УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ СТЫКОВ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области ремонта трубопроводов и, в частности, рассматривает конструкцию устройства, предназначенного для герметизации повреждений стенок и стыков трубопроводов. В частности, речь идет не только о наземных или размещенных в грунте трубопроводов, но и трубопроводов, проложенных под водой.
Известно устройство для герметизации стыков трубопровода, представляющее собой охватывающую трубопровод муфту, выполненную из полимерного материала в виде разрезной вдоль образующей трубы, используемой для охвата трубопровода в зоне стыка, при этом концевые части трубы по длине разреза выполнены с возможностью соединения друг с другом посредством болтовых соединений (CN 102345780, F16L 55/17, опубл. 08.02.2012 г.).
Особенностью выполнения данной муфты является то, что на краевых участках вдоль разреза на трубе выполнены отходящие от стенок фланцы со сквозными отверстиями для установки болтов с гайками. Кроме того, на торцах трубы выполнены отбортовки, используемые для опирания на трубу, например в зоне стыка. А полость между трубой и отбортовками заполняется герметизирующей прокладкой.
При работе в подводных условиях необходимо решить две главные задачи: первая заключается в упрощении постановки муфты на трубопровод с сведением операций крепления к минимуму, вторая заключается в том, чтобы время на постановку муфты было сведено к минимуму. При этом, естественно, подразумевается, что операции остановки муфты не должны требовать специальных условий для их выполнения: например, обязательная ориентация или позиционирование самой муфты или ее частей по отношению к зоне поверхностного дефекта или стыка.
Известная муфта для устранения течи из стенки или герметизации стыка трубопровода не позволяет решить все эти сложные вопросы в силу определенного конструктивного исполнения. Например, после постановки на стык прокладки сверху одевают муфту, которую надо скрепить болтовыми соединениями. Для этого необходимо в перчатках болты удержать, вставить болты в отверстия, нанизать гайки и, используя инструмент, затянуть гайки. В условиях плохой видимости под водой эти простые операции становятся трудоемкими для одного рабочего и требуют помощника. В известной муфте болты устанавливаются в отбортовках, которые представляют собой отгибы от краевых частей трубы. При смыкании отбортовки ложатся друг на друга в плоскости, поперечной трубе. Таким образом, чтобы прижать прокладку к стенке трубы необходимо, чтобы внутренний размер трубы муфты точно соответствовал диаметру трубопровода. При большем диаметре, чем диаметр трубопровода, отбортовки садятся друг на друга и муфта не оказывает обжимающего усилия на прокладку. При меньшем диаметре, чем диаметр трубопровода, муфта обжимает прокладку, но отбортовки находятся на некотором расстоянии друг от друга. При затягивании гайки отбортовки искривляются, отгибаясь от трубы муфты, и деформируются, что может привести к поломке отбортовок. Так как никогда точно нельзя знать какой диаметр на данном участке трубопровода (только после замера), то становится проблематичным использование такой муфты в режиме быстрого ремонта.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции устройства для сокращения времени постановки муфты на зону стыка или поверхностного дефекта трубопровода.
Указанный технически результат достигается тем, что в устройстве для герметизации стыков трубопровода, представляющем собой охватывающую трубопровод муфту, выполненную из полимерного материала в виде разрезной вдоль образующей трубы, используемой для охвата трубопровода в зоне стыка или поверхностного повреждения, при этом концевые части трубы по длине разреза выполнены с возможностью соединения друг с другом посредством болтовых соединений, вдоль краев в месте разреза труба выполнена с утолщениями по всей длине разреза, в каждом из которых выполнено сквозное отверстие вдоль направляющей трубы, продольная ось которого параллельна продольной оси трубы и расположена на расстоянии от наружной поверхности трубы, в каждом утолщении на расстоянии друг от друга выполнены поперечно расположенные пазы, в каждом из которых расположена закладная, установленная с возможностью ограниченного поворота на осях, зафиксированных в указанных сквозных отверстиях, при этом в каждой закладной выполнено сквозное резьбовое отверстие, направленное поперек образующей трубы для установки болтов в качестве элементов соединения концевых частей трубы между собой.
В устройстве для герметизации стыков трубопровода болты ввинчены в закладные на одном краю трубы по длине разреза и зафиксированы в клипсах, закрепленных на наружной поверхности стенки трубы. Труба выполняется из конструкционных полимеров или из стеклопластиков или углепластиков или смеси стекло-углепластиков. При этом труба из полимерного материала выполнена тонкостенной и упругодеформируемой для возможности разведения ее стенки при одевании на трубопровод. А высота или длина трубы из полимерного материала выполнена больше ее диаметра.
Указанные признаки являются существенными для достижения технического результата.
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
На фиг. 1 - общий вид устройства в сборе со стороны размещения болтов, вариант с ребрами жесткости;
фиг. 2 - внутренний герметизирующий вкладыш;
фиг. 3 - общий вид второго примера исполнения муфты, без ребер жесткости;
фиг. 4 - вид на крепления по фиг. 3.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция устройства для герметизации стыков или поверхностных дефектов трубопроводов не только наземных или размещенных в грунте трубопроводов, но и трубопроводов, проложенных под водой. Речь идет о муфте, используемой для охвата трубопровода в зоне стыка или дефекта, предпочтительно, относящегося к категории поверхностных дефектов, то есть небольших сквозных или несквозных повреждений стенок трубопровода, и удержания герметизирующего состава на стенке трубопровода.
