Конструкция гидрозащищенного стыка труб с наружным бетонным покрытием
CONSTRUCTION OF A WATERPROOF PIPE JOINT WITH AN EXTERNAL CONCRETE COATING

Предлагаемое изобретение относится к области строительства и ремонта трубопроводов, а именно к стыкам трубопроводов из проводящих труб с наружным бетонным покрытием, и может быть использовано как при строительстве нефте- и газопроводов, так и при сооружении иных трубопроводов для нужд ТЭК и ЖКХ для особо жестких условий эксплуатации или для прокладки в городских условиях.
При строительстве трубопроводов для особо жестких условий эксплуатации или для прокладки в городских условиях должны выполняться несколько особо важных требований. Одним из них является защита мест стыка труб от механических воздействий. Другим важным требованием является минимизация времени проведения строительных или ремонтных работ, например при работе в городских условиях. Также важным требованием является защита сварного шва стыка труб от попадания влаги для исключения его коррозии.
Известно большое количество вариантов конструкций стыка труб. Так, например, описанный в патент РФ №122742 (приор.05.07.2012, опубл.10.12.2012) узел стыка труб с балластным покрытием включает свободные от балластного покрытия концы двух труб, соединенные сварным швом и закрытые изоляционным материалом. На концах двух труб, соединенных сварным швом, вплотную к торцевым поверхностям балластного покрытия установлены центрирующие пояса. Центрирующие пояса выполнены из центраторов, соединенных между собой ленточным элементом. Внешняя оболочка узла стыка размещена на центрирующих поясах с примыканием к балластному покрытию стыкуемых труб. Внешняя оболочка узла стыка имеет разъем, один край которого жестко соединен по всей его длине со вставкой. Кольцевое пространство под внешней оболочкой узла стыка труб заполнено слоем изолирующего материала. При этом в центральной зоне узла стыка труб поверх внешней оболочки установлена стягивающая стальная лента. Внешняя оболочка стыка труб снабжена двумя отверстиями, одно из которых предназначено для заливки изолирующего материала и снабжено пробкой, а второе отверстие является выпором.
Главными недостатками предложенного решения являются большие временные затраты на производство работ, связанные с установкой центрирующих поясов и временем, необходимым для отверждения заливаемого материала.
Частично недостатки устранены в патенте №192391 (приор. 28.06.2019, опубл. 16.09.2019) «Конструкция стыка труб с наружным бетонным покрытием», выбранным в качестве прототипа. В этом патенте описана конструкция стыка труб с наружным бетонным покрытием, состоящая из двух проводящих труб, соединенных сваркой. Каждая труба имеет внешнее сплошное бетонное покрытие. Между торцами бетонного покрытия труб концентрично проводящим трубам установлены распорки. Объем между бетонными покрытиями закрыт кожухом. Пространство внутри кожуха заполнено отвердевающим материалом.
Недостатки в предложенной в патенте конструкции связаны с большим объемом между бетонными покрытиями, требующим заполнения. Так, в случае использования бетона для заполнения объема между бетонными покрытиями требует продолжительного времени, необходимого для застывания.
Сократить время застывания возможно за счет использования компаунда. Однако большие объемы компаунда требуют значительных материальных затрат. Кроме того, из-за физических параметров, а именно недостаточной твердости компаундов, возникает проблема защиты от внешнего колющего воздействия. При этом проколы защитного слоя могут привести к попаданию влаги в зону стыкового шва и запустить процесс коррозии трубопровода.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является минимизация времени проведения строительных или ремонтных работ на трубопроводах, предназначенных для эксплуатации в особо жестких или городских условиях.
Техническим результатом, получаемым в результате использования предложенного изобретения, является получение конструкции гидрозащищенного стыка с повышенной механической прочностью и жесткостью.
Технический результат достигается, а задача решается тем, что конструкция гидрозащищенного стыка труб с наружным бетонным покрытием состоит из двух проводящих труб, соединенных сварочным швом покрытым термоусадочной манжетой. Причем между торцами бетонных слоев стыкуемых труб на термоусадочной манжете расположен защитный листовой материал. При этом на листовом материале залит слой из компаунда, покрытый кожухом.
В частном случае в качестве листового материала могут быть использованы сегменты, состоящие из цементно-песчаной бетонной смеси с использованием добавок, пластификаторов и армирующих элементов,
В частном случае в качестве листового материала использован скальный лист.
В частном случае качестве листового материала использован мат из футеровочных реек.
Предпочтительно, чтобы кожух был выполнен из листовой оцинкованной стали.
Кожух может быть выполнен из металлополимерной оболочки.
Как вариант кожух может быть выполнен в виде полимерной оболочки.
Термоусадочная манжета, устанавливаемая на сварной шов, предназначена для его гидроизоляции и является антикоррозионной защитой стыка.
Предлагаемые к применению варианты листового материала является механически прочными и надежно защищают от внешнего воздействия манжету и тело трубы.
Также листовой материал из-за своей небольшой толщины пригоден для обработки. Его легко, точно и быстро можно обрезать до необходимого размера для точного заполнения объема между торцами бетонных покрытий. Собранный и установленный между торцами бетонных покрытий листовой материал является прочностным элементом, препятствующим как продольному, так и угловому смещению друг относительно друга бетонных покрытий стыкуемых проводящих труб. Это позволяет сделать конструкцию стыка с повышенной механической прочностью и жесткостью.
