СКАЛЬНЫЙ ЛИСТ

Заявляемый скальный лист относится к области строительства и может быть использован для защиты от повреждений острыми гранями вечномерзлого и скального грунта изоляционного покрытия трубопроводов при их подземной прокладке.
Известно защитное устройство, содержащее полый незамкнутый цилиндр с внешней твердой после специальной обработки поверхностью. Полый цилиндр выполнен из гибкого полотнища на основе синтетического материала (см. US 4413656 А, 1982, F16L 57/00).
Недостатком известного решения является сложность изготовления полотнища из полимерной композиции, а также необходимость термообработки для получения устройства с необходимой твердостью внешней поверхности.
±
±
2
Известно также противоударное защитное устройство различных поверхностей, преимущественно, трубопровода, которое размещают на трубопроводе, обжимают по его периметру и закрепляют, например, стяжками. Устройство содержит полый незамкнутый цилиндр с внешней твердой после спецобработки поверхностью, образованный гибким полотнищем из синтетического материала. Полотнище выполнено из листового волокнистого нетканого материала на основе преимущественно волокон группы полиэфиров, полиамидов или полиолефинов. Полотнище имеет толщину преимущественно 93 мм. Внешняя зона полотнища наполнена самоотверждающейся композицией на основе карбомидо (меламино)формальдегидной смолы, отвердителя и пластификатора с общим расходом преимущественно 51,5 кг/м. (см. RU 2162187 С1, 20.01.2001).
Недостатком известного устройства является достаточно сложная технология изготовления и высокий расход материалов.
2
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является скальный лист для защиты трубопроводов. Он содержит полый незамкнутый цилиндр, образованный гибким полотнищем из синтетического материала. Гибкое полотнище с общей толщиной не более 7±0,5 мм выполнено однослойным или двухслойным из листового волокнистого нетканого материала на основе волокон группы полипропиленов или полиэфиров. Толщина волокнистого нетканого материала - 3,5÷7,0±0,5 мм. Волокнистый нетканый материал пропитан на всю толщину самоотверждающейся композицией на основе карбамидоформальдегидной смолы. Общий расход композиции составляет не более 7,0±0,5 кг/м. (см. RU2214553 С1, МПК 7 F16L 57/00, 2003.10.20).
Недостатком данного изобретения является недостаточно высокие физико-механические свойства скального листа. Это обусловлено свойствами волокон группы полипропиленов или полиэфиров, которые впитывают влагу из почвы. В результате этого формальдегидная смола набухает и разрушает скальный лист. Кроме того, недостатком является сложность технологического процесса производства скального листа.
Техническим результатом, который достигается в заявляемой полезной модели, является повышение физико-механических свойств скального листа за счет чего повышается надежность устройства при сохранении гибкости скального листа при транспортировке и установке на трубопровод в полевых условиях.
2
2
Технический результат достигается в скальном листе, содержащем полый незамкнутый цилиндр, образованный гибким полотнищем. Гибкое полотнище выполнено из, по меньшей мере, одного слоя мультиаксиальной ткани на основе стекловолокна общей толщиной не более 5,5 мм, и поверхностной плотностью не более 4,5 кг/м. При этом гибкое полотнище пропитано на всю толщину полимерной композицией на основе ПВХ-, акриловой или карбамидоформальдегидной смолы. Общий расход полимерной композиции составляет не более 3,5 кг/м.
Кроме того, гибкое полотнище может быть выполнено из трех слоев мультиаксиальной ткани. При этом два наружных слоя выполнены из ткани на основе стекловолокна, а средний слой из нетканого иглопробивного синтетического полотна.
Заявляемый скальный лист поясняется чертежами, где:
Фиг.1 - трехслойное гибкое полотнище в поперечном сечении;
Фиг.2 - схема использования скального листа на трубопроводе.
