СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТРУБОПРОВОДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИДКОСТИ В КАЧЕСТВЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
APPLICATION OF COATING ON PIPELINE INNER SURFACE WITH HELP OF FLUID AS HEAT CARRIER

Настоящее изобретение относится к строительству и может быть использовано при ремонте всех видов трубопроводов в промышленности, городском хозяйстве и других областях, в частности при ремонте трубопроводов и коллекторов в системах канализации, технологического и питьевого водоснабжения и т.п. для защиты внутренней поверхности трубопровода от механических повреждений, коррозии и образования нежелательных отложений или для восстановления поврежденной или изношенной внутренней поверхности трубопровода.
В настоящее время широко известны технологии ремонта внутренней поверхности трубопроводов путем нанесения покрытия на их внутреннюю поверхность. Так известны способы, включающие в себя введение через входной колодец в трубопровод облицовочного рукава из волокнистого материала, пропитанного термоотверждающимся связующим и заключенного в гибкую оболочку из полимерного материала, путем выворачивания и продвижения облицовочного рукава внутри трубопровода до выходного колодца с прижатием выворачиваемого облицовочного рукава к внутренней поверхности трубопровода под действием давления столба жидкости, введение теплоносителя в виде горячей жидкости в полость вывернутого облицовочного рукава, прижатого к внутренней поверхности трубопровода, и выдерживание заполненного теплоносителем облицовочного рукава в течение времени, необходимого для отверждения связующего, с получением покрытия на этой поверхности в результате этого отверждения (см., например, патент RU 2107216 С1, 1998, или патент RU 2167362 С1, 2001).
Указанные известные способы нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода с использованием жидкости в качестве теплоносителя проводят с использованием разного давления столба жидкости на различных стадиях этих способов. Так продвижение облицовочного рукава внутрь трубопровода производят при давлении более низком, чем давление при отверждении и прижатии рукава к внутренней поверхности трубопровода, а изменение давления производят изменением высоты водяного столба. Многолетний опыт использования известных способов выявил их следующий серьезный недостаток. На внутренней поверхности подлежащего ремонту дефектного трубопровода, как правило, имеются остатки жидкости (воды, стоков), поступающей в трубопровод вследствие его дефектности. Кроме того, в дефектный трубопровод проникают также грунтовые воды. Нанесение облицовочного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода с остатками жидкости на этой поверхности не обеспечит плотного прилегания покрытия по всей площади внутренней поверхности трубопровода и, следовательно, не обеспечит получение качественного покрытия и снизит срок его службы. В идеальном случае, перед введением облицовочного рукава в трубопровод из него следовало бы полностью удалить жидкость, что практически невозможно осуществить, особенно на длинных участках трубопроводов больших диаметров, учитывая то, что практически невозможно предотвратить поступление в дефектный трубопровод грунтовых вод на время, необходимое для введения в трубопровод облицовочного рукава. Проведение известных способов при изменяющемся давлении водяного столба не позволяет решить указанную проблему, так как в процессе продвижения облицовочного рукава внутри трубопровода при сравнительно низком давлении водяного столба (что имеет место в обоих известных способах) имеющаяся в трубопроводе жидкость остается между поверхностью облицовочного рукава и внутренней поверхностью трубопровода. Повышение давления водяного столба в дальнейшем процессе прижатия облицовочного рукава к внутренней поверхности трубопровода и отверждения связующего не может обеспечить выдавливание оставшейся жидкости по всей длине ремонтируемого участка трубопровода.
В качестве наиболее близкого аналога настоящего изобретения принят способ раскрытый в вышеуказанном патенте RU 2107216 С1.
Основной задачей настоящего изобретения является обеспечение достаточного качества получаемого покрытия путем обеспечения выдавливания из трубопровода оставшейся в нем жидкости в процессе продвижения облицовочного рукава в трубопроводе и путем предотвращения повторного проникновения воды между находящимся в трубопроводе облицовочным рукавом и внутренней поверхностью трубопровода в процессе выдерживания заполненного теплоносителем облицовочного рукава.
Указанную задачу можно решить, если все стадии способа нанесения покрытия, начиная с момента введения облицовочного рукава в трубопровод, проводить при максимально допустимом для данных конкретных условий давлении столба жидкости с поддержанием этого давления постоянным. Тогда облицовочный рукав, прижимаемый этим давлением к внутренней поверхности трубопровода, с самого начала его введения в трубопровод будет последовательно, по ходу своего продвижения в трубопроводе отжимать жидкость в направлении выходного колодца, что обеспечит практически полное удаление остатков жидкости из трубопровода и предотвратит ее повторное проникновение в процессе выдерживания облицовочного рукава для отверждения связующего.
