ЗАЩИТНЫЙ ПРОФИЛЬ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к строительству трубопроводов и других цилиндрических конструкций, в частности, к защите трубопроводов, проложенных при пересечении водных преград, автотрасс и железнодорожных путей, а также может использоваться при эксплуатации и установке трубопроводов в обсадных трубах. Полезная модель позволяет защитить трубопровод от механических или физических повреждений в результате действия внешней среды, механического контакта с утяжелителями трубопроводов и воздействия других факторов.
Известна рейка опорно-направляющего или защитного устройства для цилиндрических конструкций, содержащая профильно-погоннажный элемент (рейка) из материала, содержащего полимер и включения дерева. При этом рейка выполнена постотелой [Патент РФ №134276, кл. F16L 7/00, опубл. 10.11.2013]. Включения дерева могут составлять до 90% от общего объема устройства, что приводит к уменьшению требуемого количества полимерного материала и уменьшает плотность, что приводит к положительной плавучести.
Однако известное устройство обладает следующими недостатками:
- неплотное прилегание устройства к цилиндрической конструкции за счет выполнения реек плоскими со стороны конструкции;
- выполнение реек из материала с большим содержанием дерева за счет того, что дерево может пропитываться влагой, что приводит к гниению;
- дерево не устойчиво к ультрафиолетовому излучению и не устойчиво к агрессивному воздействию микроорганизмов (насекомых, грибков, бактерией и пр.);
- дерево имеет плотность значительно меньшую плотности воды, что может приводить к всплытию и несанкционированному аварийному перемещению трубопровода.
Наиболее близким техническим решением является защитный профиль для трубопроводов, включающий по меньшей мере две защитные рейки, каждая из которых выполнена в виде сплошного бруска из полимерного материала с сечением в виде четырехугольника и с, по меньшей мере, двумя отверстиями, выполненными в поперечном направлении по его краям, и стягивающих элементов, продетых через указанные отверстия [Патент РФ №68636, кл. F16L 7/0, F16L 3/02, опубл. 27.11.2007]. Сечение рейки выполнено в виде призмы. В качестве полимерного материала используют полиамид. Кроме того, на наружной поверхности реек на ее концах могут быть выполнены пазы для стягивающих элементов.
Известный профиль имеет следующие недостатки:
- неплотное прилегание профиля к цилиндрической конструкции за счет выполнения реек в виде трапеции, основание которой со стороны конструкции плоское, т.е. прилегание профиля лишь в одной точке. Это может привести к смещению профиля на трубопроводе при монтаже и других операциях, а также при эксплуатации.
- полиамид является достаточно скользким материалом, поэтому любые конструкции, монтируемые поверх данной конструкции могут соскальзывать, терять проектное положение.
Более того, выполнение реек из полиамида приводит к задиру материала при протаскивании через профиль цилиндрической конструкции.
Технической задачей заявляемой полезной модели является обеспечения более плотного прилегания профиля к трубопроводу при монтаже и технической его эксплуатации, а также обеспечение защиты поверхности трубопровода от гниения и агрессивного воздействия микроорганизмов.
Технический результат, достигаемый настоящей полезной моделью, заключается в расширении арсенала технических средств защиты трубопроводов, повышении надежности закреплени профиля и конструкций, устанавливаемых поверх него к трубе, снижения возможности развития микродеформаций и трещинообразований, сохранения проектного положения трубопровода и преждевременного гниения трубопроводов.
3
Указанная задача решается тем, что в защитном профиле для трубопроводов, включающем по меньшей мере две защитные рейки, каждая из которых выполнена в виде сплошного бруска из полимерного материала с сечением в виде четырехугольника и с, по меньшей мере, двумя отверстиями, выполненными в поперечном направлении по его краям, и стягивающих элементов, продетых через указанные отверстия, рейки выполнены с сечением прямоугольной формы, прилегающая к трубопроводу сторона прямоугольника имеет выемку в виде кругового сегмента с радиусом меньшим радиуса трубопровода, кромки прямоугольника со стороны выемки выполнены со скруглениями, профиль снабжен закрепленным на внутренней поверхности со стороны трубопровода нетканым иглопробивным полотном, при этом, рейки выполнены из материала, представляющего собой комбинацию полиэтилена высокого и низкого давления, с введенными в него тонкодисперсным минеральным наполнителем и модифицирующим аддитивом, и характеризующимся устойчивостью в агрессивных средах не менее 90%, объемной плотностью не менее 1,02 г/см и водопоглощением - не более 2,5%.
