Заглушка для трубы

Полезная модель может быть использована на магистральных и технологических нефтегазопроводах в нефтегазовой и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно относится к приспособлениям для защиты внутренней полости трубы от попадания загрязнений и посторонних предметов сквозь технологическое отверстие в стенке трубы.
При выполнении ремонтных (огневых) работ на магистральных газопроводах важной задачей является предотвращение образования в полости газопровода взрывоопасной газовоздушной смеси в результате попадания в зону ремонтных работ транспортируемого природного газа. Для решения этой задачи после стравливания природного газа из ремонтируемого участка газопровода до давления, близкого к атмосферному, возникает необходимость герметичного отсечения полости ремонтируемого участка газопровода от прилегающего основного газопровода.
При проведении ремонтных (огневых) работ на нефтепроводах требуется освобождение ремонтного участка от нефти или нефтепродукта с последующей вырезкой дефектного участка трубопровода. Для безопасного проведения сварочно-монтажных работ возникает необходимость герметичного отсечения полости ремонтируемого участка нефтепровода от паров нефти или нефтепродукта из прилегающего основного нефтепровода.
Существует отработанная технология безопасного проведения огневых работ на магистральных газопроводах (СТО Газпром 14-2005 «Типовая инструкция по безопасному проведению огневых работ на газовых объектах ОАО «Газпром», ООО «ИРЦ Газпром», М.: 2005), предполагающая использование временных герметизирующих устройств (ВГУ) – резиновых шаров или других устройств, применяемых для временной локализации участка проведения огневых работ. Также, существует отработанная технология безопасного проведения огневых работ на магистральных нефтепроводах (ОТТ-23.040.00-КТН-191-12 «Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Устройства для перекрытия трубопроводов и патрубков. Общие технические требования»).
Синонимами термина «временное герметизирующее устройство», употребляемыми специалистами по проведению ремонтных (огневых) работ на нефтегазопроводах, являются термины «герметизатор трубопровода», «заглушка надувная герметизирующая», «надувной запорный элемент», «пневматическое герметизирующее устройство», «пневмозаглушка», «устройство герметизирующее отключающее», «эластичная оболочка», «цилиндр герметизирующий». Здесь и далее по тексту преимущественно будет использоваться термин «устройство герметизирующее отключающее» (УГО).
Существуют различные типы УГО, отличающиеся материалами и конструкцией, однако самыми распространенными являются УГО, из эластичного воздухонепроницаемого материала, заполняемые воздухом или инертным газом (например, азотом) и увеличивающиеся в размере (патенты RU207303U1, опубл. 21.10.2021; CN110645437B, опубл 02.07.2021; RU180820U1, опубл. 25.06.2018; RU171752U1, опубл. 14.06.2017; US7455077B2, опубл. 25.11.2008; US6899138B2, опубл. 31.05.2005; US2843154A, опубл. 15.07.1958; US1906151A, опубл. 25.04.1933 и т. д). Здесь и далее по тексту под термином «устройство герметизирующее отключающее» (УГО) понимается устройство, представляющее собой замкнутую камеру из эластичного воздухонепроницаемого материала, заполняемую воздухом или инертным газом (например, азотом) через гибкий патрубок, которая предназначена для герметичного перекрытия полости трубы с целью предотвращения проникновения природного газа (газового конденсата, газовых смесей) или паров нефти и нефтепродуктов в зону проведения огневых и газоопасных работ. После завершения огневых и газоопасных работ УГО извлекают из трубы. В рабочем состоянии УГО принимает при заполнении цилиндрическую форму, а плотность его прилегания к внутренней поверхности трубы обеспечивается уплотнительными поясами. Для извлечения УГО из полости трубы используют фал.
Технология применения УГО на трубопроводе подразумевает его ввод в полость трубы и извлечение из полости трубы через технологическое отверстие, специально вырезаемое для этой цели в верхней образующей продольной части стенки трубы.
Синонимами термина «технологическое отверстие», употребляемыми специалистами по проведению ремонтных (огневых) работ на нефтегазопроводах, являются термины «монтажное окно», «операционное окно», «технологическое окно». Здесь и далее по тексту преимущественно будет использоваться термин «технологическое отверстие».
Размеры и форма технологического отверстия ограничены требованиями нормативной документации, исходя из условий прочности. Технологическое отверстие имеет форму овала (эллипса), ориентированного вдоль продольной оси трубы и должно располагаться в верхней четверти периметра трубы с отклонением от зенита ± 10°. Максимальные размеры технологического отверстия составляют 350×250 мм для труб DN 700 и более. Для труб меньшего диаметра продольный размер составляет не более половины диаметра трубы. Поперечный размер – не менее чем на 50 мм меньше продольного. После вырезки технологического отверстия и ввода УГО в полость трубы острые кромки технологического отверстия обрабатываются под сварку посредством, например, угловой шлифовальной машины (УШМ) или напильника.
Перед установкой УГО в полость трубы оно проверяется на отсутствие проколов, порезов и трещин. Перед установкой УГО проверяется вне полости трубы на герметичность при избыточном давлении в нем, указанном в паспорте УГО. УГО вводят в полость трубы в сложенном виде, в котором оно проходит через технологическое отверстие, а затем заполняют воздухом или инертным газом, например, азотом. После завершения ремонтных работ из УГО откачивают воздух или инертный газ и извлекают УГО через технологическое отверстие.
