СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ УТЕЧКИ НА ГАЗОПРОВОДЕ В ЗОНЕ ФЛАНЦА
METHOD TO ELIMINATE GAS LEAKS IN PIPELINE FLANGE ZONE

Область техники
Настоящее изобретение касается способов устранения утечки в трубопроводах или контурах подачи текучей среды под давлением и, в частности, способа ремонта трубопровода в месте утечки.
Уровень техники
По своей конструкции фланцы всегда требуют наличия «прокладки» из более или менее жесткого материала, обеспечивающей локальное уплотнение. Эта деталь является слабым местом фланца, и, как правило, именно она становится причиной утечки. Этот недостаток проявляется еще больше, когда фланец эксплуатируется под давлением. Поэтому утечки в трубопроводах чаще всего появляются в местах установки фланцев.
Устранение утечек на фланцах без отключения трубопровода является очень сложной задачей. В случае бесцветного газа сложность состоит в локализации утечки, которая может происходить либо в верхней части прокладки, либо в местах болтового крепления. При данных обстоятельствах обнаружить утечку практически невозможно.
До настоящего времени существовали три категории способов ремонта, однако их эффективность зависит от степени повреждений фланца и особенно от условий эксплуатации (температура, давление, вид текучей среды и т.д.). Классический механический способ предусматривает использование разъемных хомутов, позволяющих закрыть фланец. Эти хомуты, чаще всего выполненные из стали и являющиеся тяжелыми и громоздкими, создают механические напряжения и ослабляют фланец. По технологии в них либо используют прокладки из эластомера, сжимаемые во время затягивания вокруг фланца, либо нагнетают смолу в промежуточное пространство между хомутом и фланцем. Такой ремонт сказывается на дальнейшей эксплуатации фланца, так как смола является сильным адгезивным средством, которое в дальнейшем очень трудно удалять.
В большинстве случаев протекающие фланцы часто оказываются трудно доступными, перекрытыми другими деталями, поврежденными и даже иногда имеют овальный износ. Следовательно, применение хомута с прокладкой не всегда приемлемо, так как он является громоздким и тяжелым и всегда приводит к преждевременному старению трубы, а также к появлению трещин.
При использовании покрытия из смолы в применяемой для нее металлической оболочке возникают такие же проблемы, связанные с механическими напряжениями, к которым добавляется проблема, связанная со сложностью нагнетания. Действительно, любую смолу невозможно нагнетать, пока существует утечка на фланце, поскольку возникают большие проблемы со сцеплением. Кроме того, нагнетание под давлением неприемлемо, так как смола может попасть внутрь трубопровода.
Второй способ, используемый в основном в Великобритании, состоит в нагнетании смолы. Во фланце выполняют отверстия и соответствующую смолу нагнетают в область протекающей прокладки. Смола должна пройти вокруг фланца, заполнить возможные промежутки, полимеризоваться с учетом рабочих условий и, наконец, остановить утечку.
Наконец способ «бандажа» состоит в наматывании ленты из стеклоткани, пропитанной смолой. Операция представляется трудной и даже нереализуемой под давлением. Эта система размещения "хомута" вокруг протекающего фланца больше похожа на временное устранение утечки подручными средствами, чем на профессиональную операцию ремонта. Главным недостатком этого способа является то, что его можно осуществлять только после подготовки и очистки поверхности фланца, чтобы обеспечить сцепление композитного материала (что данная операция не гарантирует в условиях утечки), и если материал наложен правильно, то впоследствии он будет препятствовать доступу к фланцу для его демонтажа при осуществлении периодического цикла обслуживания.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка способа ремонта трубопровода, содержащего текучую среду под давлением, который можно осуществлять легко и эффективно в условиях сохранения рабочего состояния трубопровода.
Другой задачей настоящего изобретения является разработка способа ремонта трубопровода, содержащего текучую среду под давлением в зоне фланца, при этом способ не затрагивает фланец и обеспечивает свободный доступ к нему в случае осуществления регламентного обслуживания на фланце.
В связи с этим объектом настоящего изобретения является способ ремонта трубопровода, содержащего текучую среду под давлением и имеющего, по меньшей мере, одну утечку, при этом способ содержит следующие этапы:
а) установка мягкой и герметичной оболочки, опирающейся на трубопровод с каждой стороны утечки и охватывающей эту утечку, при этом мягкая оболочка содержит вентиль для удаления текучей среды, поступающей от места утечки;
б) установка жесткой и герметичной оболочки, опирающейся на трубопровод с каждой стороны мягкой оболочки и охватывающей последнюю; и
в) нагнетание жидкого полимеризующегося вещества внутрь жесткой оболочки, при этом мягкая оболочка оказывается охваченной муфтой из полимерной смолы после полимеризации полимеризующегося вещества.
Подробное описание изобретения
Задачи, объекты и отличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылкой на чертеж, на котором в разрезе показан фланец и две оболочки, используемые для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением.