2
Целесообразно использовать нетканое иглопробивное полотно, характеризующееся поверхностной плотностью не менее 200±20 г/м, разрывной нагрузкой не менее 150 Н и удлинением при разрыве не более 130%, а качестве тонкодисперсного минерального наполнителя - арагонит.
На фиг. 1 представлен общий вид профиля на трубопроводе.
На фиг. 2 - вид профиля в разложенном виде.
На фиг. 3 - вид сечения рейки.
На фиг. 4 - вид рейки с отверстиями для стягивающих элементов.
На фиг. 5 - вид рейки с прорезями с внутренней стороны для размещения замков.
На фиг. 6 - вид замка, устанавливаемый при монтаже профиля.
Защитный профиль для трубопровода (фиг. 1-2) включает защитные рейки 1, каждая из которых выполнена в виде сплошного бруска из полимерного материала и с, по меньшей мере, двумя отверстиями 2, выполненными в поперечном направлении по его краям, и стягивающих элементов 3, продетых через указанные отверстия.
На поверхности одной из реек с внутренней стороны выполнены прорези 4 для размещения замка 5.
Рейки 1 выполнены с сечением прямоугольной формы (фиг. 3). Прилегающая к трубопроводу сторона прямоугольника имеет выемку 6 в виде кругового сегмента с радиусом меньшим радиуса трубопровода для контакта по двум точкам - для устойчивости каждой рейки в отдельности. Кромки 7 прямоугольника со стороны выемки 6 выполнены со скруглениями для предотвращения повреждения противокоррозионного покрытия трубы.
Кромки 7 прямоугольника со стороны выемки 6 выполнены со скруглениями для предотвращения повреждения противокоррозионного покрытия трубы.
3
Рейки 1 выполнены из материала, представляющего собой комбинацию полиэтилена высокого и низкого давления, с введенными в него тонкодисперсным минеральным наполнителем и модифицирующим аддитивом, и характеризующимся устойчивостью в агрессивных средах не менее 90%, объемной плотностью не менее 1,02 г/см и водопоглощением - не более 2,5%. В качестве тонкодисперсного минерального наполнителя - арагонит.
Наружная поверхность профиля может быть облицована полиэтиленом толщиной 1,0-4,0 мм.
Профиль снабжен закрепленным на внутренней поверхности со стороны трубопровода нетканым иглопробивным полотном (на чертеже не показано).
Полотно может быть выполнено из следующих типов волокон: полиэфирного, полипропиленового, полиамидного, вискозного или целлюлозного.
2
Нетканое иглопробивное полотно выбирают по следующим параметрам: поверхностная плотность не менее 200±20 г/м, разрывная нагрузка не менее 150 Н и удлинение при разрыве не более 130%.
Защитный профиль собирают (фиг. 2) в заводских условиях.
При сборке профиля из защитных реек 1 в отверстия 2 вводят стягивающий элемент, например, стальной трос (ГОСТ 3062), концы троса фиксируют замками 5.
С внутренней стороны полотна закрепляют нетканое иглопробивное полотно (на чертеже не показано). При изготовлении профиля он нагревается, полотно прижимают к горячему профилю и оно закрепляется.
При монтаже профиля на трубопровод дополнительно применяют монтажные пояса 8, которые крепятся на поверхности профиля при помощи крепежных элементов, например, скоб в заводских условиях. Защитный профиль, собранный из реек 1 разворачивают, поднимают за подъемные петли монтажных поясов 8 и укладывают сверху на трубопровод. Концы поясов 8 с прошитыми петлями пропускают через петли на противоположных концах, цепляют их при помощи крюков траверсы и поднимают при помощи подъемного механизма. При этом защитный профиль, собранный из реек 1 притягивается к трубопроводу. Затем стягивают и фиксируют противоположные концы тросов в соответствующих замках 5. Монтажные пояса 8 связывают.
При установке профиля на трубопроводе концы троса соединяют при помощи замков 5.
Возможно применение наружной проволоки для фиксации профилей на трубе.
Профиль предназначен для защиты изоляционного покрытия трубопровода от механических повреждений при монтаже и эксплуатации утяжелителей, а также при протаскивании плети трубопровода. Профиль применяют для трубопроводов наружным диаметром от 159 до 1420 мм включительно.
