ТРУБОПРОВОДНАЯ МУФТА
PIPELINE COUPLING

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при ремонте стальных трубопроводов, транспортирующих под давлением жидкие или газообразные среды.
Из области техники известны различные конструкции применяемых при ремонте трубопроводов стальных приварных или неприварных муфт, устанавливаемых на трубы с наружными или внутренними повреждениями стенки. Основными недостатками приварных стальных муфт является высокая трудоемкость их монтажа, обусловленная их высоким весом, необходимостью выполнения сварочных работ, а также, невозможность обеспечения заданного усилия обжатия муфтой участка трубы с повреждением, вследствие несовершенства формы (овальности), как внешней поверхности трубы, так и внутренней поверхности муфты. Неприварные стальные муфты, вследствие использования в конструкции стальных тонкостенных лент, предназначены для ремонта трубопроводов с низким давлением транспортируемой среды (до 0,6 МПа) и, соответственно, не могут быть использованы для повышения несущей способности труб с дефектами на трубопроводах высокого давления (до 7,5 МПа).
Известен способ ремонта трубопровода (варианты) [Патент РФ №2156397, F16L 55/17, опубл. 20.09.2000, бюл. №26], заключающийся в установке на участок трубы с повреждением бандажа, формируемого за счет намотки на трубу ленточной спирали с поэтапным склеиванием каждого витка между собой с помощью связующего.
Недостатками приведенного аналога являются:
1) Высокая трудоемкость и длительность процесса установки бандажа, вследствие необходимости последовательного склеивания и обжатия каждого наносимого на трубу витка ленточной спирали.
2) Невозможность обеспечения постоянства свойств материала формируемого бандажа вследствие влияния на процесс отверждения связующего внешних факторов, таких как температура, влажность, наличие в воздухе пылевых частиц, влияние которых в некоторых случаях не может быть исключено.
Известно устройство и способ ремонта трубопровода [Патент РФ №2525103, F16L 55/175, опубл. 10.08.2014, бюл. №22], включающее полотно из гибкого композиционного материала, охватывающее при установке участок трубы с дефектом, закрепляемое на поверхности трубопровода с помощью клеевого слоя, наносимого на контактирующую с поверхностью трубопровода, поверхность полотна, а также П-образных натяжных устройств с болтами, стягивающих между собой отогнутые на 90° от поверхности трубопровода противоположные концы полотна, дополнительно оснащенные силовыми элементами в виде стальных полос.
Недостатками приведенного аналога являются:
1) Невозможность использования устройства на трубопроводах высокого давления вследствие недостаточной его несущей способности, обусловленной возможным разрушением (срезом) полотна в месте соединения с натяжными устройствами.
2) Невозможность обеспечения равномерного обжатия поверхности трубопровода полотном вследствие необходимости последовательной затяжки соединяющих натяжные элементы болтов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является муфта для ремонта трубопровода и способ ее установки [патент РФ №2240468, F16L 55/18, опубл. 20.11.2004, бюл. №32], включающая две выполненные из ориентированного стеклопластика гибкие ленты, содержащие на концах петлевые захваты с закладными элементами, стягиваемые между собой с помощью шпилек с правой и левой резьбой и гаек. Обжатие участка трубы с дефектом происходит через клеевой слой и эластичную прокладку, при последовательной затяжке шпилек с заданным вращающим моментом.
Недостатками прототипа являются:
1) Значительная трудоемкость затяжки резьбового соединения, обусловленная необходимостью последовательного поворачивания каждой шпильки на малый угол (не более 1/4 оборота), связанная с тем, что расположенные рядом с вворачиваемой шпилькой незатянутые шпильки препятствуют встречному перемещению закладных элементов соединяемых лент.
2) Невозможность обеспечения равномерного обжатия гибкими лентами поверхности трубопровода с повреждением вследствие необходимости выполнения последовательной затяжки каждой шпильки.
3) Сложность и металлоемкость конструкции узла затяжки, обусловленная необходимостью размещения в закладных элементах гаек с правой или левой резьбой, предназначенных для вворачивания стягивающих концы ленты шпилек.
Целью изобретения является создание трубопроводной муфты, исключающей указанные недостатки аналогов и прототипа, обеспечивающей снижение трудоемкости монтажа муфт при ремонтах трубопроводов, а также повышение эксплуатационной надежности трубопровода с повреждениями стенок труб.
Техническим результатом изобретения является упрощение технологии монтажа, а также повышение эффективности неметаллических ремонтных муфт.
Поставленная цель и технический результат в трубопроводной муфте, включающей две полумуфты, выполненные в виде эластичной ленты из композиционного материала, решается тем, что устройство оснащено креплением, в виде выступов с петлевыми захватами и впадин, расположенных напротив выступов стыкуемой ленты, закладными элементами, прямоугольного сечения со скругленными гранями, содержащими на концах опоры, распорными элементами.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-5. На фиг. 1 показан общий вид установленной на трубопровод неметаллической муфты. На фиг. 2 показана конструкция полумуфт. На фиг. 3 показано размещение закладных элементов с опорами. На фиг. 4 показана схема установки дополнительных распорных элементов. На фиг. 5 показан пример устройства для натяжения полумуфт.
