КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ВРЕМЕННОГО ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, ИСПОЛЬЗУЕМОГО ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ОГНЕВЫХ РАБОТ НА ГАЗОПРОВОДЕ МАЛОГО ДИАМЕТРА
COMPOSITION FOR TEMPORARY SEALING DEVICE USED FOR HOT WORKS ON SMALL-DIAMETER GAS PIPE

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для временного перекрытия сечения газопровода при производстве ремонтно-восстановительных работ с помощью герметизирующего устройства, а именно к композициям для изготовления пробок.
Капитальный ремонт линейной части газопровода производится с использованием огневых работ. При проведении работ на действующем трубопроводе возникает необходимость временной локализации участка трубопровода для предотвращения попадания газов или жидкостей в зону ведения огневых работ. Данную операцию проводят с установкой в тело трубы временных герметизирующих устройств.
Для газопроводов диаметром 200 мм и менее в основном используют глиняные пробки [СТО, Газпром 14-2005, Типовая инструкция по безопасному проведению огневых работ]. Такие пробки устанавливают в полость газопровода вручную, при этом требуется смачивание водой внутренних стенок газопровода.
Недостатками глиняных пробок являются трудоемкость их установки, ненадежность обеспечения герметичности перекрытия при относительно высоких избыточных давлениях (более 0,1 МПа). По окончании ремонтных работ глиняную пробку разрушают механическим путем через технологические отверстия. При этом внутри трубы остаются абразивные частицы, которые потоком газа переносятся по трубопроводу и в случае попадания в механизмы газораспределительных станций приводят к поломке оборудования.
Известна композиция для изготовления герметизирующей пробки для перекрытия трубопровода, получаемая смешением водного раствора карбамида, дизельной фракции нефти с содержанием н-парафинов и жидкого н-парафина непосредственно в момент закачки в трубопровод (RU 1596171, F16L 55/10, 30.09.1990). Для удаления пробки участок трубопропровода нагревают до температуры ~55-57°C, при этом происходит разложение пробки на исходные компоненты.
Однако данная композиция не может быть использована для герметизации газопровода из-за наличия в продуктах разложения значительного количества воды (пробка имеет большой размер), которая в случае попадания в механизмы газораспределительных станций может вывести из строя оборудование.
Известно применение композиции, состоящей из смеси изотактического полиметилметакрилата и синдиотактического полиметилметакрилата или атактического полиметилметакрилата в полярных растворителях (толуол, диметилформамид, ацетон) для временного перекрытия трубопровода (RU 2076262, F16L 55/162, 27.03.1997). Композицию через технологическое отверстие закачивают в трубопровод, в котором затем образуется гелеобразная пробка.
Указанная пробка способна выдержать требуемое давление только при большой длине (при диаметре пробки 10 см ее длина составляет 150 см). Кроме того, авторами не описан способ удаления гелеобразной пробки из тела трубопровода.
В качестве прототипа выбрана композиция, содержащая изопреновый каучук 90-92 масс. % и порофор 8-10 масс. % (SU 1702067, F16L 55/164, 30.12.1991). Указанная композиция закачивается в трубопровод под давлением, при температуре 190-200°C в течение 80 мин. Причем полимер перед вводом необходимо насытить инертным газом.
Недостатками данной композиции являются высокая температура образования эластичной пробки, неконтролируемое перекрытие сечения трубы. Кроме того, авторами указанного изобретения также не описан способ удаления пробки из трубопровода по окончании ремонтных работ.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка композиции для получения временного герметизирующего устройства, используемого при проведении огневых работ на газопроводе малого диаметра, которое обеспечивает надежное перекрытие газопровода и легко удаляется после завершение ремонтно-восстановительных работ.
Задача решается композицией для временного герметизирующего устройства, используемого при проведении огневых работ на газопроводе малого диаметра, содержащей битум, канифоль, нефтяное масло и наполнитель, при этом в качестве наполнителя используют порообразователь-порофор с температурой разложения не более 100°С, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум
10-80
Порообразователь-порофор
5-80
Канифоль
0,5-14,5
Нефтяное масло
0,5-9,5
Техническим результатом изобретения является композиция, обеспечивающая получение герметизирующей пробки, которая выдерживает перепад давления газа не менее 1 бар при сравнительно небольших размерах. Удаление пробки осуществляют нагреванием участка трубы с пробкой до температуры 100°С.
Предлагаемая композиция содержит битум, который в интервале температур от минус 40°С до плюс 40°С (температура окружающей среды при проведении ремонтно-восстановительных работ) обладает высокой прочностью и твердостью, что позволяет получить пробку, устойчивую к деформации под давлением газа и способную выдержать давление газа, равное 1 бар в течение времени, необходимого для проведения ремонтных работ. При этом пробка имеет сравнительно небольшие размеры: ее длина не превышает двух диаметров трубы. Битум обладает также термопластичными свойствами, т.е. при нагревании размягчается и способен течь, что позволяет легко удалить пробку по окончании ремонтных работ.
