ТРУБОПРОВОД С ВНУТРЕННИМ ЗАЩИТНЫМ ПОКРЫТИЕМ

Полезная модель относится к системам трубопроводов, в частности - к трубопроводам с внутренними защитными покрытиями и может быть использовано в трубопроводах для водоснабжения и канализации.
Известно использование стальных труб для устройства водопровода [1]. С целью предохранения стальных труб от коррозии с наружной стороны их покрывают битумно-резиновой изоляцией, а также используют метод катодной защиты. Для транспортирования агрессивных вод по отношению к металлу применяют внутреннюю изоляцию.
Недостатком водопроводов из таких стальных труб является то, что они не защищены от внутреннего абразивного износа за счет засорения сточных вод минеральными составляющими (песок, глина, шлак), количество которых в бытовых сточных водах доходит до 30-40%. Абразивный износ снижает срок службы трубопроводов.
Известен также трубопровод, прокладываемый в зоне вечной мерзлоты, с теплоизоляционным слоем в виде скорлупы, прикрепленный на части периметра трубопровода непосредственно на его поверхности, обращенной к грунту [2]. Недостатком этого трубопровода является то, что он не защищен от внутреннего абразивного износа минеральными составляющими, содержащимися в сточных водах.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является трубопровод с внутренним защитным покрытием, представляющим вторую стенку трубопровода, прикрепленную к его внутренней поверхности [3]. Внутреннее защитное покрытие образовано из спирально навитой ленты, прилегающей к внутренней поверхности трубопровода и прикрепленной к ней. Защитное покрытие выполнено из материала, имеющего одинаковый коэффициент термического расширения с материалом трубопровода.
Кроме того, крепление покрытия выполнено в виде швов, расположенных в плоскостях, перпендикулярных к оси трубы.
Это известное устройство имеет следующие недостатки:
- трудоемко в изготовлении,
- не обеспечивает защиту от абразивного износа частицами минеральных составляющих сточных вод.
Технической задачей полезной модели является защитное покрытие не сложное в изготовлении, обеспечивающее внутреннюю защиту трубопровода от абразивного износа частицами минеральных составляющих сточных вод и за счет этого позволяющее увеличить срок службы трубопровода.
Техническая задача решается тем, что внутреннее защитное покрытие образовано из составных частей одинаковых размеров, соединенных с трубопроводом сваркой, причем составные части защитного покрытия выполнены из трубы диаметром, равным диаметру трубопровода, при этом их ширина соответствует дуге окружности трубопровода в 40-50 градусов, а длина составляет от 1,3 до 1,7 диаметра трубопровода.
Техническая задача решается также и тем, что диаметр трубопровода составляет от 750 до 1500мм.
Техническая задача решается еще и тем, что крепление составных частей защитного покрытия к трубопроводу выполнено с торца в виде сплошных сварных швов,
а в продольном направлении - в виде прерывистых сварных швов длиной 45-55мм с шагом 450-550мм с обеих сторон составных частей, при этом на каждой стороне швы смещены относительно противоположной стороны на полшага.
Как показано выше, размеры составных частей защитного покрытия следующие: ширина соответствует дуге окружности трубопровода в 40-50 градусов, а длина составляет от 1,3 до 1,7 диаметра окружности трубопровода. Такие параметры основных частей покрытия выбраны из условия наличия в сточных водах минеральных составляющих (песок, глина, шлак), максимальный уровень которых при эксплуатации трубопроводов соответствует дуге окружности 30-35 градусов без карбонатных отложений и доходит до 35-40 градусов при карбонатных отложениях.
Таким образом, ширина защитных составных частей в 40-50 градусов с запасом в 5-10 градусов обеспечивает защиту трубопровода от абразивного износа минеральных составляющих в сточных водах.
Длина составных частей защитного покрытия выбрана из условий удобства монтажа защитного покрытия для трубопроводов от 1000 до 1500мм эта длина составляет 1,3-1,4 диаметра трубопровода, а для трубопроводов от 750 до 1000мм эта длина составляет 1,5-1,7 диаметра трубопровода.
Диаметр трубопровода выбран от 750 до 1500мм. При диаметре трубопровода менее 750мм практически невозможно монтировать внутри трубопровода защитное покрытие. Стальные трубопроводы диаметром более 1500мм. для организации сточных вод на практике не применяется.
Таким образом, оптимальным трубопроводом заявляемого технического решения является трубопровод диаметром от 750 до 1500мм.
Что же касается размера сварных швов и их вида, они выбраны из следующих условий. Сварка составных частей защитного покрытия с торцов выполняется сплошным швом. Это сделано с той целью, чтобы при последующей сварке не было деформации защитного покрытия (отгибание продольных сторон защитного покрытия), что привело бы к затруднению или невозможности последующей сварки продольной стороны защитного покрытия.
Сварку продольной стороны защитного покрытия производят в виде прерывистых сварных швов длиной от 45 до 55мм.
