Патент по ремонту трубопроводов

способ ремонта магистрального трубопровода

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.

Источник

способ ремонта трубопровода и устройство для его реализации

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 трубопроводному транспорту и может быть использовано при ремонте эксплуатирующихся трубопроводов с дефектами, преимущественно трещиноподобными. На поврежденный участок трубопровода устанавливают муфту из двух полуобечаек с образованием кольцевого зазора. Торцы муфты герметизируют мастикой. В кольцевой зазор между муфтой и трубопроводом через входной патрубок подают композитный материал до его появления в выходных патрубках. Мастика содержит в мас.% смола эпоксидно-диановая 20-35; отвердитель смесь алифатических аминов 8-15; аэросил 2-4; минеральный наполнитель 50-65. Композитный материал содержит в мас.% смола эпоксидно-диановая 20-35; отвердитель смесь алифатических аминов 4-10; пластификатор 3-7; активный разбавитель 0,04-0,08; минеральный наполнитель 50-70. Технический результат: повышение надежности ремонта трубопровода, сокращение времени его ремонта и возможности проведения ремонта при отрицательных температурах прокачиваемого продукта и окружающего воздуха. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

Формула изобретения

1. Способ ремонта трубопровода, включающий установку цилиндрической муфты, состоящей из двух полуобечаек, с патрубками на поврежденный участок трубопровода с образованием кольцевого зазора между ними, герметизацию торцов муфты на трубопроводе мастикой и подачу в кольцевой зазор между муфтой и трубопроводом через ее входной патрубок композитного материала на основе эпоксидной смолы до появления композитного материала в выходных патрубках, отличающийся тем, что мастика содержит, мас.%:

Классы МПК:	F16L57/02 от растрескивания или коробления F16L55/18 приспособления, применяемые при ремонте труб
Автор(ы):	Еремкин Борис Вячеславович (RU) , Кочетов Владимир Иванович (RU) , Павский Владимир Ильич (RU)
Патентообладатель(и):	Общество с ограниченной ответственностью «ВолгаУралСпецстрой» (RU)
Приоритеты:

смола эпоксидно-диановая	20-35
отвердитель смесь алифатических аминов	8-15
аэросил	2-4
минеральный наполнитель	50-65,

а композитный материал содержит, мас.%:

смола эпоксидно-диановая	20-35
отвердитель смесь алифатических аминов	4-10
пластификатор	3-7
активный разбавитель	0,04-0,08
минеральный наполнитель	50-70

2. Устройство для ремонта трубопровода по способу п.1, содержащее цилиндрическую муфту, состоящую из двух полуобечаек, соединенных между собой по продольным участкам сваркой или болтовыми соединениями, мастику, расположенную по концам муфты с торцов и на внутренних концевых частях внутренней поверхности муфты с обеспечением герметичного контакта с внешней поверхностью трубопровода, и композитный материал, расположенный на внутренней стороне муфты с обеспечением герметичного контакта с внешней поверхностью трубопровода, отличающееся тем, что мастика содержит, мас.%:

смола эпоксидно-диановая	20-35
отвердитель смесь алифатических аминов	8-15
аэросил	2-4
минеральный наполнитель	50-65,

а композитный материал содержит, мас.%:

смола эпоксидно-диановая	20-35
отвердитель смесь алифатических аминов	4-10
пластификатор	3-7
активный разбавитель	0,04-0,08
минеральный наполнитель	50-70

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при ремонте эксплуатирующихся трубопроводов с дефектами, преимущественно трещиноподобными, в частности газотрубопроводов и нефтетрубопроводов. Изобретение направлено на упрочнение коррелированного или иным образом поврежденного участка трубопровода без остановки перекачки продукта.

Аналогичным к заявляемому способу является способ предотвращения развития коррозионных дефектов стенок трубопроводов вдоль образующей труб, который заключается в определении местоположения и характера дефекта, вскрытии трубопровода, удалении изоляционного покрытия и зачистке дефекта, уменьшении давления в трубопроводе, установке на дефект разъемной муфты, сварке горизонтальными продольными швами половин муфты, закачке твердеющего не коррозионно-активного полимерного материала в пространство между муфтой и трубой, при этом предварительно снижают давление в трубопроводе (см., например, патент РФ № 2097646, МПК F16L 57/00, 58/16, опубл. 27.11.97; Бюл. № 33).

Недостатками известного способа является следующее. Установка муфты на дефект не гарантирует предотвращение развития трещиноподобных дефектов. Эксплуатирующийся трубопровод находится в сложнонапряженном состоянии, поэтому снижение муфтой кольцевых напряжений в области дефекта не всегда может предотвратить развитие трещиноподобного дефекта, например, при возникновении в трубопроводе напряжений изгиба.

