Способ производства изолированных труб и фасонных изделий с кабель-каналом для трубопроводов и изделия, изготовленные с применением этого способа
METHOD OF PRODUCING INSULATED PIPES AND SHAPED ARTICLES WITH A CABLE DUCT FOR PIPELINES AND ARTICLES MADE USING SAID METHOD

Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к теплоизолированным фасонным изделиям с кабель-каналом в теплоизоляционном покрытии, предназначенным для строительства, реконструкции и ремонта промысловых и технологических нефте-, газопроводов, продуктопроводов, а также для трубопроводов любого способа прокладки, и может быть использовано для поддержания необходимого температурного режима работы и оперативного дистанционного контроля состояния трубопроводов.
При проектировании трубопроводов возможно оснащение их кабелями-спутниками, предназначенными для контроля и управления различными процессами, связанными с работой трубопровода (телемеханизация). К средствам телемеханизации относятся устройства телеуправления (управление режимами работы, обеспечение надежного функционирования), телесигнализации (для передачи аварийных и предупредительных сигналов), телеизмерения (для измерения давления, температуры, вибраций, напряженно-деформированного состояния, коррозионного состояния трубопровода и другое). Прокладка кабеля-спутника параллельно трубопроводу требует дополнительных трудозатрат, материалов и времени.
Известна система оперативного дистанционного контроля (СОДК) состояния изоляции трубопроводов (патент РФ №2289753, F17D 5/06, G01R 31/00, опубл. 20.12.2006). При монтаже системы в процессе строительства трубопроводов размещение сигнальных проводников производят непосредственно в теплоизоляционном слое трубопроводов без применения кабель-канала.
Известная система оперативного дистанционного контроля состояния изоляции имеет следующие недостатки. Ограниченность применения системы заключается в возможности ее использования только для обнаружения в трубопроводе участков теплоизоляции с повышенной влажностью. Причем, если сигнальный проводник располагается в слое теплоизоляции из пенополиуретана (ППУ), то при разгерметизации трубопровода контакт жидкости и проводника может произойти на значительном расстоянии от места прорыва, поскольку предпочтительное распространение жидкости после утечки происходит по границе «трубопровод - ППУ» или «защитная оболочка - ППУ» и выход жидкости к проводнику произойдет лишь на участке с дефектами в слое теплоизоляции из ППУ. Система не может быть использована в трубопроводах с антикоррозионным покрытием.
Установка сигнальных проводников в данной СОДК осуществляется на заводе-изготовителе и предполагает соединение проводников каждого элемента трубопровода при их сварке на монтаже. Большое количество соединений снижает надежность СОДК и технологичность монтажа трубопровода в целом. Кроме того, невозможна замена проводников для переоборудования или ремонта системы в трассовых условиях. Дооснащение трубопровода различными кабелями связи, и/или сигнализации, и/или мониторинга трубопровода без прокладки отдельного кабеля-спутника невозможно.
Известен способ производства обетонированной трубы с кабель-каналом (патент РФ №2616681, F16L 9/14, опубл. 18.04.2017), принятый за прототип, при котором стальную трубу с антикоррозионным покрытием устанавливают на сборочном стенде, монтируют на ее поверхности арматурный каркас и фиксируют его на трубе, вдоль арматурного каркаса размещают и фиксируют кабель-канал в виде защитной трубки, поверх собранной конструкции устанавливают защитную оболочку, которую центрируют относительно стальной трубы, устанавливают заливочные торцевые заглушки и внутрь межтрубного пространства собранной конструкции закачивают бетонную смесь.
Недостаток известного способа изготовления обетонированных труб (в том числе, с теплогидроизоляционным покрытием) с кабель-каналом состоит в ограниченности применения полученных труб для систем диагностики и мониторинга. Кабель-канал, образованный защитной трубкой (из полиэтилена, или композита, или стали), ограничивает воздействие на размещаемый в нем чувствительный элемент, возникают препятствия для приема сигнала и определения мест увлажнения и повреждения изоляции.
Известна обетонированная труба, выполненная с кабель-каналом, расположенным в бетонном покрытии вдоль изделия (патент РФ №2616681, F16L 9/14, опубл. 18.04.2017), принятая за прототип.
