КЕССОН ДЛЯ РЕМОНТА ПОДВОДНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к строительству и ремонту подводных газонефтепродуктопроводов на глубинах до 30 м. Применение кессона позволяет производить замену поврежденных участков трубопроводов, заварку сквозных и несквозных дефектов, выполнение других ремонтных работ, в том числе сварочных работ, в воздушной среде на подводных переходах магистральных трубопроводов.
Известен способ сварки металлических поверхностей непосредственно в водной среде, так называемый «мокрый способ» сварки. Однако, данный способ обладает рядом недостатков - пористость сварного шва, наличие значительного количества шлаковых включений, возможность появления трещин в околошовной зоне, что не позволяет применять его для ответственных сварных соединений опасных производственных объектов.
При сварке подводного трубопровода в условиях кессона, обеспечивающего воздушную среду для проведения ремонтных работ, вокруг места сварки создается защитная газовая среда. Это позволяет преодолеть большинство недостатков, присущих "мокрому способу" сварки и получить качество сварного шва, равное «сухопутному».
Наиболее близким аналогом является кессон для ремонта подводных трубопроводов, содержащий камеру, состоящую из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту входа, установленную на верхней части камеры, и средство для герметизации камеры на трубопроводе (RU 2203360 С1, 2002 г.).
Однако, данная конструкция кессона обладает рядом недостатков, заключающимися в трудоемкости установки камеры на трубопровод, необходимостью балластировки камеры при ее установке, а также сложностью проведения ремонтных работ внутри кессона методом удаления дефектного участка трубопровода из-за отсутствия средства фиксации осевого положения трубопровода при его разрезании.
Технической задачей полезной модели является создание надежной конструкции, обеспечивающей простоту ее монтажа на трубопровод механизированным способом, а также обеспечивающей фиксацию осевого положения трубопровода при удалении его дефектного участка.
Поставленная задача решается тем, что кессон для ремонта подводных трубопроводов содержит камеру, включающую верхнюю и две нижние части, средство герметизации камеры на трубопроводе, в двух противоположных торцевых стенках верхней части камеры выполнены арочные вырезы в форме полуокружности, диаметр которых соответствует диаметру трубопровода, а верхняя часть выполнена с отверстием для подсоединения шахты, при этом каждая из нижних частей камеры шарнирно соединена по боковым сторонам с верхней частью камеры, а в противоположных торцевых стенках каждой их нижних частей камеры выполнены вырезы в форме четверти окружности для герметичной установки на трубопроводе при их смыкании, камера снабжена механизмами поворота нижних частей камеры, установочной рамой, жестко закрепленной на верхней части камеры с размещенными на ней средствами установки камеры на трубопровод, а также устройствами фиксации камеры на грунте, закрепленными на торцевых стенках камеры.
При этом механизмы поворота нижних частей камеры выполнены в виде гидравлических цилиндров, размещенных на торцевых стенках камеры.
Кроме того, средства установки камеры на трубопровод выполнены в виде гидравлических захватов, размещенных по обе стороны от торцевых стенок камеры и связанных с гидравлическими цилиндрами, установленными по краям установочной рамы.
Кроме того, средство герметизации выполнено в виде резинового уплотнителя, размещенного по краям нижних частей камеры, и пневматического надувного уплотнения, размещенного по краям арочных вырезов верхней и нижней частей камеры.
Кроме того, устройства фиксации камеры на грунте выполнены в виде гидравлических опор.
Сущность полезной модели поясняется с помощью чертежей. На фиг.1 показан кессон с установочной рамой (вид в аксонометрии). На фиг.2 показан вид кессона спереди.
Кессон, содержащий камеру 1, устанавливается на трубопроводе с помощью установочной рамы 2, которая фиксируется на трубопроводе двумя гидравлическими трубными захватами 3, связанными с монтажными гидравлическими цилиндрами 4, обеспечивающими закрытие-открытие трубных захватов 3, т.е. установку кессона на трубопровод. Установочная рама 2 предназначена для фиксации осевого положения трубопровода при удалении его дефектного участка, т.е. предотвращает смещение частей трубопровода при его разрезании. Гидравлические трубные захваты 3, связанные с гидравлической системой, обеспечивают механизированный способ установки кессона на трубопровод, тем самым снижают трудоемкость и повышают быстродействие монтажных работ.
Кессон содержит камеру 1, выполненную в виде сварного металлического короба (фиг.1) в форме параллелепипеда. Камера 1 состоит из верхней части 5 и двух нижних частей 6 и 7. Каждая из нижних частей 6 и 7 шарнирно соединена посредством шарниров 8 с верхней частью 5 короба по их боковым сторонам 9 с возможностью поворота нижних частей 6 и 7 камеры.
Верхняя часть 5 выполнена с арочными вырезами 10 в форме полуокружности в торцевых стенках 11 камеры. Нижние части 6 и 7 выполнены с вырезами 12 в форме четверти окружности в торцевых стенках 11 короба. При смыкании нижних частей 6 и 7 вырезы 10 и 12 образуют круглое отверстие 13 (фиг.2) или окружность, диаметр которой соответствует диаметру ремонтируемого трубопровода таким образом, что при установке на ремонтируемый участок трубопровода и смыкании двух нижних частей 6 и 7 камера 1 полностью охватывает ремонтируемый участок подводного трубопровода и образует внутреннее рабочее пространство.