Таким образом, решение указанной основной задачи достигается тем, что в способе нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода с использованием жидкости в качестве теплоносителя, включающем в себя введение через входной колодец в трубопровод облицовочного рукава из волокнистого материала, пропитанного термоотверждающимся связующим и заключенного в гибкую оболочку из полимерного материала, путем выворачивания и продвижения облицовочного рукава внутри трубопровода до выходного колодца с прижатием выворачиваемого облицовочного рукава к внутренней поверхности трубопровода под действием давления столба жидкости, введение теплоносителя в виде горячей жидкости в полость вывернутого рукава, прижатого к внутренней поверхности трубопровода, и выдерживание заполненного теплоносителем облицовочного рукава в течение времени, необходимого для отверждения связующего, с получением покрытия на этой поверхности в результате этого отверждения, согласно настоящему изобретению, продвижение облицовочного рукава внутри трубопровода, введение теплоносителя в полость вывернутого облицовочного рукава и выдерживание заполненного теплоносителем облицовочного рукава проводят при постоянном давлении столба жидкости, обеспечиваемом постоянной заданной высотой этого столба в диапазоне от 3 до 11 метров над поверхностью земли, причем обеспечивают предотвращение перемещения облицовочного рукава внутри трубопровода ранее момента достижения заданной высоты водяного столба. Указанное самопроизвольное перемещение облицовочного рукава может быть предотвращено, например, путем удерживания его тросом.
Указанный диапазон высоты столба жидкости выбран опытным путем с учетом практически используемых диаметров трубопроводов примерно от 0,2 до 1 м при их практическом залегании на глубине примерно от 2 м (при глубине промерзания 1,6 м) до 10 м. Экспериментально было установлено, что при высоте столба жидкости 3 м над поверхностью земли гарантированно обеспечивается выдавливание грунтовых вод из трубопровода, а увеличение высоты столба более 11 м над поверхностью земли экономически неоправданно вследствие увеличения габаритов и громоздкости установки, используемой для создания столба жидкости.
Кроме того, согласно настоящему изобретению перед введением облицовочного рукава в трубопровод на участках прерывания последнего могут быть установлены кольцевые ограничители для обеспечения охватывания ими облицовочного рукава, где он не ограничен внутренней поверхностью трубопровода, например, в месте, где расположенный под землей трубопровод прерывается вертикальным колодцем. Такие ограничители предотвращают неконтролируемый и нежелательный раздув облицовочного рукава в месте прерывания трубопровода с обеспечением целостности рукава. Тем самым обеспечивается надежность и стабильность процесса отверждения связующего.
Помимо этого, перед введением облицовочного рукава в трубопровод в последний может быть введен изолирующий рукав, который на входе облицовочного рукава в трубопровод прикрепляют к трубопроводу по окружности. В этом случае введение в трубопровод облицовочного рукава осуществляют путем введения последнего в полость изолирующего рукава.
Далее, согласно настоящему изобретению в выходном колодце может быть установлен по меньшей мере один ограничивающий упор, препятствующий удлинению введенного в трубопровод вывернутого облицовочного рукава в процессе введения теплоносителя в полость вывернутого облицовочного рукава и выдерживания заполненного теплоносителем облицовочного рукава. Такое решение исключает последующую релаксационную усадку облицовочного рукава и образование в нем трещин, ухудшающих прочность рукава, а следовательно, повышает качество получаемого покрытия.
Кроме того, согласно настоящему изобретению трос заключают в ограничивающий трубчатый элемент для предотвращения травмирования облицовочного рукава находящимся под натяжением тросом в зоне поворота выворачиваемого облицовочного рукава из вертикального положения в горизонтальное.
В настоящем описании применительно к настоящему изобретению под терминами "входной колодец" и "выходной колодец" следует понимать не только заранее сооруженные колодцы как таковые (называемые смотровыми или ремонтными колодцами), но и любые сооружения, которые обеспечивают необходимый для осуществления настоящего изобретения доступ соответственно к входному и выходному (относительно направления введения облицовочного рукава в трубопровод) концам ремонтируемого участка трубопровода. Такими сооружениями могут быть, например, временно вырываемые траншеи, ямы и т.п.
На фиг.1 представлена общая схема осуществления способа по настоящему изобретению на стадии продвижения облицовочного рукава внутри ремонтируемого трубопровода;
на фиг.2 - зона входа облицовочного рукава в трубопровод в момент вхождения троса внутрь трубопровода (увеличено);
на фиг.3 - схема горизонтального ограничения закрытого конца облицовочного рукава по окончании его продвижения внутри трубопровода (увеличено).