Труба используется, в основном, для балластировки трубопроводов подводной прокладки, ее применение ограничено для осуществления диагностики и мониторинга при оперативном контроле состояния трубопроводов.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в создании способа производства фасонных изделий с кабель-каналом в теплоизоляционном покрытии на полимерной основе, позволяющих в условиях монтажа оснастить трубопровод проводниками или кабелями связи, и/или сигнализации, и/или мониторинга трубопровода с возможностью стабильного беспрепятственного приема сигнала.
Технический результат заключается в обеспечении простоты изготовления изолированных фасонных изделий с кабель-каналом в теплоизоляционном покрытии на полимерной основе для трубопроводов любого типа прокладки, а также упрощении монтажа, обеспечении высокой надежности изделий и универсальности при использовании и получении сведений о состоянии трубопровода.
Указанный результат достигается за счет того, что в способе производства изолированных фасонных изделий с кабель-каналом для трубопроводов, при котором изделие устанавливают на сборочном стенде, размещают на заданном расстоянии от поверхности изделия и фиксируют каналообразователь, поверх собранной конструкции центрируют и устанавливают защитную оболочку, торцевые заглушки и заполняют полость между изделием и защитной оболочкой теплоизоляционным материалом на полимерной основе, после полимеризации которого снимают торцевые заглушки и извлекают каналообразователь из конструкции. Кроме того, на изделие наносят антикоррозионное покрытие, каналообразователь выполняют из полимера, или металлополимера, или композита, или металлокомпозита, каналообразователь выполняют полым, каналообразователь выполняют составным по длине в виде двух элементов, каналообразователь выполняют составным в виде пакета из нескольких элементов, каналообразователь фиксируют при помощи фиксаторов и стяжек, перед размещением каналообразователь обрабатывают антиадгезионным составом и каналообразователь выполняют с оболочкой, расположенной в теплоизоляционном материале и облицовывающей поверхность кабель-канала после извлечения каналообразователя.
Указанный результат достигается также за счет того, что в изолированном фасонном изделии для трубопроводов, выполненном с кабель-каналом, изготовленном по предлагаемому способу и состоящем из изделия, выполненного с теплоизоляционным покрытием на полимерной основе с расположенным в нем вдоль изделия кабель-каналом, и защитной оболочкой. Кроме того, изделие выполнено с антикоррозионным покрытием, кабель-канал выполнен облицованным оболочкой, обеспечивающей проведение контроля состояния трубопровода.
Кроме того, изделие выполнено с антикоррозионным покрытием, кабель-канал выполнен облицованным-оболочкой, обеспечивающей проведение контроля состояния трубопровода.
Выполнение фасонного изделия с кабель-каналом рассмотрено на примере изготовления трубы. Труба может быть, например, металлической, или полимерной, или металлопластиковой, или композитной, или металлокомпозитной. На трубу, например, посредством стяжек и фиксаторов устанавливают каналообразователь, который может быть предварительно обработан антиадгезионным составом для меньшего сцепления с теплоизолирующим материалом и снижения усилия для его вытягивания. Размер и форма поперечного сечения каналообразователя определяют размер и форму поперечного сечения получаемого кабель-канала. Фиксаторы, выполненные, например, из теплоизоляционного материала, обеспечивают размещение каналообразователя на определенном заданном расстоянии от поверхности изделия. На трубу устанавливают и центрируют защитную оболочку, которая может быть выполнена, в частности металлической, полимерной или композитной. Фиксаторы при этом одновременно могут являться центраторами защитной оболочки. Полость между трубой и защитной оболочкой закрыта торцевыми заглушками, выполненными, например, с заливочными отверстиями.
После заполнения полости между изделием и защитной оболочкой теплоизоляционным материалом на полимерной основе и его затвердевания, торцевые заглушки снимают, каналообразователь извлекают путем вытягивания с торцевой части изделия.
Выполнение фасонных изделий с кабель-каналом для трубопроводов предлагаемым способом обеспечивает высокую надежность изделий за счет размещения кабель-канала в теплоизоляционном покрытии изделия, позволяет получить за счет применения несложных технологических приемов простые в изготовлении и монтаже изделия, обладающие универсальностью применения с системами связи, и/или сигнализации, и/или мониторинга для беспрепятственного приема сигнала проводником любого типа и дистанционного контроля состояния трубопровода.
Фасонные изделия с кабель-каналом обладают простотой монтажа, т.к. обеспечивают возможность с минимальным количеством соединений прокладывать проводники и/или кабели в уже смонтированных (сваренных между собой) участках трубопровода.
Фасонные изделия могут быть выполнены с антикоррозионным покрытием, что повышает надежность сооружаемого трубопровода.
