ГИБКАЯ ПРОТЯЖЕННАЯ ПОЛАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Техническое решение относится к области производства и эксплуатации гибких протяженных конструкций, например, соответствующих ГОСТ 30723-2006, имеющих внутреннюю полую металлическую оболочку, внешнюю оболочку из полимерного материала, установленную с зазором относительно внутренней оболочки, вспененный теплоизоляционный материал, размещенный в зазоре между оболочками, кольцевые центрирующие опоры, размещенные в зазоре концентрично металлической оболочке по ее длине, и проводники системы оперативного дистанционного контроля, расположенные по длине полой конструкции в зазоре между оболочками.
Известные полые протяженные конструкции с внутренней оболочкой и внешней оболочкой, полость между которыми заполнена теплоизоляционным материалом, в котором расположен подключенный к источнику постоянного тока электрический проводник, связанный с устройством измерения тока. Другой проводник расположен спирально и заземлен. Изменение величины электрического тока происходит с изменением проводимости (или электрического сопротивления) вследствие намокания среды, в которой расположены электрические проводники. Изменение величины тока указывает на наличие утечки в конструкции, место которой следует определить (ЕР 2287587 А2, 05.08.2010).
Наиболее близкой из известных является гибкая грузонесущая полимерная полая конструкция, в стенках которой размещены армирующие элементы в виде металлических проволок или лент, уложенные не менее чем двумя слоями, имеющими угол повива от 15° до 75° к оси конструкции, а в стенке полой конструкции продольно или повивом размещен хотя бы один сплошной слой металлической фольги или ленты, при этом в стенке конструкции дополнительно уложены силовые и/или сигнальные проводники (RU 119430 U1, 20.08.2012).
Общими недостатками известных устройств является сложность и неточность определения фактического места утечки при обнаружении электрическим прибором самого факта утечки, что приводит к увеличению трудоемкости и времени производства работ по отысканию места утечки и устранению ее причин, поскольку известные конструкции не имеют ограничителей распространения протекающей жидкости в полости между оболочками, а изменение проводимости (или электрического сопротивления) происходит на всем протяженном участке, куда проникает жидкость.
Таким образом, основная нерешенная проблема данных устройств вытекает из намокания теплоизоляции, которую выполняют, как правило, из пенополиуретана (ППУ). Вода проникает внутрь конструкции, например извне, в результате повреждения внешней оболочки или разрушения муфты или из-за плохого качества сварки стальных оболочек (труб) или их коррозии. Для обнаружения жидкости (воды) используется система сигнализации с проводниками в теплоизоляции. Так как теплоизоляция имеет низкое водопоглощение, вода перемещается внутри конструкции через трещины, полости и т.д. При этом сигнализация срабатывает со значительным опозданием, когда вода уже прошла через трещины, полости и т.д. на десятки метров.
Задачей настоящего технического решения является создание устройства гибкой протяженной полой конструкции, позволяющей оперативно и с заданной точностью определять место утечки, при этом автоматически изолируя его от распространения жидкости в полости между двумя оболочками.
Технический результат настоящего технического решения заключается в уменьшении по длине зоны гарантированного обнаружения повреждения любой из оболочек, приведшего к образованию течи, а также к возможности визуального определения такого места по деформации внешней оболочки. Одновременно с уменьшением зоны гарантированного обнаружения повреждения автоматически изолируется (ограничивается) зона проникновения воды по длине гибкой протяженной полой конструкции за счет обжатия зоны течи и тем самым - к тампонированию места течи.
Раскрытие технического решения.
Достигаются эти результаты следующими существенными признаками, каждый из которых необходим для этого, а все вместе - достаточны: - гибкая протяженная полая конструкция содержит внутреннюю полую металлическую оболочку, внешнюю оболочку из полимерного материала, установленную с зазором относительно внутренней оболочки, вспененный теплоизоляционный материал, размещенный в зазоре между оболочками, кольцевые центрирующие опоры, размещенные в зазоре концентрично металлической оболочке по ее длине, и проводники системы оперативного дистанционного контроля, расположенные по длине полой конструкции в зазоре между оболочками, причем кольцевые центрирующие опоры выполнены в виде матрицы из полимерного материала с внедренным в него набухающим наполнителем с обеспечением возможности изоляции влагосодержащего объема между смежными в зоне протечки центрирующими опорами.
Технический результат может быть усилен тем, что:
- в качестве полимерной матрицы использован термопластичный полиолефин;
- в качестве набухающего наполнителя использован акрилат натрия, и/или бентонитовая глина, и/или полиакриламид;
- набухающий наполнитель внедрен в количестве, обеспечивающем возможность местной деформации внешней оболочки;
- кольцевые центрирующие опоры изготовлены с возможностью создания давления не менее 10 атм на внешнюю оболочку из полимерного материала и обжатия вспененного теплоизоляционного материала в зоне течи;
- кольцевые центрирующие опоры установлены с возможностью сжатия размещенного между ними влагосодержащего вспененного теплоизоляционного материала;
- кольцевые центрирующие опоры содержат мигрирующий ингибитор коррозии - широко распространенные ИФХРАН 80 или MCI 2020, распределенный в полимерной матрице, в данном случае, в виде водорастворимого порошка или гранул;
- кольцевые центрирующие опоры содержат соли, раствор которых представляет собой электролит, увеличивающий электропроводимость в зоне водопритока;
- кольцевые центрирующие опоры выполнены по форме колец постоянного или переменного поперечного сечения с выступами или надрезами по внешнему периметру.