2
Как показано на фиг.1 и фиг.2 скальный лист представляет собой полый незамкнутый цилиндр (на чертеже не обозначен) из гибкого полотна 1. Гибкое полотно 1 может содержать один или несколько слоев мультиаксиальной ткани. Рассмотрим пример, когда гибкое полотно 1 состоит из трех слоев. На фиг.1 показано трехслойное гибкое полотнище 1. Оно состоит из двух внешних слоев 2 мультиаксиальной ткани на основе стекловолокна, и внутреннего слоя 3 из полимерного нетканого полотна, расположенного между внешними слоями 2. Такое гибкое полотно прошивают с двух сторон и пропитывают полимерной композицией на основе ПВХ-, акриловой или карбамидоформальдегидной смолы. Если гибкое полотно состоит из одного слоя 2 мультиаксиальной ткани, то его просто пропитывают полимерной композицией на всю толщину слоя 2. Пропитку для трехслойного гибкого полотна 1 осуществляют с двух сторон, то есть со стороны слоя 2 из мультиаксиальной ткани. Общий расход полимерной композиции не должен превышать 3,5 кг/м.
Оптимальная толщина слоя составляет 3±1 мм. При толщине меньше 3 мм снижается ударная нагрузка, которую он может выдерживать. При большей толщине возрастает его стоимость.
Слой 2 из мультиаксиальной ткани обеспечивает прочность и жесткость гибкого полотна 1 на растяжение, разрыв, изгиб, прокол. Если используется в скальном листе три слоя, то полимерное нетканое полотно 3 обеспечивает демпфирование ударных нагрузок, возникающих при обратной отсыпке крупными фракциями мерзлого или скального грунта и при укладке трубопровода в районах вечной мерзлоты.
2
Гибкое полотно 1 выполняется толщиной до 5±0,5 мм, шириной до 126±1 см и поверхностной плотностью не более 4,0+0,5 кг/м.
Длина скального листа выбирается в зависимости от диаметра трубопровода.
Заявленный скальный лист устойчив в средах с рН от 3 до 10 включительно. При этом остаточная разрывная нагрузка составляет не менее 90%. Он устойчив к воздействию плесневых грибов. Заявляемый скальный лист выдерживает изгиб на 180° без визуально наблюдаемого разрушения волокон при радиусе изгиба 300 мм при температуре минус 20°С. Сопротивление удару не менее 24 Дж по ГОСТ 4765, по методике Р-381-80 не менее 60 Дж.
Заявленный скальный лист морозоустойчив и выдерживает 50 циклов замораживания - оттаивания в дистиллированной воде (от минус 15°С до плюс 18°С), при этом снижение разрывной нагрузки не превышает 10% от исходной. Потеря прочности в кислой и щелочной среде составляет не более 45% после выдержки в течение 24 часов при температуре 20-25°С. Влагопоглощение- не более 5% при выдержке в воде в течение 24 часов при 20°С.
Срок службы заявленного скального листа составляет 30 лет при условии выполнения требований по эксплуатации.
Заявленный скальный лист применяется:
- Для защиты изолированной поверхности труб или трубных секций на период транспортировки и производства монтажных работ.
- Для защиты изолированной поверхности трубопровода при его засыпке скальным или мерзлым грунтом.
- Для защиты в процессе эксплуатации от воздействия острых граней скального грунта при перемещениях трубопровода в грунте.
- Для футеровки рабочих плетей трубопроводов на переходах через дороги, воздушных переходах через овраги, реки и др., на подводных переходах, в том числе на участках, балластируемых кольцевыми утяжелителями.
На фиг.2 приведен пример использования заявленного скального листа 4 на трубопроводе 5. Скальный лист 4 закрепляют на изолированной поверхности трубопровода 5 после разгрузки из транспорта или непосредственно при укладке трубопровода в траншею. Скальный лист 4 оборачивают поперек трубопровода 5 и закрепляют бандажными стяжками 6 из полимерной упаковочной ленты. Бандажные стяжки 6, в количестве 2 штук на один скальный лист, размещают на расстоянии 100-150 мм от краев. Они стягиваются зажимным устройством и застегиваются металлическими пряжками 7. Усилие затяжки должно исключать возможность смещение скального листа 4 по поверхности трубопровода 5. Продольный стык скального листа располагается в нижней части трубопровода и выполняется с нахлестом. Образованный таким образом двойной слой скального листа 4 обеспечивает дополнительную защиту нижней части трубопровода в зоне действия максимальных сил вдавливания при опускании его в траншею. Величина нахлеста составляет 60° по сечению трубопровода. Поперечная стыковка скальных листов 4 осуществляется также с нахлестом 80-100 мм.