Использование каналообразователя, выполненного, например, из полимера, или металлополимера, или композита, или металлокомпозита обеспечивает технологичность получения кабель-канала различного профиля и конфигурации.
Выполнение фасонного изделия с кабель-каналом, облицованным оболочкой (в частности, из нетканого материала), например, предварительно надеваемой на каналообразователь до заливки теплоизоляционного материала и прочно сцепленной с ним после заливки теплоизоляционного материала и удаления каналообразователя, позволяет получить качественную поверхность кабель-канала и облегчить прокладку в нем проводников при монтаже трубопровода и проводить беспрепятственный контроль состояния трубопровода.
Выполнение каналообразователя полым упрощает его извлечение из теплоизоляционного материала за счет возможности изменять форму и/или диаметр каналообразователя путем подачи внутрь, например, сжатого воздуха или создания вакуума.
Каналообразователь может быть выполнен составным по длине в виде двух элементов или составным в виде пакета из нескольких прямолинейных элементов, что упрощает его извлечение в первом случае -при большой длине образуемого канала, а во втором - при большом диаметре канала.
Пример 1. Предлагаемый способ был опробован при изготовлении изолированных фасонных изделий с кабель-каналом для стальных трубопроводов диаметром 820 мм, выполненных, в частности с наружным антикоррозионным покрытием и тепловой изоляцией из пенополиуретана в защитной оболочке.
На фасонное изделие, например, отвод диаметром D=820 мм, согнутый по радиусу R=5D, посредством стяжек и фиксаторов был установлен полый каналообразователь диаметром 32 мм, в частности металлополимерный, предварительно обработанный антиадгезионным составом, например, «Пента-120». Затем поверх собранной конструкции установили защитную металлическую оболочку диаметром 1030 мм, полость между отводом и защитной оболочкой закрыли торцевыми заглушками, выполненными с заливочными отверстиями. После заполнения пространства между изделием и защитной оболочкой теплоизоляционным материалом, в частности, пенополиуретаном, и его затвердевания, торцевые заглушки снимали, каналообразователь извлекали путем вытягивания с торцевой части изделия.
Пример 2. Предлагаемый способ был опробован при изготовлении изолированных труб с кабель-каналом для стальных трубопроводов диаметром 530 мм с тепловой изоляцией из пенополиуретана в защитной оболочке.
На трубу диаметром 530 мм длиной 9 м посредством стяжек и фиксаторов был установлен, например полимерный каналообразователь круглого сечения диаметром 30 мм, выполненный, в частности составным по длине из двух элементов и предварительно обработанный антиадгезионным составом, например, «Пента-120». Затем поверх собранной конструкции установили полиэтиленовую защитную оболочку диаметром 710 мм, полость между трубой и защитной оболочкой с торцев закрыли торцевыми заглушками, выполненными с заливочными отверстиями и установленными таким образом, чтобы концы каналообразователя выступали за торцы формируемого теплоизоляционного слоя. После заполнения пространства между трубой и защитной оболочкой теплоизоляционным материалом, в частности, пенополиуретаном, и его затвердевания, торцевые заглушки снимали, каналообразователь извлекали путем вытягивания его частей с торцев трубы.
Полученный вдоль образующей фасонного изделия кабель-канал имеет гладкую поверхность, позволяющую в условиях монтажа проложить в нем кабель связи или проводник, обеспечивающий стабильный беспрепятственный прием сигнала для проведения дистанционного контроля состояния трубопровода. С помощью оптоволоконных кабелей с высокой точностью определяется изменение температуры, акустические и деформационные воздействия на трубопровод (подвижки грунта, работа тяжелой техники вблизи трубопровода и др.).
Использование способа производства изолированных фасонных изделий с кабель-каналом для трубопроводов обеспечивает высокую надежность изделий с кабель-каналом для беспрепятственного приема сигнала при использовании сигнальных проводников. Изделия с кабель-каналом в теплоизоляционном покрытии, изготовленные с применением этого способа, обладают простотой при изготовлении и монтаже, универсальны и могут быть использованы для размещения кабеля различного назначения, например, связи, и/или сигнализации, и/или мониторинга
Предлагаемый способ позволяет получить теплоизолированные фасонные изделия с кабель-каналом в теплоизоляционном покрытии на полимерной основе для беспрепятственного приема сигнала проводником любого типа и дистанционного контроля состояния трубопровода.