КОМПЕНСАТОР ДЛЯ ТРУБОПРОВОДА СО СВОБОДНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТЯХ

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту, компенсатор предназначен для снижения напряжений в металле труб, возникающих от действия разности температур и изменения давления при эксплуатации подземного трубопровода.
Наиболее опасным моментом возникновения напряжений в металле трубы и разрушения защитного покрытия является период после остановки перекачки продукта в зимнее время, например, при капитальном или аварийном ремонте, с последующим промерзанием грунтов на всю глубину заложения трубопровода и возобновления перекачки (нефти, газа и т.д.).
Промерзший грунт становится монолитным и по свойствам близким к скальным породам. За счет увеличения температуры трубопровода (например, от минус 20°С до плюс 40°С) и повышения давления (например, от 0 до 10 МПа) возникают чрезмерные, выше допустимых, напряжения изгиба на участках поворота трубопровода с углом α>1°. Также из-за смерзания защитного покрытия с мерзлым грунтом возникают сдвиговые усилия между металлом трубы и изоляционным покрытием, что может привести к его отслоению и потере сплошности.
Прототипом полезной модели является S-образный компенсатор (патент РФ №95059, опубликованный 10.06.2010 г.), состоящий из основного трубопровода и трубопровода-отвода, уложенных по S-образной траектории, при этом трубопроводы укладывают в траншеи и изолируют от стенки траншеи с помощью упругодеформируемого материала.
Недостатком прототипа является неполная компенсация напряжений в металле труб, а также трудоемкость монтажа компенсатора для трубопровода.
Задачей полезной модели является компенсация напряжений в металле труб, возникающих от действия разности температур и изменения давления при эксплуатации трубопровода, причем компенсация должна происходить за счет свободных перемещений подземного трубопровода на поворотах с углом α>1° в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также сохранение сплошности и целостности защитного покрытия подземного трубопровода за счет снижения сдвиговых напряжений, давления отпора грунта и сил трения между этим защитным покрытием и грунтом стенки траншеи, которые возникают при перемещениях подземного трубопровода.
Поставленная задача решается тем, что в компенсаторе для трубопровода, включающем трубопровод, уложенный в траншею и изолированный от стенок траншеи упругодеформируемым материалом, согласно предлагаемой полезной модели, трубопровод уложен со свободным перемещением на поворотах с углом α>1° в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а упругодеформируемый материал представляет собой ячеистое («сотовое») полимерное покрытие. Такая структура полимерного покрытия обеспечивает свободное перемещение трубопровода за счет упругих деформаций покрытия, устойчивость к температурным перепадам, водоотталкивающий эффект, химическую стойкость, ударопрочность и т.д. В качестве сырья для полимерного покрытия можно использовать полиэтилен, полипропилен, поликарбонат и др. Путем использования различных добавок при производстве ячеистого полимерного покрытия можно получить различные необходимые свойства. Оставшийся объем траншеи засыпается естественным минеральным грунтом.
Толщину ячеистого полимерного покрытия следует выбирать в зависимости от диаметра трубопровода, района строительства, а также от нагрузки грунта засыпки и деформаций трубопровода в горизонтальных и вертикальных плоскостях.
На фиг.1 представлен участок подземного трубопровода с углом поворота α>1° в горизонтальной или вертикальной плоскостях; на фиг.2 представлен разрез А-А фиг.1 с укладкой в траншею изолированного ячеистым полимерным покрытием трубопровода со свободным перемещением на поворотах с углом α>1° в горизонтальной или вертикальной плоскостях, где 1 - трубопровод, 2 - перемещения трубопровода в горизонтальной и вертикальной плоскостях с углом поворота α>1°, 3 - ячеистое полимерное покрытие, 4 - минеральный грунт.
Принцип работы компенсатора заключается в следующем. Продольные силы, возникающие от действия перепада температур и внутреннего давления, вызывают продольное перемещение трубопровода 1 в поворотах горизонтальных и вертикальных участков, что может привести к разрушению трубопровода. Вследствие изолирования трубопровода ячеистым полимерным покрытием 3 происходит свободное перемещение трубопровода 2 в траншее за счет упругой деформации покрытия и естественная самокомпенсация напряжений в металле труб.
Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение растягивающих и сжимающих напряжений в металле труб, а также сохранение сплошности и целостности защитного изоляционного покрытия подземного трубопровода.
Предлагаемый компенсатор для трубопровода со свободным перемещением в горизонтальной и вертикальной плоскостях позволяет повысить эксплуатационную надежность трубопровода при снижении напряженно-деформированного состояния в металле трубы и повысить долговечность защитного покрытия.