Уложенный в траншею трубопровод засыпают (одноковшовым экскаватором с малой высоты) скальным или мерзлым грунтом с размерами фракций не более 70 мм до уровня выше его верхней образующей на 300 мм. Дальнейшую засыпку траншеи производят бульдозером. При укладке в траншею, образованную взрывными способами, на дне траншеи делают подсыпку из мелкого щебня, песка с толщиной слоя не менее 100 мм для исключения прямого контакта зафутерованного трубопровода с острыми гранями горных пород. При необходимости применения для первичной засыпки трубопроводов скального грунта с размерами фракций до 100 мм, поверхность уложенного в траншею трубопровода дополнительно укрывают вторым слоем скального листа 4, укладывая его вдоль оси трубопровода и закрепляя бандажными стяжками 6 через каждые 2 м.
Длина и масса используемого скального листа в зависимости от наружного диаметра трубопровода приведена в таблице 1.
Таблица 1.
Номинальный наружный диаметр трубопровода, мм (ГОСТ Р 52079)
Длина скального листа, мм (±5 мм), не менее
Масса скального листа при толщине 4 мм, кг
114
420
1,8±0,1
121
445
1,9±0,1
133
490
2,1±0,1
140
515
2,2±0,1
159
585
2,5±0,1
168
620
2,7±0,1
219
805
3,4±0,1
245
900
3,9±0,2
273
1000
4,3±0,2
325
1195
5,1±0,2
377
1385
5,9±0,2
426
1565
6,7±0,2
530
1945
8,3±0,3
630
2310
9,9±0,3
720
2640
11,3±0,3
820
3005
12,9±0,4
1020
3740
16,0±0,5
1220
4470
19,1±0,6
1420
5200
22,3±0,7
Физико-механические характеристики заявленного скального листа приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Ширина материала, см
126±1
Толщина материала, мм
3,0-4,0
Поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
3000-4200
Химическая стойкость в кислой и щелочной среде - потеря прочности после выдержки в течение 24 часов при 20-25°С, %, не более
45
Стойкость к удару, Дж, по методике Р-381-80 не менее
60
Продавливаемость при статическом действии вертикальной нагрузки с удельным давлением 1,25 кгс\см<sup>2</sup>
без разрушений
Разрывная нагрузка в продольном направлении при +23°С, (полоски 50×220 мм) кгс, не менее
450
Разрывная нагрузка в продольном направлении при -30°С, (полоски 50×220 мм) кгс, не менее
400
Разрывная нагрузка в поперечном направлении при +23°С, (полоски 50×220 мм) кгс, не менее
410
Разрывная нагрузка в поперечном направлении при -30°С, (полоски 50×220 мм) кгс, не менее
370
Относительное удлинение при разрыве - при +23°С, %, не более
6
Относительное удлинение при разрыве - при -30°С, %, не более
7
Влагопоглощение - при выдержке в воде в течение 24 часов при 20°С, %, не более
5
Модуль упругости при изгибе, МПа, не более
2500
Таким образом, заявляемый скальный лист обеспечивает:
- высокие прочностные характеристики на растяжение, изгиб, кручение, сопротивление удару, что особенно важно в случае применения для прокладки трубопроводов;
- быструю и качественную пропитку полимерной композицией, что сокращает технологический цикл;
- сокращение количества необходимых слоев скального листа при укладке и оптимизацию процесса его изготовления;
- обеспечение строгого соответствия схемы армирования изделия, заданной в конструкции;
- отсутствие узлов переплетения нитей на поверхности изделия, что значительно улучшает качество защитного покрытия и исключает повреждения.