В ходе ремонта трубопровода не исключается случайное попадание через технологическое отверстие в его внутреннюю полость посторонних предметов и различных загрязнений, таких как пыль, песок, грязь, влага, грунт, абразивные частицы, лед, атмосферные осадки (дождевые воды, снег, град) и прочего наносного мусора. Из уровня техники не известны устройства для защиты внутренней полости трубы от попадания через технологическое отверстие в стенке трубы загрязнений и посторонних предметов при использовании УГО с гибкими трубопроводами в период ремонта трубопровода. После вырезки технологического отверстия в стенке трубы, существует вероятность попадания посторонних предметов и различных загрязнений во внутреннюю полость трубопровода. Если это произойдет и посторонний предмет или загрязнение не будут замечены, то это может привести к серьезным и даже катастрофическим последствиям. При заполнении трубопровода это может привести: к повышенному износу уплотнений и рабочих колес насосов, размещенных на перекачивающих насосных станциях, из-за абразивного воздействия мельчайших частиц загрязнений; забиванию вставок с сетками, что приведет к повышению давления в трубопроводе, и к возможному в дальнейшем разрыву труб по сварным швам. Посторонние предметы, находящиеся во внутренней полости трубопроводов, внутри которых пропускают внутритрубные снаряды (внутритрубный снаряд – устройство для внутритрубных обследований трубопроводов, именуемое также дефектоскопом-снарядом/внутритрубным диагностическим или дефектоскопическим комплексом и рассчитанное на перемещение по обследуемому трубопроводу потоком транспортируемого по нему продукта, которое может быть использовано для контроля технического состояния и/или геометрической формы стенок, и/или пространственного положения трубопроводов), могут привести к нарушению работоспособности внутритрубного снаряда, так как во время движения внутритрубного снаряда такие посторонние предметы могут разрывать соединительные кабели, находящиеся снаружи корпуса внутритрубного снаряда, в том числе кабели, соединяющие датчики с модулями обработки данных, находящимися в корпусе внутритрубного снаряда. При падении посторонних предметов в технологическое отверстие возможны механические повреждения кромок технологического отверстия, подготовленных посредством механической зачистки под сварку, что требует повторной механической зачистки кромок под сварку. Посторонние предметы, упавшие в технологическое отверстие и находящиеся на дне полости трубы, могут своими выступающими острыми частями порезать или порвать оболочку УГО при его извлечении после окончания ремонтных работ. Так как УГО обладают малой эксплуатационной стойкостью, то порезы и царапины оболочки не допустимы, потому что УГО не будут пригодны для повторного использования вследствие неспособности выдержать значительные механические нагрузки и не обеспечат перекрытие полости трубы при последующем использовании. Вывод УГО наиболее осложнен при отрицательных температурах атмосферного воздуха и трубы из-за снижения эластичности материала оболочки УГО при понижении температуры, в связи с чем невозможно избежать порезов и царапин оболочки УГО при контакте оболочки с острыми выступающими частями постороннего предмета, случайно упавшего через технологическое отверстие во внутреннюю полость трубы.
Известно множество заглушек (например, патенты RU2659010C1, опубл. 26.06.2018; RU175855U1, опубл. 21.12.2017; RU144296U1, опубл. 20.08.2014; RU114353U1, опубл. 20.03.2012 и т.д.), применяемых для защиты концов (торцов) труб от механических повреждений и их внутренней полости с целью исключения попадания во внутреннюю полость трубы посторонних предметов, влаги, пыли, газов; заглушки могут быть использованы при транспортировке и хранении труб. Однако они в силу конструктивных особенностей не могут быть использованы для защиты внутренней полости трубы от попадания загрязнений и посторонних предметов в период ремонта трубопровода, после вырезки технологических отверстий. Так как заглушки предназначены для защиты концов цилиндрических труб, то они выполняются преимущественно цилиндрической формы и не подходят для защиты внутренней полости трубы при размещении на наружной поверхности трубы над технологическим отверстием, вырезанным в стенке трубы и имеющим овальную форму. Также, в известных из уровня техники заглушках не предусмотрены отверстия для размещения гибких трубопроводов (рукавов высокого давления, шлангов, резинотканевых трубопроводов, пневмопроводов, гибких патрубков и т.д.), по которым подается воздух/инертный газ в УГО.
Известны заглушки для отверстий (например, патенты RU107562U1, опубл. 20.08.2011; RU2189329C2, опубл. 20.09.2002; RU17348U1, опубл. 27.03.2001 и т.д.), недостатком которых является отсутствие возможности перекрытия овальных технологических отверстий на цилиндрических поверхностях труб по причине конструктивных особенностей этих заглушек. Также, недостатком является низкая механическая прочность из-за выполнения заглушек из термоэластичного материала (пластмассы) или резины. В известных из уровня техники заглушках для отверстий не предусмотрены отверстия для размещения гибких трубопроводов, по которым подается воздух/инертный газ в УГО.
4
Недостатком известных металлических заглушек (например, патент RU159495U1, опубл. 10.02.2016) является то, что соприкосновение металлической заглушки и кромок технологического отверстия (и всей трубы в целом) может привести к образованию искр, что недопустимо на опасных производственных объектах. Наличие искр в загазованной среде может привести к взрывопожароопасной ситуации, в том числе при повышенной концентрации газа более 20% от НКПВ (более 1% CH) в воздухе рабочей зоны и полости трубы может привести к взрыву. Также, металлические заглушки выполняются преимущественно цилиндрической формы и не подходят для защиты внутренней полости трубы при размещении на наружной поверхности трубы над технологическим отверстием, вырезанным в стенке трубы и имеющим овальную форму. В металлических заглушках не предусмотрены отверстия для размещения гибких трубопроводов, по которым подается воздух/инертный газ в УГО.
Проблема попадания загрязнений и посторонних предметов в полость трубы при ремонте решается техническим решением (патент на полезную модель RU208654U1, МПК F16L 55/18, опубл. 29.12.2021), путем герметизации полости трубы, содержащей взрывопожароопасную газовоздушную смесь, лотком, поджимаемым струбциной к внутренней поверхности трубы. После установки лотка производится обработка острых кромок технологического отверстия с применением УШМ. Выполнение устройства в виде лотка позволяет беспрепятственно проводить работы УШМ, вследствие наличия необходимого зазора между дном лотка и кромками технологического отверстия трубы. После обработки кромок технологического отверстия, производится демонтаж устройства, а в подготовленное отверстие вваривается заплата.