В нижеследующем описании предполагается, что утечка обнаружена в области фланца 10 цилиндрического трубопровода 11, в котором находится текучая среда под давлением. Вместе с тем, утечка может также находиться в любом месте трубопровода за пределами фланца.
В рассматриваемом примере трубопровод 11 является газопроводом, в котором проложены один или несколько электрических кабелей в атмосфере газа гексафторида серы, предназначенного для термической и электрической изоляции трубопровода. Однако это может быть и трубопровод для жидкости. Следует отметить, что не имеет значения, в каком точно месте находится утечка, что будет пояснено ниже.
Первый этап способа в соответствии с настоящим изобретением состоит в установке вокруг фланца первой мягкой и герметичной оболочки 12, имеющей форму кольца, открытого в основании для охвата фланца 10. Для этого борта 14 и 16 оболочки, перпендикулярные оси трубопровода 11, закрепляют на боковых сторонах фланца, например, при помощи двухсторонней клейкой ленты.
Мягкая и герметичная оболочка 12 имеет сообщение с наружным пространством через вентиль 18, который рекомендуется размещать в самой высокой точке оболочки во время ее установки, как показано на чертеже. Очевидно, что этот вентиль будет находиться в самой нижней точке, если трубопровод содержит жидкость. Вентиль позволяет удалять газ, поступающий из места утечки, после установки оболочки вокруг фланца. Таким образом, представляется понятным, что точное место утечки не имеет значения, так как газ утечки заключен в герметичную оболочку 12 и может выходить только через вентиль 18.
После завершения установки мягкой оболочки 12 пробку вентиля снимают, чтобы газ утечки мог выходить, не создавая повышенного давления в оболочке. Следует отметить, что рекомендуется использовать оболочку, обладающую прочностью по отношению к давлению газа, хотя это и необязательно.
На втором этапе устанавливают жесткую и герметичную оболочку 20, охватывающую первую оболочку и имеющую форму кольца, открытого в основании, как и первая оболочка. Оболочку крепят ее двумя бортами 22 и 24 на трубопроводе 11 при помощи соответствующего крепежного средства, такого как адгезивная пена. Следует отметить, что в качестве жесткой оболочки может быть использована муфта любого типа, предназначенная для заделки утечек в трубопроводах и, в частности, модульная муфта. Как правило, муфту прочно крепят на трубопроводе 11 при помощи лямок (не показаны), стягивающих борта 22 и 24 фланца.
Следует отметить, что когда давление внутри трубопровода является высоким, например превышает 15 бар, имеет смысл усилить мягкую оболочку путем установки промежуточной вставки, намотанной вокруг оболочки.
Жесткая герметичная оболочка или муфта 20 предназначена для введения внутрь нее полимеризующегося вещества. Для этого оставляют, по меньшей мере, одно нагнетательное отверстие 27, в которое вставляют воронку 28, предназначенную для подачи в нее полимеризующегося вещества. Нагнетательное отверстие жесткой оболочки должно находиться в верхней точке оболочки вблизи вентиля 18 (если речь идет о газопроводе).
Жесткая оболочка 20 содержит отверстие, которое находится точно над вентилем 18, чтобы в него можно было вставить направляющую трубку, предназначенную для установки вокруг вентиля. Эта направляющая трубка предназначена для удаления газа из жесткой оболочки.
На третьем этапе полимеризующуюся смолу нагнетают внутрь жесткой оболочки 20, заливая жидкую смолу в воронку 28. Жидкое полимеризующееся вещество заполняет весь объем жесткой оболочки снаружи мягкой оболочки. Благодаря наличию направляющей трубки 30, обжимающей вентиль 18, жидкое вещество не может попасть внутрь мягкой оболочки, тогда как газ продолжает выходить через вентиль 18.
На этой стадии возможны два варианта. Согласно первому варианту запорную пробку вентиля вставляют в направляющую трубку 30, когда уровень смолы достигнет вентиля, и вентиль закрывают пробкой. Затем после удаления направляющей трубки продолжают подачу жидкой смолы до тех пор, пока ее уровень не достигнет нагнетательных отверстий, при этом вентиль оказывается погруженным в смолу. Очевидно, что эту технологию можно применять только в случае, когда мягкая оболочка выдерживает давление, превышающее давление газа внутри трубопровода.
Согласно второму варианту смолу нагнетают до уровня нагнетательных отверстий, не удаляя направляющей трубки. И только тогда, когда смола полимеризовалась и затвердела, пробку вставляют в направляющую трубку и закрывают вентиль.
Преимуществом описанного способа является возможность защитить фланец внутри мягкой оболочки вплоть до достижения полной герметизации. Затем, если потребуется получить доступ к вентилю для какой-либо регламентной операции, достаточно будет взломать муфту из полимеризовавшейся смолы и освободить вентиль, сняв мягкую оболочку.
Хотя приведенное выше описание касается утечки, находящейся в области фланца, очевидно, что способ в соответствии с настоящим изобретением можно применять для любой утечки в любом месте трубопровода, то есть за пределами фланца. В этом случае мягкую оболочку крепят непосредственно на наружной стенке трубопровода, как и жесткую оболочку.