Аналогичным к заявляемому способу является способ предотвращения развития трещиноподобных и коррозионных дефектов стенок трубопроводов вдоль образующей труб, заключающийся в определении местоположения и характера дефекта, вскрытии трубопровода, удалении изоляционного покрытия и зачистке дефекта, уменьшении давления в трубопроводе, установке разъемной муфты, сварке горизонтальными продольными швами половин муфты, закачке твердеющего некоррозионно-активного полимерного материала в пространство между муфтой и трубопроводом (см., например, патент РФ № 2295088, МПК F16L 57/00 (2006.01), опубл. 10.03.2007 г.).

Недостатками известного способа являются следующие. В способе реализован ремонт магистральных газопроводов с осевым расположением трещиноподобных дефектов. Для применения данного метода требуются сложные вычисления, проводимые после вскрытия трубопровода с проведением испытаний на разрывных машинах. Длина муфты каждый раз рассчитывается исходя из этих расчетов, что не позволяет заранее подготовить муфту к ремонту, увеличивается время ремонта и время работы трубопровода при сниженном давлении (что дает дополнительные экономические потери).

Ближайшим аналогом к заявляемому способу является способ ремонта трубопроводов, включающий установку цилиндрической муфты, состоящей из двух полуобечаек, с патрубками на поврежденный участок трубопровода с образованием зазора между ними, герметизацию торцов муфты на трубопроводе и подачу в кольцевой зазор между муфтой и трубопроводом через ее входные патрубки композитного материала на основе эпоксидной смолы до появления композитного материала в выходных патрубках (см., например, патент РФ № 2191317, МПК F16L 55/18, дата публ. 20.10.2002).

Недостатками известного способа являются следующие. Ограниченный температурный диапазон, при котором возможно осуществление ремонта, а именно при температуре не ниже +5C°. Повышенное время отвердевания композиционного материала.

Технический результат выражается в предотвращении роста трещиноподобных дефектов трубопроводов не только осевых, но и радиальных, в восстановлении работоспособности магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов после ремонта по композитно-муфтовой технологии, сокращении времени ремонта трубопровода и возможности проведения ремонта при отрицательных температурах прокачиваемого продукта и окружающего воздуха.

Сущность заявленного способа выражается в том, что осуществляют установку цилиндрической муфты, состоящую из двух полуобечаек, с патрубками на поврежденный участок трубопровода с образованием кольцевого зазора между ними, герметизацию торцов муфты на трубопроводе мастикой и подачу в кольцевой зазор между муфтой и трубопроводом через ее входной патрубок композитного материала на основе эпоксидной смолы до появления композитного материала в выходных патрубках, отличающийся тем, что мастика содержит в мас.%:

Смола эпоксидно-диановая 20-35

Отвердитель смесь алифатических аминов 8-15

Минеральный наполнитель 50-65

а композитный материал содержит в мас.%:

Смола эпоксидно-диановая 20-35

Отвердитель смесь алифатических аминов 4-10

Активный разбавитель 0,04-0,08

Минеральный наполнитель 50-70

Сущность заявленного устройства для ремонта трубопровода по заявленному способу характеризуется тем, что содержит цилиндрическую муфту, состоящую из двух полуобечаек, соединенных между собой по продольным участкам сваркой или болтовыми соединениями, мастику, расположенную по концам муфты с торцов и на внутренних концевых частях внутренней поверхности муфты с обеспечением герметичного контакта с внешней поверхностью трубопровода, и композитный материал, расположенный на внутренней стороне муфты с обеспечением герметичного контакта с внешней поверхностью трубопровода, и отличается от ближайшего аналога тем, что мастика содержит в мас.%:

смола эпоксидно-диановая 20-35

отвердитель смесь алифатических аминов 8-15

минеральный наполнитель 50-65

а композитный материал содержит в мас.%:

смола эпоксидно-диановая 20-35

отвердитель смесь алифатических аминов 4-10

активный разбавитель 0,04-0,08

минеральный наполнитель 50-70

Сущность заявленного способа ремонта трубопровода и устройства для ремонта трубопровод, посредством которого осуществляется заявленный способ, поясняется чертежами, на которых приведено следующее.