Недостатком устройства является то, что оно предназначено только для ремонта дефектных участков трубопроводов путем вварки заплат и не подходит для защиты внутренней полости трубы от попадания посторонних предметов и герметизации трубы при замене дефектного участка трубопровода катушкой (катушка – это отрезок трубы для вварки в трубопровод), так как значительно увеличиваются сроки выполнения ремонта трубопровода при последовательном выполнении операций: 1. герметизация первого технологического отверстия лотком; 2. шлифовка кромок первого технологического отверстия; 3. герметизация второго технологического отверстия лотком; 4. шлифовка кромок второго технологического отверстия; 5. установка в полость трубы УГО в обе стороны от дефектного участка; 6. вентиляция отсеченного участка; 7. вырезка дефектного участка трубопровода. Так как для осуществления ремонта трубопровода необходимо останавливать эксплуатацию ремонтируемого трубопровода, а остановка эксплуатации крупного или магистрального трубопровода связана со значительными временными и финансовыми затратами, то увеличение сроков проведения ремонтных работ является недостатком использования лотка, поджимаемого струбциной к внутренней поверхности трубы, для защиты полости трубы от попадания посторонних предметов и загрязнений. Недостатком технического решения является отсутствие искробезопасного покрытия, что может привести к образованию искр, что недопустимо на опасных производственных объектах. Также, недостатком технического решения является отсутствие отверстий для размещения гибких трубопроводов, по которым подается воздух/инертный газ в УГО.
Известна заглушка (патент RU108547U1, МПК F16L 57/00, опубл. 20.09.2011), содержащая корпус и мягкий рулонированный материал. Материал расположен между корпусом заглушки и стенками трубы в виде эластичной прокладки. Корпус сформирован из пенополиуретанового герметика. Герметик размещен на эластичной прокладке внутри трубы с последующим расширением и затвердеванием его при герметизации отверстия. В качестве пенополиуретанового герметика может быть использована монтажная пена. В качестве эластичной прокладки может быть использована полиэтиленовая пленка. Данная заглушка наиболее близка по назначению к заявленному техническому решению и принята за прототип, однако в заявленном техническом решении нет общих признаков с прототипом.
Достоинством заглушки является то, что она подходит для герметизации свободных торцов труб различных диаметров, в том числе и произвольной формы, например, овальных, многогранных и тому подобных, а также отверстий различной конфигурации и размеров, как по глубине, так и по сечению на цилиндрических поверхностях труб при транспортировке и хранении этих труб. Кроме того, данная заглушка устойчива к механическим напряжениям и ветровым нагрузкам, а также не крошится после застывания.
Недостатком заглушки является отсутствие возможности использовать ее для защиты полости трубы сразу же после размещения эластичной прокладки на кромках технологического отверстия и выпуска пенополиуретанового герметика, так как необходимо дождаться первичного затвердевания пенополиуретанового герметика. Также, при выпуске из баллона пенополиуретанового герметика необходимо либо вручную удерживать пленку (эластичную прокладку), прижимая ее края к поверхности трубы руками, либо, используя подручные средства, уложить их на края пленки, прижав ее к поверхности трубы, что характеризуется сложностью, так как подручные средства могут соскальзывать (скатываться) с наклонной поверхности трубы. Также, при необходимости извлечения УГО из полости трубы до окончания проведения ремонтных работ (например, в случае падения давления при разгерметизации УГО) и установки другого герметичного УГО в полость трубы заглушку необходимо извлечь из отверстия, однако для ее извлечения ее необходимо разрушить, так как при герметизации (перекрытии) отверстий на цилиндрических поверхностях труб с внутренней стороны трубы формируется буртик, который не позволяет извлечь заглушку из отверстия без приложения механического напряжения, приводящего к разрушению. Заглушка является одноразовой, так как ее невозможно повторно использовать после извлечения из отверстия и всякий раз требуется повторное ее изготовление. Таким образом, недостатком заглушки является необходимость значительных усилий и затрат времени, связанных с изготовлением заглушки и ее последующим извлечением из отверстия в стенке трубы, что увеличивает сроки выполнения ремонта трубопровода. Также, при извлечении заглушки возможен отрыв эластичной прокладки, и кусочки затвердевшего пенополиуретанового герметика при разрушении заглушки попадают в полость трубы, что, тем самым, не обеспечивает назначение заглушки, заключающееся в исключении попадания в полость трубы посторонних предметов.
Технической проблемой является попадание во внутреннюю полость трубы через технологическое отверстие посторонних предметов и различных загрязнений, таких как пыль, песок, грязь, влага, грунт, абразивные частицы, лед, атмосферные осадки (дождевые воды, снег, град) и прочего наносного мусора. После вырезки технологического отверстия в стенке трубы в процессе использования УГО существует вероятность попадания посторонних предметов и различных загрязнений в полость трубы, и если это произойдет и посторонний предмет или загрязнение не будут замечены, то может привести к серьезным и даже катастрофическим последствиям. Из уровня техники не известны устройства для защиты внутренней полости трубы от попадания через технологические отверстия загрязнений и посторонних предметов в период ремонта трубопровода в процессе использования УГО.
Здесь и далее термины «заглушка», «заглушка для трубы», «заглушка для трубопровода» используются взаимозаменяемо, если иное не указано прямо.
Здесь и далее термины «труба», «трубопровод» используются взаимозаменяемо, если иное не указано прямо.
Техническим результатом является повышение надежности перекрытия заглушкой, предотвращающего попадание посторонних предметов в полость трубы через технологическое отверстие в стенке трубы, в процессе использования устройств герметизирующих отключающих.
Технический результат достигается тем, что заглушка для трубы выполнена в виде пластины, две противоположные стороны которой выполнены с кривизной, соответствующей кривизне наружной поверхности трубопровода, к внутренней боковой поверхности пластины жестко прикреплены ограничители, наружный контур которых соответствует контуру технологического отверстия в стенке трубопровода, при этом не менее, чем на одной стороне пластины выполнено отверстие, размеры и форма которого соответствуют размеру и форме гибкого трубопровода устройства герметизирующего отключающего.
Допускается выполнять пластину любой формы, например, прямоугольной, квадратной, трапецеидальной, треугольной, круглой или эллипсной формы.
Рекомендуется пластину и ограничители выполнить из металла или композита.
Целесообразно ограничители прикрепить к внутренней боковой поверхности пластины посредством сварки или пайки, или резьбового соединения, или такого механического крепления, при котором они будут удерживаться на месте.