На фиг. 1 представлен общий вид гибкой протяженной полой конструкции в разрезе;
на фиг. 2 - кольцевая центрирующая опора (вариант с сужением к продольной оси конструкции);
на фиг. 3 - кольцевая центрирующая опора (вариант с расширением к продольной оси конструкции).
Гибкая протяженная полая конструкция содержит внутреннюю полую металлическую оболочку 1, внешнюю оболочку 2 из полимерного материала. Оболочки 1 и 2 установлены с зазором относительно друг друга, в котором размещен вспененный теплоизоляционный материал 3. Кольцевые центрирующие опоры 4 размещены в зазоре концентрично металлической оболочке 1 по ее длине. В качестве материала центрирующих опор используют термопластичный полиолефин, являющийся полимерной матрицей, в которую внедрен набухающий компонент - распределенный в теле матрицы 5 наполнитель - акрилат натрия, и/или бентонитовая глина, и/или полиакрил амид, или иной, сравнимый по проявляемым в аналогичной среде свойствам. Кроме того, матрица может содержать мигрирующий ингибитор коррозии, например, ИФХРАН 80 или MCI 2020 или аналогичный по проявляемым в водной среде свойствам. Ингибитор коррозии используется в порошке или в гранулированном виде. Ингибитор является компонентом системы. За счет насыщения водой набухающих компонентов система матрицы становится пористой. При взаимодействии с водой ингибитор растворяется и поступает в водную среду в зоне образовавшейся течи для предотвращения коррозии металлической оболочки. Проводники 6 системы оперативного дистанционного контроля расположены по длине полой конструкции в зазоре между оболочками 1 и 2. При наличии воды (электролита) возникает проводимость в среде, в которой расположен проводник, и соответствующий сигнал о наличии воды передается оператору. Кольцевые центрирующие опоры 4 выполнены с возможностью набухания за счет описанной их конструкции до возможности местной деформации внешней оболочки 2 и обеспечением изоляции влагосодержащего объема между смежными в зоне протечки центрирующими опорами, Кольцевые центрирующие опоры 4 установлены с возможностью обжатия размещенного между ними влагосодержащего вспененного теплоизоляционного материала. Кольцевые центрирующие опоры 4 изготовлены с возможностью создания давления не менее 10 атм на внешнюю оболочку из полимерного материала и обжатия вспененного теплоизоляционного материала в зоне водопритока, что обеспечивает снижение притока воды. Кольцевые центрирующие опоры 4 могут содержать известные соли, раствор которых представляет собой электролит, увеличивающий электропроводимость в зоне водопритока. Кроме того, кольцевые центрирующие опоры 4 содержат водорастворимый ингибитор коррозии. Кольцевые центрирующие опоры 4 могут быть выполнены по форме колец постоянного или переменного поперечного сечения с выступами или надрезами по внешнему периметру для увеличения эффекта обжатия.
В случае протечки при повреждении внешней оболочки 2 или металлической оболочки 1, вода распространяется по трещинам и пустотам и т.д. вспененного теплоизоляционного материала (например, в пенополиуретане - ППУ), водонабухание центрирующей опоры перекрывает доступ воды по ним. При дальнейшем сжатии вспененного теплоизоляционного материала в результате набухания центрирующих опор его плотность увеличивается - с увеличением плотности водопоглащение вспененного теплоизоляционного материала уменьшается, и зона протечки изолируется. Обнаружение зон повреждения происходит на меньшей длине протяженной конструкции за счет электрического сигнала по проводнику и может быть уточнено путем измерения местного изменения диаметра внешней оболочки в зоне набухших центрирующих опор.
Пример реализации.
Центрирующие опоры изготавливаются из полиэтилена или полимерной композиции на основе полиэтилена и полипропилена. Такой материал обладает свойствами набухания в воде. Набухающая центрирующая опора при взаимодействии с водой за счет включенных в полимерную матрицу набухающих ингредиентов (выбранных, например из акрилата натрия, и/или бентонитовой глины, и/или полиакриламида) обжимает теплоизоляционный материал (давление при набухании порядка 10 атм, чем больше плотность теплоизоляционного материала - тем ниже его водопоглощение), закрывает трещины и полости и т.д. в нем, что создает препятствие для значительного проникновения воды вдоль оси трубопровода. Система электрической сигнализации сработает быстрее за счет локализации объема (расстояние между кольцами 1 м) и достижения в нем меньшего количества жидкости, необходимой для ее срабатывания. Место нарушения целостности оболочки (внутренней или внешней) при таком давлении можно определить по произведенной в радиальном направлении деформации внешней оболочки. Дополнительно введенные в полимерную матрицу порошок или гранулы водорастворимого ингибитора коррозии, растворяясь в воде, препятствуют коррозии стальной оболочки до момента устранения причин протечки, а также (образуя при растворении поры) улучшают условия для доступа воды к упомянутым набухающим ингредиентам, чем ускоряют процесс набухания. Ингибитор является компонентом системы. За счет набухающих компонентов система становится пористой, что способствует водорастворению ингибитора. При взаимодействии с водой он растворяется и обеспечивает защиту металлической оболочки в зоне поврежденного участка.