Способ по настоящему изобретению осуществляют следующим образом.
Открывают входной 1 и выходной 2 вертикальные колодцы, между которыми расположен под землей ремонтируемый участок трубопровода 3. Если этот участок прерывается промежуточным вертикальным колодцем 4, то через этот колодец в трубопровод 3 вставляют кольцевой ограничитель 5, который будет в дальнейшем охватывать облицовочный рукав 6 по всей окружности и тем самым препятствовать раздуву рукава 6 в этой зоне. Ограничитель 5 может быть выполнен разъемным или цельным из материала, способного сгибаться в кольцо и быть закрепленным в этом положении. Таким материалом может быть, например, листовой металл, полимерный рулонный материал типа линолеума и т.п.
Далее, над отверстием входного колодца 1 устанавливают опорную раму 7, на которой монтируют выворотное кольцо 8. Открытый конец подготовленного облицовочного рукава 6, сложенного в бухту (на чертежах не показано), пропускают через кольцо 8, отгибают по кромке нижнего отверстия этого кольца и закрепляют на кольце, например, с помощью хомута 9. В результате этого рукав 6 будет опускаться далее в колодец 1 и затем входить в трубопровод 3 в вывороченном состоянии, поэтому изначально наружная пленочная гибкая оболочка рукава 6 будет находиться внутри рукава 6, а пропитанный связующим волокнистый материал - снаружи. Конструкция и состав облицовочного рукава 6 не являются особенностями настоящего изобретения, поэтому слои, составляющие рукав 6 (т.е. пленочная гибкая оболочка из полимерного материала и слой или слои из волокнистого материала) на чертежах отдельно не показаны и не обозначены. В настоящем изобретении может быть использован облицовочный рукав, более подробно описанный, например, в патенте RU 2182274 С1, 2002.
Перед введением облицовочного рукава 6 в трубопровод 3 в последний может быть введен через входной колодец 1 или через выходной колодец 2 изолирующий рукав 10, предотвращающий возможные повреждения волокнистого материала рукава 6 о внутреннюю поверхность ремонтируемого трубопровода 3 и непосредственный контакт волокнистого материала с находящимися в трубопроводе 3 остатками воды и грунтовыми водами. Рукав 10 открыт с обоих концов и может быть выполнен в виде трубы из гибкой полимерной пленки. При этом рукав 10 может иметь охватываемый указанной полимерной пленкой внутренний слой из волокнистого материала, пропитанного термоотверждающимся связующим подобно волокнистому материалу облицовочного рукава 6. Расположенный на стороне выходного колодца 2 конец изолирующего рукава 10 устанавливают выше трубопровода 3. Например, этот конец может быть через колодец 2 выведен над поверхностью земли и закреплен там с помощью опоры 11. Противоположный конец изолирующего рукава 10, расположенный на входе облицовочного рукава 6 в трубопровод 3, прикрепляют к трубопроводу по окружности, например, с помощью прижимного кольца (на чертежах не показан), диаметр которого соответствует диаметру трубопровода. Это кольцо вставляют внутрь рукава, прижимая последний к внутренней поверхности трубопровода 3, и прикрепляют к трубопроводу 3 по окружности любым известным доступным методом, например пристреливают с помощью монтажного пистолета. Таким образом, в случае использования изолирующего рукава 10 облицовочный рукав 6 вводят в полость изолирующего рукава 10. Прикрепление изолирующего рукава 10 к входному концу трубопровода 3 предотвращает возможное смещение рукава 10 при последующем введении в него облицовочного рукава 6, тем самым исключается образование складок рукава 10, которые могут ухудшить качество получаемого покрытия.
Далее облицовочный рукав 6, открытый конец которого закреплен на выворотном кольце 8, сначала под действием собственного веса, а затем под действием веса воды, заливаемой сверху в пространство между пленочной гибкой оболочкой выворачиваемого рукава 6, опускается в колодец 1. Передний конец выворачиваемого рукава 6, опущенный в колодец 1, заправляют в отверстие входного конца трубопровода 3. Перед началом продвижения рукава 6 внутрь трубопровода 3 должен быть обеспечен заданный уровень воды (заданная высота столба воды), находящейся внутри выворачиваемого рукава 6, над поверхностью земли в пределах 3-11 метров. Чтобы предотвратить самопроизвольное неконтролируемое перемещение рукава 6 внутри трубопровода 3 ранее момента достижения заданного уровня воды, рукав 6 удерживают любыми доступными способами, например, посредством троса 12, прикрепленного к заднему закрытому концу рукава 6. Путем удерживания рукава 6 тросом 12 перемещение рукава 6 внутрь трубопровода 3 начинают только после того, как установят заданную высоту столба воды в рукаве 6, и постепенно отпуская трос 12, далее обеспечивают постепенное и плавное перемещение рукава 6 в трубопроводе 3 с поддерживанием постоянной высоты столба воды. Таким образом, указанное перемещение рукава 6 внутри трубопровода 3 и все дальнейшие стадии настоящего способа до отверждения связующего проводят при постоянном заданном уровне воды в указанных пределах.