Рекомендуется ограничители выполнить в виде профильных труб (прямоугольного/квадратного/круглого сечения) или уголков, или стержней.
Целесообразно поверхность заглушки покрыть искробезопасным материалом.
Рекомендуется заглушку изготовить из искробезопасного материала, например, из меди или бронзы.
Целесообразно к наружной боковой поверхности пластины жестко прикрепить не менее одной ручки.
Рекомендуется на внутренней боковой поверхности пластины закрепить не менее одного магнита.
Допускается на внутренней боковой поверхности пластины, контактирующей с поверхностью трубопровода, разместить уплотнитель, выполненный в виде ленты, шнура с круглым поперечным сечением или шнура любой другой формы.
Выполнение пластины заглушки из жесткого материала обеспечивает сохранение ее целостности при ударном воздействии от упавшего рабочего инструмента или прочих посторонних предметов, сохранение целостности пластины заглушки обеспечивает повышение надежности перекрытия заглушкой технологического отверстия. Выполнение заглушки из жесткого материала (например, металла или композита) обеспечивает термостойкость, возможность окраски, без изменений размеров конструкции заглушки, а также устойчивость к абразивному воздействию – таким образом обеспечивается повышенная надежность перекрытия технологического отверстия заглушкой, предотвращающего попадание посторонних предметов в полость трубы через технологическое отверстие в стенке трубы.
Ограничители, жестко прикрепленные к внутренней боковой поверхности пластины, обеспечивают надежное удержание заглушки на поверхности трубы над технологическим отверстием за счет фиксации заглушки от горизонтальных перемещений (в продольном и поперечном направлениях) и ограничивают вертикальные перемещения (вертикальные перемещения заглушки осуществляются на длину ограничителей). Ограничители также обеспечивают центрирование заглушки при перекрытии технологического отверстия, что позволяет перекрывать технологические отверстие без зазоров между кромкой технологического отверстия и пластиной заглушки, что также повышает надежность перекрытия заглушкой технологического отверстия.
Наличие магнита (магнитов), жестко прикрепленного к внутренней боковой поверхности пластины, при монтаже заглушки за счет сил магнитного сцепления с металлической трубой, обеспечивает фиксацию заглушки от вертикальных и горизонтальных перемещений при вибрационных и сдвиговых нагрузках, что повышает надежность перекрытия заглушкой технологического отверстия.
Покрытие поверхности заглушки искробезопасным материалом (капролактамом или полиуретаном) или мягким искробезопасным металлом (медью или бронзой) исключает возникновение искрообразования при соприкосновении заглушки (например, пластины и/или ограничителей) и кромок технологического отверстия (и всей трубы в целом). Выполнение заглушки из искробезопасного материала (например, меди или бронзы) исключает возникновение искрообразования при соприкосновении заглушки (например, пластины и/или ограничителей) и кромок технологического отверстия (и всей трубы в целом). Исключение искрообразования в рабочей зоне и полости трубы, содержащих взрывопожароопасную газовоздушную смесь, повышает надежность перекрытия заглушкой технологического отверстия.
Для улучшения визуального контроля за технологическим отверстием заглушка может быть окрашена в яркий цвет, что делает технологическое отверстие более заметным на фоне трубы и при неправильной установке заглушки, например, с зазором между кромкой технологического отверстия и пластиной заглушки, зазор хорошо заметен, что позволяет установить заглушку повторно с обеспечением ее центрирования, таким образом в зазор не попадут различные загрязнения (песок, грунт, пыль и т.д.), что повышает надежность перекрытия заглушкой технологического отверстия.
Наличие ручек, жестко прикрепленных к наружной боковой поверхности пластины заглушки, повышает удобство установки заглушки, центрирования её над технологическим отверстием, а также её извлечения (демонтажа), что повышает надежность перекрытия заглушкой технологического отверстия.
Заглушка, установленная на наружной поверхности трубы над технологическим отверстием, защищает полость трубы от случайного попадания через технологическое отверстие посторонних предметов и различных загрязнений таких, как пыль, песок, грязь, влага, грунт, абразивные частицы, лед, атмосферные осадки (дождевые воды, снег, град) и прочего наносного мусора. Таким образом, при извлечении УГО по окончании ремонтных работ из полости трубы через технологическое отверстие предотвращается воздействие (порезы, проколы, царапины) на УГО выступающих острых частей посторонних предметов, упавших в технологическое отверстие и находящихся на дне полости трубы. УГО будут пригодны для повторного использования вследствие своей способности выдержать значительные механические нагрузки и обеспечат герметичное отсечение полости трубы при последующем использовании. Вывод УГО безопасен при отрицательных температурах атмосферного воздуха и трубы при отсутствии посторонних предметов в полости трубы.
Чтобы гибкий трубопровод, предназначенный для подвода воздуха/инертного газа в УГО, не контактировал с другим гибким трубопроводом, и они не перетирались при взаимодействии, также, чтобы гибкие трубопроводы не перетирались при контакте с шероховатой стенкой трубы предусмотрены отдаленные друг от друга отверстия в заглушке. Отверстия в заглушке выполнены таким образом, чтобы заглушка, с введенными в ее отверстия гибкими трубопроводами, обеспечивала защиту полости трубы от случайного попадания через технологическое отверстие посторонних предметов и различных загрязнений, таких как пыль, песок, грязь, влага, грунт, абразивные частицы, лед, атмосферные осадки (дождевые воды, снег, град) и прочего наносного мусора.
Таким образом, гибкие трубопроводы удалены друг от друга, не взаимодействуют друг с другом, следовательно, не перетираются, не рвутся, и подача воздуха или инертного газа в УГО не прекращается, и гибкие трубопроводы служат более длительное время, т.е. не требуется извлечение (демонтаж) заглушки для извлечения УГО, гибкий трубопровод которого перетерся/порвался и не обеспечивает подачу воздуха или инертного газа в УГО. Так как при каждом извлечении (демонтаже) заглушки возможно случайное попадание в полость трубы через технологическое отверстие посторонних предметов и различных загрязнений (пыль, песок и т.д.), то обеспечение отсутствия повреждений гибких трубопроводов напрямую влияет на повышение надежности перекрытия заглушкой технологического отверстия.