В верхней части 5 короба выполнен полый цилиндрический выступ 14 с фланцем 15, для возможности монтажа шахты, обеспечивающей соединение внутреннего рабочего пространства камеры 1 с воздушной средой, а также транспортировку оборудования и сварщиков.
Установочная рама 2 приварена вдоль верхней части камеры 1, длина рамы равна длине камеры 1 кессона плюс по 2,050 м от каждой торцевой ее стенки, т.е. длина установочной рамы 2 обеспечивает монтаж на ней по обе стороны от торцевых стенок 11 камеры гидравлических захватов 3.
Каждая из нижних частей 6, 7 камеры снабжена двумя гидроцилиндрами 16, обеспечивающими их открытие-закрытие.
На каждой из торцевых сторон 11 закреплено по две гидравлические регулируемые по высоте опорами 17, обеспечивающими дополнительную опору на грунт и устойчивость кессона.
Герметичность установки кессона 1 на поверхность трубопровода обеспечивается герметичным шнуром (резиновым уплотнителем), размещенным по периметру сегментных вырезов камеры, прилегающих к наружной поверхности трубопровода, и по периметру нижних частей 6 и 7 камеры 1. Герметичность кессона вокруг трубопровода обеспечивается пневматическим разъемным надувным уплотнителем. Герметичность кессона должна контролироваться путем контроля наличия пузырьков воздуха на поверхности воды в месте его установки на трубопровод.
Сварные швы камеры 1 кессона должны обеспечить герметичность внутреннего пространства кессона при его установке на наружную поверхность трубопровода на глубине до 30 м.
Конструкция кессона с приваренной установочной рамой 2 обеспечивает возможность жесткой фиксации в исходном положении трубопровода во время вырезки дефектного участка и возможность проведения ремонтных, в том числе сварочных работ, в сухой воздушной среде.
Сборка и работа кессона осуществляется следующим образом.
Подготовка кессона к монтажу.
Сборка и подготовка кессона к монтажу на ремонтируемый участок трубопровода осуществляется на ровной площадке при помощи крана. Верхняя часть 5 камеры 1 устанавливается на ее нижних частях 6 и 7 с помощью шарниров 8, обеспечивающих открытие-закрытие (поворот) нижних частей 6 и 7, по периметру которых вклеен герметизирующий шнур круглого сечения - резиновый уплотнитель.
Гидравлические опоры 17 кессона вставляются и обжимаются в зажимах шарниров.
Устанавливаются гидравлические цилиндры 4 (гидронатяжители) на раму 2, монтируется и проверяется гидравлическая система.
Монтаж кессона на ремонтируемый участок трубопровода осуществляется следующим образом.
Собранная конструкция кессона поднимается краном, с помощью гидравлической системы, включающей гидроцилиндры 16, разводятся две нижней части 6 и 7 камеры 1.
Трубные захваты 3 установочной рамы 2 с помощью гидроцилиндров 4 раскрываются на ширину диаметра трубопровода плюс 200 мм, кессон центрируется над маркерами дефектного участка и по направляющим опускается на трубопровод.
С помощью распределителя гидравлической системы производится посредством шарниров 8 смыкание нижних частей 6 и 7 камеры 1 кессона, кессон охватывает ремонтируемый участок трубопровода.
Затем гидравлическая система, включающая гидроцилиндры 4, обеспечивает обжатие трубных захватов 3 установочной рамы 2, которые через полиуретановые прокладки охватывают поверхность трубопровода, фиксируются болтами и обжимаются водолазами.
Опускают гидравлические опоры 17 кессона до касания на грунт и фиксируются, после чего снимаются стропа крана.
Монтируют пневматическое уплотнение труба-корпус и наполняют его воздухом.
Монтируют секции шахты 18 к фланцу 15 цилиндрического выступа 14 верхней части 5 камеры 1 кессона до уровня поверхности воды.
Компрессором откачивают воду из внутреннего пространства кессона, проверяют его герметичность, устраняют утечки воздуха.
С помощью шахты 18 осуществляют транспортировку персонала, требуемого оборудования и инструмента во внутреннее рабочее пространство кессона, в котором осуществляют ремонтные, в том числе сварочные работы, на дефектном участке трубопровода по технологиям, применяемым в наземных условиях.
При проведении ремонтных работ в кессоне используют системы жизнеобеспечения: вентиляции, освещения, видеонаблюдения и связи, которые транспортируются и монтируются также с помощью шахты 18.
Работа пневмоинструмента внутри кессона осуществляется за счет подсоединения шлангов через штуцера к вентилям ресиверов, расположенных внутри верхней части кессона. Крепление двух ресиверов, находящихся снаружи верхней части кессона осуществляется хомутами. Воздух от компрессора на ресиверы подается через дюритовые шланги и соединяется с ресиверами через быстроразъемные муфты.
Демонтаж кессона производят в обратной последовательности. При резке трубопровода предлагаемый кессон вместе с установочной рамой надежно удерживает концы трубопровода от расхождения. Доступность узлов монтажа позволяет легко монтировать и демонтировать кессон в стесненных условиях и ограниченной видимости. Форма и насыщение (редуктора, освещение, ТВ, аварийная система, вентиляция и контроль) внутреннего пространства кессона обеспечивает максимальную безопасность и комфортность работающих водолазов.