ОПОРНО-ЦЕНТРИРУЮЩЕЕ ИЗДЕЛИЕ ДЛЯ ПРЕДОХРАНЕНИЯ ИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДА В ЗАЩИТНОМ КОЖУХЕ (ВАРИАНТЫ)
SUPPORT-ALIGNMENT ITEM TO PROTECT INSULATING COATING OF PIPELINE IN PROTECTIVE JACKET (VERSIONS)

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется при сооружении переходов под автомобильными, железными дорогами и водными преградами в качестве опор, предназначенных для протаскивания трубопровода внутри другой трубы, внутри защитного кожуха или бетонном туннеле.
Известно, что при строительстве трубопроводов железные и автомобильные дороги, судоходные, оросительные каналы и различные подземные коммуникации являются наиболее серьезными искусственными препятствиями. В соответствии с требованиями СНиП 2.05.06. - 85∗ указанные участки трубопроводов относятся к I категории. Трубопровод располагается в металлическом футляре - защитном кожухе или бетонном туннеле, диаметр которого должен быть больше диаметра прокладываемого трубопровода не менее чем на 200 мм. Прокладываемый трубопровод покрывают антикоррозионной изоляцией и защитной накладкой. Кожух имеет длину, превышающую длину искусственного препятствия на регламентированную СНиП величину.
После укладки кожуха под препятствием в него протаскивают заранее подготовленный трубопровод. Для облегчения процесса протаскивания на трубопроводе закрепляют предусмотренные проектом опорные устройства. Эти устройства не только облегчают процесс протаскивания трубопровода, но и фиксируют его положение в кожухе таким образом, чтобы исключался электрический контакт между кожухом и трубопроводом (см. Бородавкин П.П. и др. «Сооружение магистральных трубопроводов». М.: Недра, 1987, стр.338, 339, 345).
Из уровня техники известны различные опорные устройства для перемещения промышленного оборудования, протяженных объектов, в том числе и трубопроводов.
Известна роликовая опора качения для направляющих станков, содержащая направляющую с рабочим, возвратным и переходным участками. Она содержит также тела качения в виде роликов, снабженных цапфами, установленными в обойме (см. SU 1784769, 1988).
Недостатком известной опоры является невозможность ее использования в условиях протаскивания трубопровода внутри другой трубы, либо кожуха, когда трубопровод во время прямолинейного перемещения в силу ряда сложных условий вынужденно получает еще и вращательное движение, а, кроме того, прочность известной опоры недостаточна при воздействии на нее динамических нагрузок.
Известна опора для трубопровода, протаскиваемого внутри другой трубы, либо защитного кожуха, содержащая тела качения в виде роликов (см. RU 2023935, 1994). В известном решении к протаскиваемому трубопроводу прикреплены опорные элементы - ролики, расположенные по винтовой линии с расстоянием между ними, равным шагу винта. Прикладывая к хвостовой части протаскиваемого трубопровода осевое усилие и создавая крутящий момент, добиваются его «винтообразного» продвижения вовнутрь кожуха.
Недостатком данного технического решения является невозможность его использования при протаскивании труб на расстояния, превышающие 100 м, например, при прокладывании перехода под водным препятствием, когда кожух имеет изгиб, спуск и подъем, а также в случае использования труб большого диаметра.
Данное техническое решение требует использования значительных средств и громоздкого оборудования для перемещения основной трубы в осевом направлении и одновременного придания ей вращательного движения.
Наиболее близким к заявленному изобретению является известное «кольцо опорно-направляющее для переходов стальных трубопроводов через автомобильные и железные дороги, прокладываемые в защитном кожухе (футляре), содержащее скрепленные между собой разъемными соединениями металлические сегменты со стяжками по торцам, размещенные на металлических сегментах и закрепленные на их наружной поверхности опоры, выполненные из диэлектрического материала (см. ТУ 1469-001-01297858-98, ВНИИСТ. М., 1998).
Недостатком известного решения является возможность повреждения протаскиваемого трубопровода при значительной длине перехода из-за истирания опор - выполненных из пластмассы «вставок-лыж» (ползунов).
Из практики строительства таких переходов известно, что при неверно выбранном шаге расположения опор по окружности протаскиваемого трубопровода последний, располагаясь на двух опорах, имеет незначительный зазор между нижней образующей трубопровода и поверхностью защитного кожуха. При протаскивании трубопровода случайно оставленные в защитном кожухе предметы, например крепежные болты, гайки, попав в зазор между трубопроводом и кожухом, создают трудности при протаскивании и, что наиболее опасно, повреждают их изоляцию.