На фиг.1 — вид на муфту, расположенную на трубопроводе, сбоку;

на фиг.2 — вид поперечного разреза муфты и трубопровода;

на фиг.3 — вид А выпускного клапана и болта в контрольном отверстии;

на фиг.4 — вид полумуфты с торца;

на фиг.5 — вид полумуфты сверху;

на фиг.6 — вид полумуфты в сечении А-А;

на фиг.7 — вид полумуфты в сечении Б-Б;

на фиг.8 — вид на муфту с болтовым соединением полуобечаек сбоку.

Из теории развития трещиноподобных дефектов на трубопроводном транспорте известно, что самыми опасными для нарушения работоспособности трубопровода являются радиальные дефекты. В связи с тем, что магистральные газопроводы, нефтепродуктопроводы и нефтепроводы не работают при постоянном давлении прокачиваемого продукта (происходят технологические скачки давления в определенных строго контролируемых параметрах), на стенку трубопровода действуют внутренние силы, направленные радиально наружу, которые имеют определенную цикличность. Кроме того, на трубопровод очень часто действуют дополнительно и напряжения изгиба. Так как вершина трещины является концентратором напряжений, то такое пространственное сочетание неблагоприятных факторов увеличивает вероятность развития трещины, что может привести к дальнейшему разрушению трубопровода.

Заявленный способ осуществляется следующим образом. После выявления места нахождения дефекта на трубопроводе вскрывают участок трубопровода выполнением траншеи, очищения участка трубопровода от изоляции, при необходимости уточняют местонахождение дефекта и приступают к осуществлению действий заявленного способа. Устанавливают цилиндрическую муфту, состоящую из двух полуобечаек 1, 2, с патрубками 6, 7 на поврежденный участок трубопровода 4 с образованием кольцевого зазора между ними (фиг.1, 8). Соединяют полуобечайки 1, 2 по продольным участкам сваркой (фиг.1) или болтовыми соединениями (фиг.8). Посредством установочных болтов 11, ввернутых в полуобечайки 1, 2, выставляют равномерный зазор между трубопроводом 4 и муфтой. Герметизируют торцы муфты на трубопроводе 4 предварительно подготовленной мастикой 3, содержащей в мас.%:

смола эпоксидно-диановая 20-35

отвердитель смесь алифатических аминов 8-15

минеральный наполнитель 50-65

После отвердевания мастики 3 подают в кольцевой зазор между муфтой и трубопроводом 4 через ее входные патрубки 6 композитный материал 5 на основе эпоксидной смолы до появления композитного материала 5 в выходных патрубках 7 (фиг.1, 8). Предварительно подготовленный перед подачей в кольцевой зазор композитный материал 5 содержит в мас.%:

смола эпоксидно-диановая 20-35

отвердитель смесь алифатических аминов 4-10

активный разбавитель 0,04-0,08

минеральный наполнитель 50-70

Учитывая, что температура перекачиваемого газа может доходить до минус 12 градусов Цельсия, был разработан вышеуказанный композитный материал 5 на основе эпоксидной смолы ЭД-20 с добавлением необходимых присадок, который позволяет производить ремонт при данных температурах. Кроме этого, время желатинизации (для проведения закачки под муфту) увеличено до одного часа. Также был создана для ремонта по композитно-муфтовой технологии мастика 3 для герметизации на базе эпоксидной смолы ЭД-20 вышеуказанного состава. Время отвердевания указанной мастики 3 составляет 20 минут.

Использование смолы ЭД-20 как основы в композитном материале 5 и в мастике 3 выбрано неслучайно. Это сделано для устранения появления возможных температурных и прочих напряжений в месте стыка мастики 3 с композитным материалом 5 при проведении ремонтных работ. Кроме этого, разработанная мастика 3 работает, как и композитный материал 5, при отрицательных температурах до -12 C°. У известных аналогов (как, например, способ ремонта трубопроводов патент РФ № 2191317, МПК F16L 55/18, опубл. 20.10.2002 г.), минимальная температура при которой производится закачка композиционного материала, плюс 5 градусов Цельсия, и время желатинизации 0,5 часа, что при большом объеме закачиваемого композиционного материала делает проблематичным качественное проведение ремонта трубопровода. Используемая в указанном аналогичном способе для герметизации мастика 3 на основе полиэфирной смолы имеет время отвердевания один час, в три раза большее, чем у мастики в заявленном способе, и также может быть использована в работах при отрицательных температурах.