В качестве наполнителя используют порообразователь-порофор, который выполняет две функции: как наполнитель - увеличивает твердость и прочность герметизирующей пробки, как порообразователь-порофор - уменьшает количество продуктов разложения, остающихся в трубопроводе после удаления временной герметизирующей пробки.
Канифоль, благодаря высоким адгезионным свойствам, обеспечивает прочность крепления герметизирующей пробки к стенкам трубы. Нефтяное масло (пластификатор) позволяет наполнить композицию большим количеством порообразователя-порофора и обеспечивает его равномерное распределение в композиции.
Композицию получают смешением компонентов при нагревании, затем прессованием из нее изготавливают пробку, которую устанавливают в газопровод через технологическое отверстие. По окончании ремонтно-восстановительных работ для удаления пробки достаточно нагреть участок трубы с пробкой до температуры 100°С. При этом порообразователь-порофор разлагается с образованием газа, остальные компоненты переходят в жидкое состояние и растекаются по внутренней поверхности трубы, образуя по мере охлаждения тонкое твердое покрытие, которое практически не влияет на пропускную способность газопровода. Канифоль обеспечивает надежное крепление покрытия к трубе, исключая его отслаивание.
Температура разложения порообразователя-порофора не должна превышать 100°С, так как при нагревании участка газопровода до более высокой температуры для удалении пробки возможно повреждение полимерной изоляции газопровода.
В качестве битума в указанной композиции могут быть использованы битумы нефтяные дорожные вязкие по ГОСТ 22245-90, битум нефтяной кровельный по ГОСТ 9548-74, битумы нефтяные строительные по ГОСТ 6617-76.
В качестве наполнителя могут быть использованы органические и неорганические порообразователи-порофоры с температурой разложения не выше 100°С (например, бикарбонат натрия, 2,2-азо-бис-(изобутиронитрил) - порофор ЧХ3-57, 1,1-азо-бис-(1-циклогексилцианид) - Porofor 254). Нижний предел температуры разложения порообразователя-порофора определяется температурой смешения композиции, которая зависит от используемого битума.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Для получения композиций использовали нефтяное масло ПН-6Ш (ТУ 38.1011217-89), канифоль сосновую (ГОСТ 19113-84) и порообразователь-порофор 2,2-азо-бис-(изобутиронитрил) - порофор ЧХ3-57 (ТУ 113-03-365-82). Композицию готовили на пластикордере «Brabender» смешиванием компонентов в течение 3 мин при скорости вращения роторов 60 об/мин.
Пример 1.
В смесительную камеру пластикордера загружали битум строительный марки БН 90/10 (ГОСТ 6617-76) - 100 г, канифоль - 50 г, нефтяное масло - 95 г и порционно 800 г порообразователя-порофора. Смешение компонентов проводили при температуре 65-70°С. Затем из полученной композиции компрессионным формованием изготавливали герметизирующую пробку с диаметром 110 мм и длиной 200 мм.
Испытания на выдерживаемое давление проводили следующим образом: герметизирующую пробку устанавливали в металлическую трубу диаметром 110 мм и длиной 1000 мм с закрытым одним из торцевых концов крышкой со штуцером для подачи газа и с технологическим отверстием, выполненным в соответствии с СТО Газпром 14-2005. Место установки пробки предварительно подогревали до 50-60°С и обрабатывали внутреннюю поверхность трубы составом, содержащим битум и канифоль, для лучшего сцепления пробки со стенками трубы. Затем устанавливали герметизирующую пробку. Через штуцер в трубу подавали воздух с давлением 1 бар. Фиксировали показания манометра в течение 24 часов. Для определения максимального выдерживаемого герметизирующей пробкой давления, давление воздуха в трубе постепенно увеличивали и фиксировали показание манометра, при котором происходил пробой.
Для удаления герметизирующей пробки участок трубы нагревали до температуры 100°С и выдерживали в течение 40 минут. За это время происходит полное разложение порообразователя-порофора и разгерметизация трубы.
Примеры 2-6 аналогичны примеру 1.
В примере 3 использовали битум нефтяной дорожный марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90, температура смешения компонентов составила 60-65°С, в примере 4 - битум нефтяной кровельный марки БНК-40/180 по ГОСТ 9548-74, температура смешения компонентов составила 50-55°С.
Составы композиций и свойства герметизирующей пробки представлены в таблицах 1 и 2.
Как видно из данных, приведенных в таблице 2, все герметизирующие пробки удовлетворяют требованиям СТО Газпром 14-2005 и способны выдерживать давление 1 бар не менее 24 часов.
Таким образом, герметизирующая пробка, получаемая из заявляемой композиции, обеспечивает надежную герметизацию трубопровода при сравнительно небольших размерах, легко и просто удаляется по окончании ремонтно-восстановительных работ, при этом исключается попадание фрагментов герметизирующей пробки на рабочие части газораспределительного оборудования.