При неверно заданном шаге между опорами их контакт с внутренней поверхностью защитного кожуха может происходить не по опорной поверхности. Поскольку на опоры воздействуют значительные нагрузки от веса протаскиваемого трубопровода, а также значительные продольные усилия, то в этих условиях происходит интенсивное истирание опорных элементов, уменьшение зазора между трубопроводом и кожухом, а при значительных длинах перехода может возникнуть контакт трубопровода с защитным кожухом, при этом произойдет истирание изоляции и повреждение поверхностей трубопровода и кожуха. При прокладке трубопровода под водной преградой проходят скважину-туннель диаметром до 2,8 м, которую крепят бетонными тюбингами, при этом между последними возможно образование отдельных щелей, размер которых составляет иногда 50 мм. Попадание опоры в такую щель приводит к заклиниванию опоры и остановке протаскивания трубопровода.
Таким образом, существует задача создания опорно-центрирующих изделий для предохранения изоляционного покрытия трубопровода в защитном кожухе, повышающих надежность протаскивания в нем трубопровода при любых длинах перехода.
При значительной длине перехода, например, превышающей 150 м, когда возможно возникновение вращения трубопровода вдоль его продольной оси, указанная задача решается тем, что опорно-центрирующее изделие (кольцо) для предохранения изоляционного покрытия трубопровода в защитном кожухе (далее по тексту ОЦКМ), содержит скрепленные между собой разъемными соединениями металлические сегменты с резьбовыми стяжками на их торцах, размещенные и закрепленные на наружной поверхности металлических сегментов опоры, в котором металлические сегменты в сборе образуют замкнутое кольцо, внутренний диаметр которого равен диаметру снаряженного трубопровода в месте установки на него ОЦКМ, а для исключения разрушения опор вследствие вращения трубопровода, возникающего при значительной длине кожуха (длине протаскивания), ОЦКМ оснащено от 6 до 12 равнорасположенными в окружном направлении кольца опорами качения в виде размещенных вдоль образующей кольца пары роликов, выполненных из износостойкого диэлектрического материала, причем опоры на поверхности кольца расположены в шахматном порядке.
При длине перехода, не превышающей 150 м (отсутствует вращение потаскиваемого трубопровода), и при наличии изгибов кожуха в вертикальной и/или горизонтальной плоскости (например, при прокладывании перехода под водным препятствием, когда кожух имеет изгиб, спуск и подъем), указанная задача решается тем, что ОЦКМ содержит скрепленные между собой разъемными соединениями металлические сегменты с резьбовыми стяжками на их торцах, размещенные и закрепленные на наружной поверхности металлических сегментов опоры, металлические сегменты в сборе образуют замкнутое кольцо, внутренний диаметр которого равен диаметру снаряженного трубопровода в месте установки на него ОЦКМ, а для исключения контакта наружной поверхности трубопровода с кожухом в местах его изгиба и обеспечения гарантированного зазора между трубопроводом и защитным кожухом ОЦКМ оснащено четырьмя равнорасположенными в окружном направлении кольца опорами качения в виде размещенных вдоль образующей кольца пары роликов, выполненных из износостойкого диэлектрического материала, причем опоры на поверхности кольца расположены в шахматном порядке.
Кроме того, указанная задача решается тем, что, при отсутствии вращения протаскиваемого трубопровода, а также в качестве дополнительных опор ОЦКМ содержит скрепленные между собой разъемными соединениями металлические сегменты с резьбовыми стяжками на их торцах, размещенные и закрепленные на наружной поверхности металлических сегментов опоры, в котором металлические сегменты в сборе образуют замкнутое кольцо, внутренний диаметр которого равен диаметру снаряженного трубопровода в месте установки на него ОЦКМ, а для обеспечения гарантированного зазора между трубопроводом и защитным кожухом, ОЦКМ оснащено двумя расположенными в нижней части кольца опорами качения в виде размещенных вдоль образующей кольца пары роликов, выполненных из износостойкого диэлектрического материала, причем опоры на поверхности кольца расположены в шахматном порядке, при этом центральный угол между опорами составляет 90 град. не менее.
