элементов, например, болтов — упоров 14, размещенных на направляющих 2 и обеспечивающих фиксацию требуемого положения камеры 1 относительно оси трубопровода 6.

Ремонтные работы с помощью предлагаемого изобретения осуществляются следующим образом. В месте расположения дефекта трубопровода 6, обозначенном буйками-маркерами, проводят спуск камеры 1 грузовыми кранами под воду до расстояния около 1 м до верхней образующей трубопровода 6. Производят спуск работающего водолаза под воду к месту установки устройства. Работающий водолаз проверяет и обеспечивает точное расположение камеры 1 над маркированным дефектным участком трубопровода. Водолаз проверяет отсутствие инородных тел между резиновыми уплотнителями 7 и поверхностью трубопровода 6. Водолаз обеспечивает с помощью радиосвязи требуемую ориентацию камеры 1 относительно трубопровода 6, устанавливает ее на трубопровод 6 в требуемом положении и проводит окончательную центровку камеры 1 и ее фиксацию на поверхности трубопровода 6 закреплением болтов-упоров 14. Далее предварительно закрепляет камеру 1 прижимными полукольцами 12, регулируя прижимное усилие талрепами 13, и проводит обтяжку камеры 1 вокруг поверхности трубопровода 6 с помощью прижимных полуколец 12 и талрепов 13. Водолаз обозначает буйками требуемое место размещения штанг 10 с грузами 11, после чего грузоподъемными средствами производят спуск штанг 10 с балластными грузами 11 под воду в местах, обозначенных буйками. Размещает штанги 10 в шарнирных устройствах 4 камеры 1, устанавливает балластные ящики на грунт и проверяет надежность (устойчивость) опоры. Закрепляет штанги 10 в цангах шарнирного устройства 4. Установка камеры 1 считается завершенной. Затем осуществляют подачу защитного газа в образованный водолазный колокол до вытеснения воды к нижнему краю камеры 1. Осуществляют спуск под воду и размещение в рабочей камере 1 освещения, сварочного оборудования, средств телевидения (при необходимости). В результате вытеснения воды из рабочей камеры 1 сварка производится в сухой среде с применением унифицированных сварочного оборудования и методов ремонта, включая подогрев поверхности перед сваркой и термообработку сварочного шва после сварки. Обеспечивается подача воздуха для дыхания водолаза и отвод продуктов дыхания по специальным шлангам для обеспечения взрывобезопасной среды. В качестве защитной газовой среды внутрь камеры 1 по шлангу с поверхности подается смесь защитных газов аргона Аг и углекислого газа СО. Сварка трубопровода 6 внутри камеры 1 может проводиться любым известным методом сварки с применением унифицированного оборудования. Для осуществления сварки дефектов трубопровода углового пространственного положения производят угловую установку камеры 1 (фиг.2) при помощи шарнирных устройств 4, при этом для удобства размещения водолаза к камере 1 монтируется металлическая заслонка, обеспечивающая требуемый для проведения сварки рабочий объем камеры (понижение уровня воды в районе сварки). Равновесие между скоростями подачи и отводом защитного газа (определяется визуально по стабильности положения уровня воды у нижнего края камеры) обеспечивается вручную водолазом путем регулировки кранами скорости подачи и отвода защитного газа (или блоком автоматической регулировки уровня воды).

При помощи предлагаемого кессона можно быстро и качественно ремонтировать поврежденные газопроводы. Эта технология позволяет заваривать под водой коррозионные дефекты, сквозные и не сквозные трещины с качеством, равным сухопутному. При этом не требуется мощного грузоподъемного оборудования, полностью решена проблема визуального контроля над сварочным процессом внутри камеры. Внутри камеры возможно применение различных видов сварки — штучных электродов, сварочного полуавтомата и т.д. Применение специализированного кессона при ремонте подводных переходов магистральных трубопроводов через водоемы, глубиной до 60 м, позволяет осуществлять технологию сварки и применение сварочных материалов, идентичных при сварке на суше.

Источник