Устройство для ремонта трубопровода по заявленному способу содержит цилиндрическую муфту, состоящую из двух полуобечаек 1, 2 (фиг.1, 2, 4, 5, 8), соединенных между собой по продольным участкам сваркой или болтовыми соединениями 9, мастику 3, расположенную по концам муфты с торцов и на внутренних концевых частях внутренней поверхности муфты с обеспечением герметичного контакта с внешней поверхностью трубопровода 4, и композитный материал 5, расположенный на внутренней стороне муфты с обеспечением герметичного контакта с внешней поверхностью трубопровода 4, отличающееся от ближайшего аналога тем, что мастика 3 содержит в мас.%:

смола эпоксидно-диановая 20-35

отвердитель смесь алифатических аминов 8-15

минеральный наполнитель 50-65

а композитный материал 5 содержит в мас.%:

смола эпоксидно-диановая 20-35

отвердитель смесь алифатических аминов 4-10

активный разбавитель 0,04-0,08

минеральный наполнитель 50-70

Муфта к трубопроводу не приваривается. Боковые кромки обеих полуобечаек 1, 2 имеют разделку под сварку при варианте соединения их сваркой (фиг.4, 6, 7).

Муфта состоит из двух цилиндрических полуобечаек 1, 2, которые устанавливаются на ремонтируемый трубопровод 4, полностью охватывая его (фиг.1). Затем обе полуобечайки 1, 2 свариваются встык продольными швами с предварительной разделкой кромок продольных сторон (фиг.1, 4, 6, 7). Внутренний диаметр муфты превышает внешний диаметр трубопровода 4 на величину, достаточную для образования кольцевого зазора между ними.

В нижней полуобечайке 2 располагаются входные стальные патрубки 6 (фиг.1, 2, 8), предназначенные для подсоединения к ним гибких шлангов, по которым подается композитный материал 5.

В верхней полуобечайке 1 располагаются выходные стальные патрубки 7 (фиг.1, 2, 3, 8). Кроме того, в самой муфте имеются контрольные отверстия 8 с резьбой (фиг.1, 3, 4, 5, 8), предназначенные для выпуска воздуха и контроля уровня композитного материала 5 при заливке. По мере заполнения муфты композитным материалом 5 в контрольные отверстия 8 ввинчиваются болты (фиг.1, 2, 3, 5, 6, 8).

Кроме того, в обеих полуобечайках 1, 2 имеются резьбовые отверстия 10, в которые вворачиваются установочные болты 11 (фиг.2), предназначенные для регулировки зазора между муфтой и трубопроводом 4 до заполнения торцов муфты мастикой и выполняющие функцию опор при установке муфты на трубопровод 4.

Устройство работает следующим образом.

После установки муфты с зазором и на трубопровод 4 сваривают между собой две стальные полуобечайки 1, 2, установленные на трубопроводе 4 симметрично по отношению к дефекту с кольцевым зазором посредством болтов 11, ввернутых в отверстия 10 (фиг.1, 2, 8). Допуск на величину кольцевого зазора позволяет ремонтировать трубопроводы 4 с дефектами геометрии в поперечном сечении и изгибом продольной оси. Торцы муфты заполняют быстросхватывающейся мастикой 3 для герметизации кольцевого зазора на концах полуобечаек 1, 2 между ними и трубопроводом. Образовавшийся объем между трубопроводом 4 и муфтой через входные патрубки 6 в нижней полуобечайке 2 заполняется композитным материалом 5 на основе эпоксидной смолы, затвердевающим до требуемой прочности в течение 24 часов. Расположение входных патрубков 6 по краям полуобечайки 2 и выходных патрубков 7 по краям полуобечайки 1 позволяет контролировать процесс заполнения композитным материалом 5 объема между трубопроводом 4 и муфтой. В верхней полуобечайке 1 имеется несколько контрольных резьбовых отверстий 8, предназначенных для контроля уровня композитного материала 5, в которые вворачивают болты после выхода пузырьков воздуха и заполнения композитным материалом 5 объема между трубопроводом 4 и муфтой.

Композитный материал 5 готовится непосредственно перед заполнением объема между трубопроводом 4 и муфтой. Композитный материал затвердевает, и болты 11 вывертывают для исключения электрического контакта муфты и трубопровода. Для получения гладкой поверхности полуобечаек 1, 2 после срезания всех болтов остатки болтов могут быть оставлены в отверстиях 8, 10 трубопровода 4 и зачищены заподлицо.