С увеличением числа опор ОЦКМ уменьшатся центральный угол между опорами и «мягче» происходит поворот трубопровода при его протаскивании. При малом количестве опор поворот трубопровода осуществляется на больший центральный угол и очередная опора входит в контакт с внутренней поверхность кожуха с большой динамической нагрузкой, практически с ударом, что может привести к разрушению опоры, особенно при больших диаметрах протаскиваемого трубопровода (более 1 м).
Расположение опор на кольце в шахматном порядке способствует лучшему перемещению («переваливанию») опоры через препятствия в кожухе, например через грат сварного шва (металлический кожух), через трещины (кожух выполнен из бетонных тюбингов), а также через препятствия в виде забытых в кожухе болтов, гаек, инструментов.
Кроме того, преодолению препятствий, например трещин, способствует выполнение опоры в виде двух роликов, расположенных на одной образующей кольца, а также использование тела качения в виде ролика. Из курса теоретической механики известно, что тело качения (колесо, ролик) преодолевает препятствие, высота которого не превышает 1/3 радиуса тела качения.
Сущность изобретения поясняется графическим материалом, где на фиг.1 изображено ОЦКМ, вид сбоку; на фиг.2 - поперечное сечение трубопровода, размещенного в защитном кожухе. Позициями обозначены следующие элементы:
1 - опорно-направляющее изделие (кольцо);
2 - трубопровод;
3 - защитный кожух;
4 - разъемные соединения;
5 - металлические сегменты;
6 - опоры.
Опорно-направляющее изделие 1 для трубопровода 2, размещенного в защитном кожухе 3, содержит скрепленные между собой разъемными, например, резьбовыми соединениями 4, металлические сегменты 5. В сборе металлические сегменты 5 образуют замкнутое кольцо, внутренний диаметр которого равен диаметру снаряженного трубопровода 2 в месте расположения на нем опорно-направляющего кольца 1. Металлические сегменты 5 оснащены размещенными и закрепленными на их наружной поверхности опорами 6, выполненными в виде двух роликов из износостойкого диэлектрического материала и расположенными на одной образующей кольца 1. Длина металлического сегмента 5 определяется из условия обеспечения монтажного зазора между сегментами в местах их болтовых соединений для обеспечения обжатия кольца вокруг трубопровода. Ширина и толщина металлического сегмента определяются из условия допустимого давления кольца на противокоррозионное покрытие трубопровода.
Для защиты противокоррозионного покрытия трубопровода в местах установки на него ОЦКМ укладывают резиновые прокладки или прокладки из двойного скального листа и закрепляют их стяжками - стяжными тросовыми бандажами. Усилие затяжки размещенных по краям прокладки из двойного скального листа стяжных тросовых бандажей с резьбовым стяжным устройством обеспечивает отсутствие смещения прокладки при протаскивании трубопровода.
Усилие обжатия ОЦКМ на поверхности снаряженного трубопровода, устраняющее смещение ОЦКМ при протаскивании трубопровода, обеспечивается затяжкой крепежных болтов разъемных соединений металлических сегментов. Таким образом, в комплект поставки ОЦКМ входят:
- сегменты металлические в сборе с опорами (качения);
- прокладки под ОЦКМ, например, в виде двухслойных ковриков из скального листа по ТУ 4834-004-17179339-2003, которые должны иметь ширину, равную 600±50 мм и комплектоваться двумя бандажами из сдвоенного стального троса с резьбовым стяжным устройством (по вышеуказанному ТУ);
- крепежные изделия.
При длине защитного кожуха не более 150 м на выходах трубопровода из кожуха с шагом 20-25 м устанавливаются ОЦКМ с четырьмя равнорасположенными опорами, а между ними с шагом 0,8-4 м (в зависимости от диаметра протаскиваемого трубопровода) устанавливаются ОЦКМ, оснащенные двумя опорами качения, которые располагаются на нижнем сегменте с центральным углом между опорами в 90 град, не менее.
При длине кожуха более 150 м, в том числе на переходах через водные преграды трубопровод протаскивают в защитном металлическом кожухе или в кожухе из железобетонных труб (туннеле), при этом ОЦКМ оснащено, например, двенадцатью равнорасположенными опорами качения, с центральным углом между опорами 30 град. После протаскивания трубопровода проверяются: отсутствие электрического контакта «трубопровод - кожух» путем измерения сопротивления.
Заявленное изобретение обеспечивает надежное протаскивание трубопровода внутри защитного кожуха при больших его длинах с обеспечением сохранности изоляционного покрытия трубопровода и гарантированного зазора между трубопроводом и защитным кожухом.