Изобретение осуществляется следующим образом:
На трубопровод 1 (фиг. 1) с повреждением стенки (на фиг. не показано) наносят клеевой состав (на фиг. не показан) и устанавливают верхнюю полумуфту 2 и нижнюю полумуфту 3, после чего производят их натяжение за счет силового воздействия на закладные элементы 4, выполняемого с помощью съемного устройства (на фиг. не показано), обеспечивающего их перемещение по направлениям 5, с последующей установкой фиксирующих распорных элементов 6, препятствующих перемещению закладных элементов 4 в направлениях, обратных направлениям 5 после демонтажа съемного устройства (на фиг. не показано).
Верхняя 2 и нижняя 3 полумуфты (фиг. 2) выполнены в виде лент из композиционного материала, содержат на концах выступы 7 с петлевыми захватами 8 для установки закладных элементов 4 (фиг. 1), а также ответные выступам 7 (фиг. 2) впадины 9.
Закладные элементы 4 (фиг. 3) выполнены в виде стальных стержней прямоугольного сечения с закругленными гранями. Для предотвращения воздействия закладных элементов 4 на расположенные под ними выступы 7 верхней 2 и нижней 3 полумуфт, на концах закладных элементов устанавливают опоры 10, скользящие при натяжении верхней полумуфты 2 и нижней полумуфты 3 по поверхности трубопровода 1 (фиг. 1).
Распорные элементы 6 (фиг. 1) имеют регулируемую длину, устанавливаются после натяжения верхней полумуфты 2 и нижней полумуфты 3 между противолежащими опорами 10 (фиг. З) закладных элементов 4. Количество распорных элементов 6 может быть увеличено, при этом дополнительные распорные элементы 11 (фиг. 4) будут взаимодействовать с закладными элементами 4 через дополнительную приставную опору 12.
Пример.
Необходимо выполнить ремонт трубопровода диаметром 1420 мм, на поверхности которого присутствует локальный коррозионный дефект глубиной 30% от толщины стенки, длиной 50 мм, шириной 20 мм.
Демонтируют изоляционное покрытие (на фиг. не показано), очищают и обезжиривают поверхность трубопровода 1 (фиг. 1). На поверхность трубопровода 1, в месте установки полумуфт, наносят клеевой состав (на фиг. не показан), полость дефекта заполняют наполнителем. Устанавливают верхнюю полумуфту 2 и нижнюю полумуфту 3, после чего выполняют их соединение путем установки в петлевые захваты 8 (фиг. 2) с правой и левой стороны трубопровода 1 (фиг. 1) верхней полумуфты 2 (фиг. З) и нижней полумуфты 3 закладных элементов 4. На концы закладных элементов 4 устанавливают опорные элементы 10. Между закладными элементами 4 (фиг. 1), расположенными с правой стороны трубопровода 1, устанавливают распорные элементы 6, после чего, с помощью используемого в качестве съемного устройства клещевого захвата (фиг. 5) выполняют натяжение полумуфт путем силового воздействия на закладные элементы 4, расположенные с левой стороны трубопровода 1 (фиг. 1). После натяжения верхней полумуфты 2 и нижней полумуфты 3, между закладными элементами 4, расположенными с левой стороны трубопровода 1, устанавливают распорные элементы 6 (фиг. 1). Демонтируют клещевой захват 13 (фиг. 5) и переносят на противоположную (правую) сторону трубопровода 1 (фиг. 1), где выполняют повторное натяжение верхней полумуфты 2 и нижней полумуфты 3 с до затяжкой первоначально установленных распорных элементов 6.
В качестве съемного устройства может использоваться, например, клещевой захват 13 (фиг. 5), короткие концы которого упираются в закладные элементы 4 и разводятся вверх и вниз, а между длинными помещается исполнительное раздвижное устройство типа домкрат (гидравлический или винтовой, на фиг. не показан).
Технический результат изобретения заключается в:
1) Снижении трудоемкости монтажа ремонтных неметаллических муфт, достигаемом за счет использования вспомогательного устройства, обеспечивающего одновременное равномерное натяжение полумуфт (0,5 чел./ч.) взамен трудоемкой затяжки резьбового соединения путем последовательного поворачивания каждой шпильки на малый угол (не более 1/4 оборота) (2 чел./ч). Уменьшение трудоемкости монтажа относительно прототипа в среднем составит 1,5 чел./ч.
2) Уменьшении сложности и металлоемкости узла затяжки, достигаемом за применения вместо стягивающих шпилек и закладных гаек с правой и левой резьбой распорных элементов, что позволяет сократить количество элементов узла затяжки не менее чем на 4 единицы, а также снизить вес не менее чем на 25%.
В целом, повышение эксплуатационной надежности трубопровода достигается за счет обеспечения равномерного обжатия поверхности трубопровода с дефектом неметаллической муфтой.