Следует обратить внимание, что заполнение объема между торцами слоев бетонного покрытия труб листовым материалом не требует специальных температурных режимов, а сам листовой материал негигроскопичен, а также неприхотлив в хранении и транспортировке.
Слой компаунда, покрывающий листовой материал, надежно защищает от проникновения влаги к поверхности стыкуемых труб, что делает конструкцию гидрозащищенной и одновременно защищает от различных механических воздействий. Кожух, покрывающий компаунд, позволяет защитить слой от возможных повреждений, связанных воздействием камней или других острых предметов.
Выполнение кожуха, предназначенного для заливки компаунда из оцинкованной стали позволяет избежать его коррозии. Также антикоррозийным вариантом может быть кожух из металлополимерной оболочки или выполненный в виде полимерной оболочки.
Таким образом, все признаки, приведенные в формуле, направлены на достижение заявленного технического результата, а именно получение конструкции гидрозащищенного стыка с повышенной механической прочностью и жесткостью.
В последующем заявляемое изобретение поясняется подробным описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее решение, примера его выполнения и прилагаемым чертежом, на котором:
фиг.1 – приведен продольный разрез стыка труб с наружным бетонным покрытием.
Вариант конструкции гидрозащищенного стыка труб с наружным бетонным покрытием, приведенный на фиг.1 содержит две проводящие трубы 1, соединенные сваркой с образованием сварочного шва 2. Сварочный шов 2 в приведенном примере закрыт термоусадочной манжетой 3, которая заходит на защитный антикоррозионный слой 4, нанесенный на внешние поверхности проводящих труб 1.
Слой наружного бетонного покрытия может быть выполнен армированным, например, каркасом, как это показано в приведенном примере, а также фиброй, сеткой.
Между внутренними торцами слоев 5 бетонного покрытия проводящих труб 1 размещен защитный листовой материал 6. В качестве листового материала 6 предлагается использовать сегменты из цементно-песчаной бетонной смеси с использованием добавок, пластификаторов и армирующих элементов. Однако, возможно использование и других листовых материалов, например скального листа, жестких матов - наборных из футеровочной рейки (деревянной или полимерной). Из сегментов набирают цилиндрические слои.
Так как сегменты листового материала 6 имеют небольшую толщину, они могут легко подвергаться механической обработке. Их легко точно обрезать до необходимого размера, чтобы полностью и без зазоров заполнить объем между торцами слоев 5 бетонного покрытия.
На фиг. 1 показано два слоя листового материала 6. Количество слоев листового материала 6 зависит от толщины слоев 5 бетонного покрытия и рассчитывается исходя из заданной механической прочности и жесткости конструкции стыка, учитывая необходимость выполнения последующего слоя 7 отвержденного компаунда.
С внешней стороны слоя листового материала 6 расположен слой 7 отвержденного компаунда. Слой 7 отвержденного компаунда полностью заполняет объем, образующийся между торцами слоев 5 бетонных покрытий под кожухом 8, закрепленным на внешних поверхностях слоев 5 бетонных покрытий стыкуемых труб 1. Кожух 8 закреплен стяжными лентами 9. При этом в кожухе 8 выполнены два отверстия 10, одно из которых предназначено для заливки компаунда, а другое для выхода воздуха, происходящего в процессе заливки.
Сборка конструкции гидрозащищенного стыка труб с наружным бетонным покрытием происходит следующим образом.
Соединяют проводящие трубы 1 и производят сварку с образованием сварочного шва 2. Устанавливают термоусадочную манжету 3 так, чтобы она была расположена на защитных слоях 4, нанесенных на внешние поверхности обеих проводящих труб 1 и при помощи специальной горелки и герметика надежно закрепляют ее на месте сварного соединения. Далее поверх установленной манжеты 3 послойно устанавливают листовой материал 6, общая толщина слоев которого подбирается исходя из заданной механической прочности и жесткости конструкции стыка, учитывая необходимость выполнения последующего слоя 7 отвержденного компаунда. Листовой материал 6 может соединяться с манжетой 3 и, при необходимости, между собой, на клеевой основе, либо закрепляться стяжными лентами.
Пространство, образованное после установки листового материала 6 и заключенное между слоями 5 бетонных покрытий состыкованных проводящих труб 1, заполняют прочным компаундом. Для чего на поверхность слоев 5 бетонных покрытий проводящих труб 1 устанавливают металлический или металлополимерный  кожух 8, который плотно прижимают к  внешним поверхностям слоев 5 бетонных покрытий стяжными лентами 9. Стяжные ленты 9 могут быть установлены по краям кожуха 8 в местах его крепления к внешним поверхностям слоев 5 бетонных покрытий проводящих труб 1, а также в середине кожуха 8, тем самым увеличивая жесткость кожуха 8, для сохранения геометрических размеров стыкового соединения.
Предложенная в изобретении конструкция гидрозащищенного стыка труб с наружным бетонным покрытием полностью решает поставленную задачу, а именно минимизацию времени проведения строительных или ремонтных работ.
Достигнутый технический результат, получаемый в результате использования предложенного изобретения, которым является получение конструкции гидрозащищенного стыка с повышенной механической прочностью и жесткостью, позволяет применять предложенное изобретение на трубопроводах, предназначенных для эксплуатации в особо жестких или городских условиях.