При длине прерывистого сварного шва менее 45мм не обеспечивается необходимая прочность сварки защитного покрытия к трубопроводу.
При длине прерывистого сварного шва более 55мм возможна деформация защитного покрытия.
На основании этого оптимальной является длина прерывистого шва от 45 до 55мм.
Шаг прерывистых сварных швов с обеих сторон составных частей защитного покрытия выбран в пределах 450-550мм.
При длине шага менее 450мм возможна деформация составных частей защитного покрытия со стороны, противоположной сварке.
При длине шага более 550мм не обеспечивается необходимая прочность сварки защитного покрытия к трубопроводу.
Таким образом, оптимальные размеры шага прерывистого сварного шва составляет от 450 до 550мм.
Смещение прерывистых сварных швов на каждой стороне составных частей защитных покрытий относительно противоположной стороны составляет полшага.
При отсутствии смещения, т.е., когда прерывистые сварные швы на обеих сторонах совпадают, не исключается «волнообразное» коробление защитного покрытия в процессе сварки.
В результате этого при эксплуатации трубопровода возможен быстрый износ защитного покрытия в местах «волны», что приводит к быстрому износу защитного покрытия и за счет этого происходит снижение срока службы трубопровода.
Таким образом, смещение прерывистых сварных швов на каждой стороне защитного покрытия на полшага относительно противоположной стороны позволяет увеличить срок службы трубопровода.
1
1
На фиг. приведен трубопровод 1 диаметром D с внутренним защитным покрытием 2, длиной L=(1,3-1,7)D и шириной, соответствующей, дуге 3 окружности диаметром D в 40-50 градусов, сварные швы: 4 - сплошной, 5 - прерывистый, L- длина прерывистого шва 5, L=35-40мм;
2
2
L - шаг прерывистых швов 5, L=450-550мм.
Трубопровод работает следующим образом. Сточные воды поступают в трубопровод 1. В процессе перекачки сточных вод минеральные составляющие вещества (песок, глина, шлак) осаждаются на внутреннем защитном покрытии 2. трубопровода 1. Минеральные составляющие вещества вызывают абразивный износ внутреннего защитного покрытия. В результате абразивного воздействия изнашивается внутреннее защитное покрытие 2 и после его окончательного износа начинает изнашиваться трубопровод 1. В результате наличия защитного покрытия 2 и выполненного из такой же трубы, как и трубопровод 1 и имеющего такую же толщину, как толщина трубопровода 1, срок службы трубопровода увеличивается, как минимум, в два раза.
Примеры конкретного исполнения
1. На складском хозяйстве треста «Водоканал» был изготовлен трубопровод с внутренним защитным покрытием. Диаметр трубопровода D составил 1000мм D, длина - 11 метров. Из трубы такого же диаметра для него было изготовлено восемь составных частей внутреннего защитного покрытия: 6шт длиной по 1,4м (1,4D) и 2шт длиной по 1,3м. (1,3D). Общая длина составных частей внутреннего защитного покрытия составила (1,4×6+1,3×2)=11 метров и соответствовала длине трубопровода.
Составные части были закреплены в трубе с торцов сплошным сварным швом, а в продольном направлении - прерывистым сварным швом длиной 50мм с шагом 500мм., при этом на каждой стороне швы смещены относительно противоположной стороны на 250мм.
2. На складском хозяйстве треста «Водоканал» был изготовлен трубопровод по прототипу. Диаметр трубопровода D составил 1000мм., длина - 11 метров.
Оба трубопровода (пример 1 и пример 2) были смонтированы в сентябре 1999г. в канализационном коллекторе на трассе ул.Грязнова - Южный переход.
Осмотр обоих трубопроводов, произведенный в октябре 2005 года показал следующее.
1
2
1. Внутреннее защитное покрытие трубопровода, приведенного, в примере 1 износилось за 5 лет эксплуатации, в среднем на /, 1/3 толщины стенки защитного покрытия.
1
2
2. Внутреннее защитное покрытие трубопровода по примеру 2 (прототип) износилось полностью, а сам трубопровод изношен в нижней части также на /, 1/3 толщины стенки.
Поскольку толщина защитного покрытия трубопровода с внутренним защитным покрытием и толщина трубы трубопровода в примере 2 одинакова, можно заключить, что срок службы трубопровода в соответствии с заявляемым техническим решением увеличивается более чем в 2 раза и составит примерно 20 лет по сравнению с эксплуатацией трубопровода по прототипу.
Источники информации
1. Калицун В.И. и др. «Основы гидравлики, водоснабжения и канализации». - М. Издательство литературы по строительству, 1972г., с.157.
2. Авт. свид. СССР №361349. М.Кл. F 16 L 9/00, 59/02, опубл. в БИ №1, 1973г.
3. Авт. свид. СССР №376629, М. Кл. F 16 L 9/18, опубл. в БИ №17, 1973г.