В результате проведенных исследований было установлено, что величина зазора между муфтой и трубопроводом 4 должна быть не менее 6 миллиметров и не более 40 миллиметров. Толщина стенки муфты должна быть увеличена на 20% от толщины стенки трубопровода ремонтируемого газопровода, нефтепровода или нефтепродуктопровода. Муфта в виде двух полуобечаек 1, 2 должна быть изготовлена в заводских условиях методом вальцовки с последующим термоотпуском в печах при температуре 700-900 градусов Цельсия или методом горячей штамповки (когда лист металла нагревается до температуры 700-900 градусов Цельсия с последующим формообразованием в штампе). Термический отпуск производится для снятия остаточных напряжений в полуобечайках 1, 2. Материал для изготовления полуобечаек 1, 2 муфты используется такой же, как и материал трубопровода 4. Допустимо использование стали, аналогичной стали ремонтируемого трубопровода (с эквивалентными механическими характеристиками). При большой величине дефекта допускается применение многосекционной (составной) муфты. Но длина ее не должна превышать 10,5 метров.

При невозможности производства огневых (сварочных) работ при ремонте трубопровода 4 стальные полуобечайки 1, 2 выполняют с болтовыми соединениями 9 (фиг.8). На месте производства работ стальные полуобечайки 1, 2 муфты присоединяют друг к другу продольными сторонами болтовыми соединениями 9 (фиг.8). Все остальные действия способа осуществляют аналогично случаю соединения полуобечаек 1, 2 сваркой. Работу по установке устройства для реализации заявленного способа, содержащего муфту с полуобечайками 1, 2, соединенными между собой болтовыми соединениями 9 (фиг.8), осуществляют аналогично случаю соединения полуобечаек 1, 2 сваркой.

Во всех известных способах ремонта по композитно-муфтовой технологии не учтена возможность появления блуждающих токов и появление электрохимической коррозии. При необходимости для катодной защиты ремонтной конструкции выполняют соединение медным кабелем с закреплением на два болта, которые приваривают (один к телу трубопровода 4, другой к муфте) термической сваркой.

В результате многочисленных лабораторных экспериментов и натурных, полевых испытаний было установлено, что для предотвращения развития дефекта длина ремонтной муфты должна быть: для осевых дефектов увеличена с каждой стороны от края трещины на 0,6 диаметра ремонтируемого трубопровода 4; для радиальных дефектов — на 1,3 диаметра ремонтируемого трубопровода 4. При этом ремонтная конструкция позволит принимать на себя возникающие нагрузки и остановить развитие трещиноподобных дефектов. В качестве иллюстрации этого можно привести данные, полученные при проведении полигонных испытаний трубной плети с нанесенными на нее трещиноподобными дефектами и отремонтированной по заявляемой композитно-муфтовой технологии. Дефекты были нанесены как в осевом направлении, так и в радиальном (пропилы на глубину в 50% от толщины стенки трубы).

Программа проведения испытаний следующая.

1. Опрессовка плети давлением 55 атм.

2. Циклическое нагружение плети гидропульсатором в два этапа:

первый этап — 9800 циклов нагружения с давлением 60,5/50 атм;

второй этап — 200 циклов нагружения с давлением 70,5/50 атм.

3. Статическое нагружение плети до разрушения.

В результате проведенного ремонта искусственных поверхностных пропилов муфтами композитными МК-1 трубная плеть выдержала 10000 циклов нагружения (что соответствует 30 годам эксплуатации трубопровода), в течение которых разрушения плети не произошло, а неплотностей и подтеков воды под муфтой внешним осмотром обнаружено не было.

Удлинения периметров в различных сечениях трубы и муфты не произошло. Разрушение плети в результате статического нагружения произошло при давлении 120,5 атм. Разрушение произошло по основному металлу трубы. Очаг разрушения находился на расстоянии 1600 мм от края муфты. Распространения разрушения под муфту не произошло. Разрушения композиционного материала не произошло. Отслоения композиционного материала в местах искусственных дефектов не произошло. Разрушения стальных полуобечаек муфт не произошло. При проведении испытаний проводились замеры возникающих нагрузок на муфте и на трубе. Значения относительных деформаций, возникающих на муфте, в 1,86 раза меньше, чем в трубе.

Заявленные способ ремонта трубопровода и устройство для его реализации благодаря отличительным признакам в виде конкретных материалов мастики и композиционного материала с указанными составами обеспечивают улучшенную адгезию мастики и композитного материала с материалом трубопровода и стальных полуобечаек 1, 2 муфты.

Так как заявленный способ ремонта трубопровода и устройство для его реализации разработаны в первую очередь для ремонта трубопроводов с трещиноподобными дефектами, которые являются самыми сложными при проведении ремонтных работ на газопроводе, нефтепроводе или нефтепродуктопроводе, он также может быть рекомендован для ремонта трубопроводов с другими видами дефектов.

Источник