При постепенном отпускании троса 12 рукав 6 под действием давления столба воды внутри выворачиваемого рукава 6 продвигается внутри трубопровода 3 к выходному колодцу 2. При этом внутрь рукава 6 доливают воду, чтобы поддерживать ее уровень на заданной высоте. Используемый для удерживания рукава 6 трос 12, постепенно опускаемый вниз по мере продвижения рукава 6 к выходному колодцу 2, постоянно находится под натяжением, в результате чего в зоне поворота рукава из вертикального положения в горизионтальное перед входом в трубопровод 3 трос 12 будет отклоняться по направлению к колодцу 2 и приходить в скользящее соприкосновение с поверхностью того верхнего участка 13 рукава 6, который расположен в указанной зоне поворота (фиг.2). Чтобы избежать указанного скользящего соприкосновения троса 12 с этим участком 13 рукава 6 и тем самым предотвратить возможное повреждение рукава 6 тросом 12, на последний надевают ограничивающий трубчатый элемент, выполненный, например, в виде армированного резинового толстостенного шланга 14, обладающего некоторой гибкостью. Когда прикрепленный к рукаву 6 конец троса 12 начинают опускать в колодец 1, вместе с тросом 12 опускают также и шланг 14. При достижении шлангом 14 своего нижнего положения, при котором нижний конец шланга расположен на входе в трубопровод 3 (немного введен во входное отверстие трубопровода 3) ниже участка 13, шланг фиксируют от дальнейшего перемещения по вертикали, закрепив его верхний конец на опорной раме 7, например, путем соединения с верхним участком выворотного кольца 8. Таким образом трос 12 на участке от выворотного кольца 8 до входа в трубопровод 3 оказывается заключенным в шланг 14, что исключает непосредственный скользящий контакт троса 12 с участком 13 рукава 6.
В выходном колодце 2 устанавливают ограничивающий упор 15, один конец которого упирают, например, в вертикальную стенку колодца 2, а противоположный в горизонтальном направлении конец будет установлен в контакте (через изолирующий рукав 10) с достигшим колодца 2 концом окончательно вывернутого рукава 6 (фиг.3), в результате чего упор 15 будет препятствовать возможному горизонтальному перемещению конца вывернутого рукава 6 в процессе введения теплоносителя и выдерживания заполненного теплоносителем рукава 6. Упор 15 может быть выполнен практически из любого жесткого материала, например дерева.
С самого начала продвижения рукава 6 внутри трубопровода 3 стенки рукава 6 находятся под постоянным давлением, обеспечиваемым столбом жидкости в полости выворачиваемого рукава 6. Под действием этого давления стенки рукава 6 выдавливают в направлении выходного колодца 2 жидкость, находящуюся в трубопроводе 3 между его внутренней поверхностью и стенками облицовочного рукава 6 (или стенками изолирующего рукава 10, если он имеется).
По окончании продвижения рукава 6 внутри трубопровода 3 рукав оказывается полностью вывернутым, а его передний по ходу продвижения конец немного выступает из выходного конца трубопровод 3 и через изолирующий рукав 10 контактирует с упором 15 (фиг.3). Далее в полость вывернутого рукава 6 вводят теплоноситель в виде горячей воды с температурой 70-100°С и выдерживают заполненный горячей водой рукав 6 в течение времени, необходимого для полного отверждения связующего. Введение горячей воды в полость рукава 6 может быть осуществлено с помощью шланга горячей воды (на чертежах не показан), прикрепленного к тросу 12, при расположении выходного конца этого шланга рядом с местом крепления троса 12 к закрытому концу рукава 6. При этом, чтобы поддерживать постоянным уровень высоты столба воды в рукаве 6, внутрь вертикального участка рукава 6, находящегося в колодце 1, опускают откачивающий насос (на чертежах не показан), за счет чего поступление объема горячей воды в рукав 6 через шланг горячей воды будет компенсироваться удалением из него этого же объема воды откачивающим насосом.
Приведенные в данном описании варианты осуществления настоящего изобретения не являются исчерпывающими и ограничивающими объем изобретения, который определен приложенной формулой изобретения, в пределах которой возможны другие варианты и модификации изобретения.