Выполнение реек с сечением прямоугольной формы с прилегающей к трубопроводу выемкой в виде кругового сегмента с радиусом меньшим радиуса трубопровода позволяет прижать профиль к поверхности трубопровода минимум в двух точках (по двум линиям), что исключает проскальзывание профиля относительно трубопровода.
Снабжение профиля закрепленным на внутренней поверхности со стороны трубопровода нетканым иглопробивным полотном позволяет увеличить коэффициент сцепления с изоляционным покрытием трубопровода на внутренней поверхности профиля.
Используемые для изготовления настоящей полезной модели материалы должны отвечать следующим условиям.
Защитный профиль выполнен из материала, «Аргонпласт» по ТУ 2243-003-93629877-2011, представляющим собой комбинацию полиэтилена высокого и низкого давлений (ПВД и ПНД), с введенными в него тонкодисперсным минеральным наполнителем и, требуемым по техническим условиям производства, модифицирующим аддитивами - антипиренами, антистатиками, пластификаторами.
3
3
Известно, что ПВД характеризуется низкой плотностью, склонностью к растрескиванию при нагрузке, а ПНД - характеризуется высокой плотностью ~960 г/см, значительно более высокой, чем у ПВД химической стойкостью, хорошими диэлектрическими показателями, повышенной теплостойкостью. Используемый минеральный наполнитель арагонит (минерал Ca[CO]), является одной из естественных природных полиморфных модификаций карбоната кальция.
Введение арагонита в полимерные матрицы позволяет:
- значительно снизить развитие микродеформаций в жесткой матрице полимерного связующего;
- усилить сопротивление трещинообразованию;
- повысить усталостную прочность полимера и предел прочности на изгиб.
При применении арагонита происходит внутреннее структурное армирование материала.
Более того, Арагонит является природным фунгицидом, обладает способностью на 100% задерживать вирусы. Наличие его в составе сложного композита обеспечивает очень высокую бактериологическую устойчивость материала.
Используемое в настоящем изделии полотно нетканое - это современный геотекстильный материал, в котором волокна хаотично переплетены между собой и при этом распределены по всей длине равномерно. Иглопробивное нетканое полотно обладает высокой прочностью, не подвергается гниению; устойчиво к ультрафиолетовому излучению; устойчиво к агрессивному воздействию микроорганизмов (насекомых, грибков, бактерией и пр.). Следует отметить относительно невысокую стоимость подобного продукта, а также его огромный выбор для различных целей.
Использование нетканого иглопробивного полотна позволяет наиболее плотно прижать профиль к поверхности трубопровода.
Кроме того, полотно позволяет защитить поверхность трубопровода от гниения, ультрафиолета и агрессивного воздействия микроорганизмов даже при попадании влаги между профилем и поверхностью трубопровода за счет своих свойств.
Механические свойства профиля соответствуют приведенным в таблице. При изготовлении профиля допускается применение вторичного сырья, не ухудшающего нижеприведенные характеристики.
Таблица 1
№ п/п
Показатель
Значение
1
Плотность материала, г/см<sup>3</sup>, не менее
1,02
2
Водопоглощение по массе, %, не более
2,5
3
Устойчивость в агрессивных средах (значение разрывной нагрузки после выдержки в агрессивных средах по отношению к первоначальной величине), %, не менее
90
4
Удельное электрическое сопротивление, Ом·м, не менее
10<sup>8</sup>
5
Продавливаемость (величина сжимающей нагрузки на единицу площади):
- при плюс 23±5°C, МПа, не менее
60
- при минус 40±5°C, МПА, не менее
60
Таким образом, защитный профиль для цилиндрических конструкций представляет собой определенное количество сочлененных реек, зафиксированных на цилиндрической конструкции стягивающим элементом. Предлагаемый профиль с заявляемым сечением реек пригоден для установки на цилиндрических конструкция различного диаметра.
Использование указанного выше материала для изготовления предлагаемых полимерных профилей позволяет снизить развитие микродеформаций в используемом полимерном материале, повысить усталостную прочность полимера, что позволяет, в свою очередь, увеличить срок службы предлагаемого профиля, а применение нетканого иглопробивного полотна позволяет повысить коэффициент трения профиля с трубопроводом.