Возможность подбора размера и формы пластины заглушки в зависимости от размеров и формы технологического отверстия в стенке трубы позволяет использовать заявленную заглушку на широком ряду размеров и форм технологических отверстий, что обеспечивает повышенную надежность перекрытия заглушкой технологических отверстий.
Для лучшего понимания сущности заявленной полезной модели ниже представлены неограничивающие сущность полезной модели графические материалы, где:
на фиг. 1 представлено изометрическое изображение заглушки для трубы с отверстиями, расположенными на поперечных сторонах пластины;
на фиг. 2 представлено изометрическое изображение заглушки для трубы с отверстиями, расположенными на продольных сторонах пластины;
на фиг. 3 представлено изометрическое изображение заглушки для трубы с отверстиями, расположенными на поперечных сторонах пластины, с жестко прикрепленными к краям отверстий пластинами в виде козырьков;
на фиг. 4 показан вид спереди на заглушку для трубы с фиг. 3;
на фиг. 5 показан вид сверху на заглушку для трубы с фиг. 3;
на фиг. 6 показан вид слева на заглушку для трубы с фиг. 3;
на фиг. 7 представлено изометрическое изображение заглушки для трубы с выпуклой частью, с отверстиями, расположенными на поперечных сторонах пластины;
на фиг. 8 показан вид спереди на заглушку для трубы с фиг. 7;
на фиг. 9 показан вид сверху на заглушку для трубы с фиг. 7;
на фиг. 10 показан вид слева на заглушку для трубы с фиг. 7;
на фиг. 11 показан увеличенный вид А с фиг. 10;
на фиг. 12 показано изометрическое изображение трубы с выполненным в ее стенке технологическим отверстием и с размещенными на поверхности трубы гибкими трубопроводами, предназначенными для подачи воздуха/инертного газа в УГО (стрелкой показано направление установки заглушки для трубы с фиг. 1);
на фиг. 13 показана труба в разрезе, над трубой показан вид слева на заглушку для трубы с фиг. 3, поперечные стороны пластины заглушки выполнены закругленными с радиусом внутренней боковой поверхности пластины, равным радиусу наружной поверхности трубы (так как радиус наружной поверхности трубы равен радиусу внутренней боковой поверхности пластины заглушки то их радиусы обозначены буквой R);
на фиг. 14 показан вид снизу на заглушку с фиг. 1 с размещенными на внутренней боковой поверхности пластины магнитами и уплотнителем в виде шнура (штриховой линией показана проекция контура овального технологического отверстия; пунктирной линией показан наружный прямоугольный контур ограничителей);
на фиг. 15 представлено изометрическое изображение заглушки с фиг. 1, установленной на трубе и закрывающей технологическое отверстие в стенке трубы.
Заглушка для трубы 1 (фиг. 12, 15) содержит пластину 2 (фиг. 1-7, 9, 10, 15). Пластина 2 может быть выполнена любой формы, например, прямоугольной, квадратной, трапецеидальной, треугольной, круглой или эллипсной формы. Предпочтительно выполнение пластины 2 прямоугольной или квадратной (фиг. 1-3, 5, 7, 9, 15) формы под широко распространенные технологические отверстия 3 (фиг. 12). Пластина 2 должна быть выполнена из жесткого материала (например, металла или композита) для того, чтобы выдержать ударное воздействие от упавшего постороннего предмета (на фиг. не показан). При выполнении пластины 2 прямоугольной или квадратной формы она будет иметь поперечные стороны 4 (фиг. 1-10), перпендикулярные продольной оси (на фиг. не показана) трубы 1 с технологическим отверстием 3 и продольные стороны 5 (фиг. 1-5, 7-9), параллельные (но не соосные) продольной оси трубы 1. Размеры пластины 2 подбираются так, чтобы она обеспечивала перекрытие технологического отверстия 3 (размеры поперечных 4 и продольных 5 сторон пластины 2 должны быть больше геометрических размеров технологического отверстия 3).
Поперечные стороны 4 пластины 2 имеют кривизну, соответствующую кривизне наружной поверхности 6 (фиг. 13) трубы 1. В самом общем случае две противоположные стороны пластины 2 выполнены с кривизной, соответствующей кривизне наружной поверхности трубопровода. При выполнении пластины 2 иной от прямоугольной и квадратной формы (например, круглой, треугольной и т.д.) её поперечные стороны 4 (перпендикулярные продольной оси трубы 1) также имеют кривизну, соответствующую кривизне наружной поверхности 6 трубы 1. Пластина 2 имеет наружную боковую поверхность 7 (фиг. 11) и внутреннюю боковую поверхность 8 (фиг. 11), под внутренней боковой поверхностью 8 понимается поверхность пластины 2, обращенная к трубе 1, и касающаяся ее наружной поверхности 6, а под наружной боковой поверхностью 7 понимается, соответственно поверхность, противоположная внутренней боковой поверхности 8. На фиг. 13 буквой R обозначен радиус внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 заглушки, равный радиусу наружной поверхности 6 трубы 1, то есть кривизна поперечных сторон 4 пластины 2 соответствует кривизне наружной поверхности 6 трубы 1.
К наружной боковой поверхности 7 пластины 2 может быть жестко прикреплено (например, посредством сварки, пайки, резьбового соединения или такого механического крепления, при котором она будет удерживаться на месте) не менее одной ручки 9 (фиг. 1-6, 15). В качестве ручки 9 могут использоваться скобы, стержни, рукоятки и т.п.
К внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 жестко прикреплены (например, посредством сварки, пайки, резьбового соединения или такого механического крепления, при котором они будут удерживаться на месте) ограничители 10 (фиг. 1-4, 6-8, 10, 11, 13, 14), установленные таким образом, чтобы наружный контур прикрепленных ограничителей 10 соответствовал контуру технологического отверстия 3 (на фиг. 14 штриховой линией на заглушке показана проекция контура овального технологического отверстия 3, а пунктирной линией показан наружный прямоугольный контур ограничителей 10, таким образом видно, что наружный контур ограничителей 10 соответствует контуру технологического отверстия 3). Ограничители 10 должны быть выполнены из жесткого материала, например, металла или композита. Ограничители 10 могут быть выполнены, например, в виде профильных труб прямоугольного, квадратного (фиг. 1-3) или круглого сечения (фиг. 7), стержней, уголков, пластин, планок и т.п. Количество ограничителей 10 может быть любым, но не менее двух (при одном ограничителе 10 не будет обеспечена фиксация от горизонтальных перемещений, а при двух и более ограничителях 10 заглушка будет зафиксирована от горизонтальных перемещений; на фиг. 14 показаны четыре ограничителя 10). При резьбовом соединении ограничителей 10 и пластины 2 к ограничителям 10 жестко прикрепляется (например, посредством сварки, пайки) болт или гайка (на фиг. не показаны), а к внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 жестко прикрепляется (например, посредством сварки, пайки) гайка или болт (на фиг. не показаны), соответственно. Таким образом, резьбовое соединение ограничителей 10 и пластины 2 позволяет выполнить отсоединение друг от друга пластины 2 и ограничителей 10, что обеспечивает удобное хранение и транспортировку заглушки, также один набор ограничителей 10 можно использовать для соединения с пластинами 2, имеющими различную кривизну поперечных сторон 4, то есть используемых на разных диаметрах труб 1. Также, на внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 могут быть выполнены глухие резьбовые отверстия (на фиг. не показаны) для соединения с болтами (на фиг. не показаны) жестко прикрепленными к ограничителям 10.
На внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 также может быть закреплено (например, посредством запрессовывания или вклеивания в отверстия (на фиг. не показаны) на внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 либо на внутреннюю боковую поверхность 8 пластины 2) не менее одного магнита 11 (фиг. 14), например, по периметру внутренней боковой поверхности 8 пластины 2. Магнит (магниты) 11, закрепленный на внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 за счет силы магнитного сцепления с трубой 1 обеспечивает надежное крепление заглушки к наружной поверхности 6 трубы 1. На внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 также может быть размещен уплотнитель 12 (фиг. 14), выполненный в виде, например, ленты, шнура с круглым поперечным сечением или шнура любой другой формы.
Не менее чем одна сторона (поперечная 4 и/или продольная 5) пластины 2 выполнена с образованием отверстия 13 (фиг. 1-3, 6, 7, 10, 14), которое может находиться в любом месте стороны пластины 2 (например, начало, середина, конец стороны пластины 2). Размеры и форма отверстия 13 подбираются в зависимости от размеров и формы гибкого трубопровода 14 (фиг. 12,15), предназначенного для подачи воздуха/инертного газа в УГО (на фиг. не показано). При установленной на технологическое отверстие 3 заглушке, отверстие 13 сообщается с внутренней полостью трубы 1 (при наличии гибкого трубопровода 14 в отверстии 13 – не сообщается). Отверстие 13 может быть выполнено разными способами, например; путем гибочных операций с образованием выпуклой части (например, U-образной, треугольной, прямоугольной, многоугольной и др.), имеющей размеры и форму, соответствующие размерам и форме гибкого трубопровода 14, при гибочных операциях образуются два отверстия 13 (фиг. 7) на противоположных сторонах пластины 2; путем вырезания части края пластины 2 (фиг. 1, 2); путем вырезания части края пластины 2 и последующего жесткого прикрепления к краям отверстия 13 (например, посредством сварки, пайки или такого механического крепления, при котором она будет удерживаться на месте) пластины в виде козырька (фиг. 3). Если гибкий трубопровод 14 выполнен цилиндрическим, то козырьки, соответственно, будут иметь форму четверти сферы (фиг. 3).
Поверхность заглушки может быть покрыта упругим прочным искробезопасным материалом (например, капролактамом, полиуретаном и т.п. – на фиг. не показаны) или мягким искробезопасным металлом (например, медью, бронзой и т.п. – на фиг. не показаны), или заглушка может быть изготовлена из искробезопасного материала (например, из меди или бронзы и т.п.), что исключает возникновение искрообразования при соприкосновении заглушки (например, пластины 2 и/или ограничителей 10) и кромок технологического отверстия 3 (и всей трубы 1 в целом).
Заглушка для трубы работает следующим образом.
При необходимости производства ремонтных (огневых) работ на трубопроводе, в его стенке вырезают технологическое отверстие 3 (с предварительным снятием изоляции (на фиг. не показана) с трубы 1). УГО вводят в полость трубы 1 в сложенном виде, в котором оно проходит через технологическое отверстие 3. Затем УГО заполняют воздухом или инертным газом, например, азотом. Острые кромки (на фиг. не показаны) технологического отверстия 3 шлифуются посредством механической зачистки для дальнейшей накладки заплаты (на фиг. не показана) и проведения сварочных операций. Параллельно операции шлифовки острых кромок технологического отверстия 3 вырезают дефектный участок трубы 1 (на фиг. не показан). Размещают гибкие трубопроводы 14, предназначенные для подачи воздуха/инертного газа в УГО, на поверхности трубы 1 таким образом, чтобы отверстия 13 заглушки (которая будет смонтирована на трубе 1 для перекрытия технологического отверстия 3), расположенные на поперечных 4 и/или продольных 5 сторонах пластины 2 заглушки, располагались над гибкими трубопроводами 14 (фиг. 12).
Работник (на фиг. не показан), взявшись за ручку 9 либо за кромки пластины 2 заглушки, направляет заглушку на технологическое отверстие 3 таким образом, чтобы её поперечные стороны 4 были перпендикулярны продольной оси трубы 1 с технологическим отверстием 3, а продольные стороны 5 были параллельны продольной оси трубы 1. Также работник при направлении заглушки на технологическое отверстие 3 контролирует, чтобы все ограничители 10, жестко прикрепленные к внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 заглушки, попали в технологическое отверстие 3. Ограничители 10 установлены таким образом, что наружный контур ограничителей 10 соответствует контуру технологического отверстия 3 и поэтому необходимо обеспечить аккуратный ввод всех ограничителей 10 в технологическое отверстие 3. При соприкосновении ограничителей 10 и кромок технологического отверстия 3 за счет искробезопасного покрытия ограничителей 10 (либо материала, из которых они изготовлены) обеспечивается отсутствие искрообразования. После попадания ограничителей 10 в технологическое отверстие 3 работник опускает заглушку до соприкосновения внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 заглушки с наружной поверхности 6 трубы 1. В процессе опускания заглушки контролируют положение гибких трубопроводов 14 на наружной поверхности 6 трубы 1, располагая их таким образом, чтобы отверстия 13, расположенные на поперечных 4 и/или продольных 5 сторонах пластины 2 заглушки, располагались над гибкими трубопроводами 14.
При наличии магнита (магнитов) 11 на внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 заглушки он при приближении внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 заглушки к наружной поверхности 6 трубы 1 за счет силы магнитного притяжения  обеспечивает притягивание пластины 2 заглушки к наружной поверхности 6 трубы 1 и ее крепление к наружной поверхности 6 трубы 1.
При соприкосновении внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 заглушки и наружной поверхности 6 трубы 1 работник отпускает ручку 9 (если работник держал кромки пластины 2 заглушки, то необходимо отпустить их до соприкосновения внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 заглушки и наружной поверхности 6 трубы 1, чтобы не прищемить пальцы), поправляет при необходимости гибкие трубопроводы 14 и заглушка фиксируется от горизонтальных перемещений (в продольном и поперечном направлениях), при этом вертикальные перемещения ограничиваются на длину, соответствующую длине ограничителей 10. При наличии уплотнителя 12 на внутренней боковой поверхности 8 пластины 2, он (помимо уплотнения) обеспечивает, при возможных деформациях пластины 2 заглушки (например, деформациях, образованных в процессе перевозки до места проведения ремонтных работ), повышение плотности прилегания внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 заглушки к наружной поверхности 6 трубы 1.
Таким образом, после установки заглушки (фиг. 15) внутренняя боковая поверхность 8 пластины 2 плотно прилегает к наружной поверхности 6 трубы 1 и заглушка защищает внутреннюю полость трубы 1 от воздействия влаги, грязи, механического мусора, а также подготовленных под сварку кромок технологического отверстия 3.
После завершения ремонтных работ из УГО откачивают воздух или инертный газ, после чего работник, взявшись за ручку 9 либо за кромки пластины 2 заглушки (если кромки пластины 2 заглушки плотно прилегают к наружной поверхности 6 трубы 1 и не получается взяться за кромки пластины 2, то можно, приподняв гибкий трубопровод 14, приподнять пластину 2 заглушки, после чего взяться за кромки пластины 2 заглушки) извлекает ее с технологического отверстия 3 таким образом, чтобы все ограничители 10 вышли из технологического отверстия 3 трубы 1. УГО извлекают через технологическое отверстие 3. Технологическое отверстие 3 заваривают.
Помимо использования на магистральных и технологических нефтегазопроводах, заявленная заглушка для трубы может быть использована для любых других целей герметизации трубопровода с применением УГО, то есть является универсальной и может применяться также при герметизации канализационных трубопроводов и водопроводов.
Примеры практической реализации.
Пример №1.
Использовали пластину 2 из углеродистой стали обыкновенного качества Ст.3, толщина пластины 2 составляла 3 мм. Пластина 2 была выполнена квадратной формы размером 280×280 мм. К внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 были прикреплены посредством сварки ограничители 10, выполненные в виде профильных труб квадратного сечения. Длина ограничителей 10 составляла 350 мм, количество ограничителей 10 – четыре штуки, причем они располагались таким образом, что своим наружным контуром образовывали прямоугольник (фиг. 14). Гальваническим способом на заявленную заглушку нанесли медное покрытие. Заявленную заглушку использовали на газопроводе (на фиг. не показан, но можно сказать, что газопровод это – труба 1, показанная на фиг. 12, 15) диаметром 1020 мм с толщиной стенки 11 мм, на котором выполняли ремонтные работы по вырезке дефектного участка и вварке катушки. Участок газопровода, подлежащий ремонту, очистили от грязи, земли, изоляционного покрытия до металлического блеска. В стенке трубы 1 была проведена вырезка двух овальных технологических отверстий 3 ручной кислородной резкой; условия работы по монтажу, использованию, демонтажу заявленной заглушки были идентичны на двух технологических отверстиях 3 размером 200×250 мм, поэтому дальше в примере №1 практической реализации будет описано использование одной заглушки для одного технологического отверстия 3 в стенке трубы 1. В качестве УГО использовали УГО-1000-1М (на фиг. не показано) из прорезиненной ткани, длина УГО составляла не более 1200 мм, масса 9 кг. УГО ввели в полость трубы 1 в сложенном виде, в котором оно прошло через технологическое отверстие 3, а затем заполнили воздухом.
Отсутствие проколов, порезов и царапин УГО было проверено косвенно, по показаниям давления манометра (на фиг. не показан) – давление не снижалось после заполнения УГО воздухом.
После ввода УГО в полость трубы 1, его заполнения воздухом и перекрытия проходного сечения трубы 1 острые кромки технологического отверстия 3 отшлифовали напильником (на фиг. не показан). Параллельно операции шлифовки острых кромок технологического отверстия 3 вырезали дефектный участок трубы 1. После осуществления операции шлифовки заявленную заглушку смонтировали на трубе 1 для перекрытия технологического отверстия 3. После завершения ремонтных работ из УГО откачали воздух, демонтировали заглушку, извлекли УГО через технологическое отверстие 3. Перед извлечением УГО из полости трубы 1 через технологическое отверстие 3 провели тщательный визуальный контроль состояния дна полости трубы 1, и выявили, что посторонние предметы и прочий мусор на дне полости трубы 1 отсутствует, после чего извлекли УГО. При извлечении УГО из полости трубы 1 через технологическое отверстие 3 не возникло проколов, порезов и царапин УГО, так как посторонние предметы и прочий мусор на дне полости трубы 1 отсутствовал. Технологическое отверстие 3 заварили путем вварки заплаты.
Пример №2.
Использовали пластину 2 из углеродистой стали обыкновенного качества Ст.3, толщина пластины 2 составляла 2 мм. Пластина 2 была выполнена прямоугольной формы размером 200×240 мм. К внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 были прикреплены посредством сварки ограничители 10, выполненные в виде профильных труб круглого сечения. Длина ограничителей 10 составляла 280 мм, количество ограничителей 10 – три штуки, причем они располагались таким образом, что своим наружным контуром образовывали треугольник (на фиг. не показано). Гальваническим способом на заявленную заглушку нанесли медное покрытие. Заявленную заглушку использовали на газопроводе (на фиг. не показан, но можно сказать, что газопровод это – труба 1, показанная на фиг. 12, 15) диаметром 720 мм, на котором выполняли ремонтные работы по вырезке дефектного участка и вварке катушки. Участок газопровода, подлежащий ремонту, очистили от грязи, земли, изоляционного покрытия до металлического блеска. В стенке трубы 1 была проведена вырезка двух овальных технологических отверстий 3 ручной кислородной резкой; условия работы по монтажу, использованию, демонтажу заявленной заглушки были идентичны на двух технологических отверстиях 3 размером 170×220 мм, поэтому дальше в примере №2 практической реализации будет описано использование одной заглушки для одного технологического отверстия 3 в стенке трубы 1. В качестве УГО использовали УГО-700-1М (на фиг. не показано) из прорезиненной ткани, длина УГО составляла не более 850 мм, масса 5 кг. УГО ввели в полость трубы 1 в сложенном виде, в котором оно прошло через технологическое отверстие 3, а затем заполнили воздухом.
Отсутствие проколов, порезов и царапин УГО было проверено косвенно, по показаниям давления манометра – давление не снижалось после заполнения УГО воздухом.
После ввода УГО в полость трубы 1, его заполнения воздухом и перекрытия проходного сечения трубы 1 острые кромки технологического отверстия 3 отшлифовали напильником. Параллельно операции шлифовки острых кромок технологического отверстия 3 вырезали дефектный участок трубы 1. После осуществления операции шлифовки заявленную заглушку смонтировали на трубе 1 для перекрытия технологического отверстия 3. После завершения ремонтных работ из УГО откачали воздух, демонтировали заглушку, извлекли УГО через технологическое отверстие 3. Перед извлечением УГО из полости трубы 1 через технологическое отверстие 3 провели тщательный визуальный контроль состояния дна полости трубы 1, и выявили, что посторонние предметы и прочий мусор на дне полости трубы 1 отсутствует, после чего извлекли УГО. При извлечении УГО из полости трубы 1 через технологическое отверстие 3 не возникло проколов, порезов и царапин УГО, так как посторонние предметы и прочий мусор на дне полости трубы 1 отсутствовал. Технологическое отверстие 3 заварили путем вварки заплаты.
Пример №3.
Использовали медную пластину 2 толщиной 4 мм. Пластина 2 была выполнена прямоугольной формы размером 200×240 мм. К внутренней боковой поверхности 8 пластины 2 были прикреплены посредством пайки ограничители 10, выполненные в виде профильных медных труб круглого сечения. Длина ограничителей 10 составляла 300 мм, количество ограничителей 10 – четыре штуки, причем они располагались таким образом, что своим наружным контуром образовывали прямоугольник. Заявленную заглушку использовали на нефтепроводе (на фиг. не показан, но можно сказать, что нефтепровод это – труба 1, показанная на фиг. 12, 15) диаметром 720 мм, на котором выполняли ремонтные работы по вырезке дефектного участка и вварке заплаты. Участок нефтепровода, подлежащий ремонту, очистили от грязи, земли, изоляционного покрытия до металлического блеска. В стенке трубы 1 была проведена вырезка двух технологических отверстий 3 воздушно-плазменной резкой; условия работы по монтажу, использованию, демонтажу заявленной заглушки были идентичны на двух технологических отверстиях 3 размером 170×220 мм, поэтому дальше в примере №3 практической реализации будет описано использование одной заглушки для одного технологического отверстия 3 в стенке трубы 1. В качестве УГО использовали ЦГ-1 (на фиг. не показано) из каландрованной резины, длина УГО составляла не более 1350 мм. УГО ввели в полость трубы 1 в сложенном виде, в котором оно прошло через технологическое отверстие 3, а затем заполнили воздухом.
Отсутствие проколов, порезов и царапин УГО было проверено косвенно, по показаниям давления манометра – давление не снижалось после заполнения УГО воздухом.
После ввода УГО в полость трубы 1, его заполнения воздухом и перекрытия проходного сечения трубы 1 острые кромки технологического отверстия 3 отшлифовали углошлифовальной машиной «Болгарка» (на фиг. не показана). Параллельно операции шлифовки острых кромок технологического отверстия 3 вырезали дефектный участок трубы 1. После осуществления операции шлифовки заявленную заглушку смонтировали на трубе 1 для перекрытия технологического отверстия 3. После завершения ремонтных работ из УГО откачали воздух, демонтировали заглушку, извлекли УГО через технологическое отверстие 3. Перед извлечением УГО из полости трубы 1 через технологическое отверстие 3 провели тщательный визуальный контроль состояния дна полости трубы 1, и выявили, что посторонние предметы и прочий мусор на дне полости трубы 1 отсутствует, после чего извлекли УГО. При извлечении УГО из полости трубы 1 через технологическое отверстие 3 не возникло проколов, порезов и царапин УГО, так как посторонние предметы и прочий мусор на дне полости трубы 1 отсутствовал. Технологическое отверстие 3 заварили путем вварки заплаты.
Таким образом, достигается технический результат, заключаемый в повышении надежности перекрытия технологического отверстия заглушкой, предотвращающего попадание посторонних предметов в полость трубы через технологическое отверстие в стенке трубы, в процессе использования устройств герметизирующих отключающих.