Это устройство для ремонта трубопровода состоит из двух конструктивных элементов: наружного силового корпуса (фиг. 1) и внутреннего герметизирующего вкладыша (фиг. 2). Оба элемента представляют собой охватывающие трубопровод муфты из полимерного материала, выполненные в виде разрезной вдоль образующей трубы 1, используемой для охвата трубопровода в зоне стыка или поверхностного повреждения. Внутренний герметизирующий вкладыш приклеивается на поверхность трубы и обеспечивает защиту поверхности трубопровода. Наружный силовой корпус одевается сверху на герметизирующий вкладыш и обеспечивает гарантированное усилие прижима герметизирующего вкладыша к поверхности трубопровода, что важно для гарантированного приклеивания, а также выполняет роль механической защиты.
Оба конструкционных элемента выполняются из конструкционных полимеров или из стеклопластиков или углепластиков или смеси стекло-углепластиков. Это позволяет выполнять их тонкостенными и упругодеформируемыми для возможности разведения их стенок при одевании на трубопровод. При этом высота или длина трубы из полимерного материала выполнена больше ее диаметра. При таких размерах, соответствующих оголенным концевым участкам свариваемых труб, обеспечивается гарантированная герметизация не только зоны стыка или поверхностного дефекта, но и близлежащих участков поверхности.
В отношении выполнения разрезной трубы следует сказать, что она представляет собой тонкостенную оболочку, обладающую упругодеформируемостью для возможности разведения ее стенок при одевании на трубопровод. В направлении образующей элементы представляют собой жесткий и недеформируемый конструктив. Герметизирующий вкладыш используется как элемент удержания клея-герметика, который предварительно наносится на ее внутреннюю поверхность. После посадки наружного силового корпуса на внутренний герметизирующий вкладыш, одетого на зону дефекта на стенке трубопровода или на зону стыка, силовой корпус посредством винтовых стяжек обжимает трубопровод, обеспечивая герметичное соединение через герметик на ее стенке. Затем фиксируют сборку на время полной полимеризации герметика. После полимеризации герметизирующий вкладыш вместе с клеем-герметиком становится общим бандажом для трубопровода в зоне устраненного дефекта или стыка, усиленным наружным силовым корпусом.
На наружной поверхности наружного силового корпуса выполнены дистантно расположенные относительно друг друга кольцевые ребра 2 шириной, большей их высоты, каждое из которых у края разреза выполнено толщиной, большей толщины кольцевого ребра. Это обеспечивает сохранение прочностных показателей силового корпуса при том, что она должна быть упругодеформируемой, то есть иметь возможность разведения стенок для одевания на трубопровод.
В каждом из утолщений 3, которое имеет большую толщину, выполнено сквозное отверстие вдоль направляющей трубы, продольная ось которого параллельна продольной оси трубы и расположена на расстоянии от наружной поверхности трубы.
Концевые части трубы по длине разреза выполнены с возможностью соединения друг с другом посредством болтовых соединений. Поэтому у края разреза в зоне между каждыми двумя кольцевыми ребрами расположена закладная 4, установленная с возможностью ограниченного поворота (например, в диапазоне 10° влево-вправо) на осях, зафиксированных в указанных отверстиях смежно расположенных кольцевых ребер.
А в каждой закладной выполнено сквозное резьбовое отверстие, направленное поперек образующей трубы для установки болтов 5 в качестве элементов соединения концевых частей трубы между собой. При таком исполнении системы крепления всегда имеется возможность размещения одного резьбового отверстия соосно напротив распложенного отверстия.
Для сокращения времени на скрепление краевых частей трубы болты ввинчены в закладные на одном краю трубы по длине разреза и зафиксированы в клипсах 6, закрепленных на наружной поверхности стенки трубы. При таком исполнении при проведении подводных работ рабочему нет необходимости удерживать болты, достаточно направить его в отверстие на другой стороне трубы. Операцию скрепления краевых частей трубы может проводить один рабочий. Это позволяет в условиях плохой видимости гарантированно попасть болтом в резьбовое отверстие или подвести ключ для закрутки болта. Это важно, так как операция затягивания болтов относится к категории, осуществляемой на основе тактильных ощущений. А в перчатках или в подводном костюме такие ощущения получить нельзя. Это существенно сокращает время на проведение операций по стягиванию муфты в части установки болтов в отверстия и приложения инструмента к ним.
Так как закладные размещены в ребрах жесткости, то при постановке трубы на дефектный участок или участок, требующий герметизации при вкручивании болтов, происходит обжатие трубы наружной поверхности трубопровода путем стягивания концов трубы навстречу друг другу.
Труба муфты выполняется из конструкционных полимеров или из стеклопластиков или углепластиков или смеси стекло-углепластиков или из композита. Предпочтительно трубу выполняют методом намотки. Изготовление заготовки детали может производиться с использованием препрега - предварительно пропитанного связующим наполнителя, высушенного или подтвержденного (т. наз. сухой способ намотки, выкладки), с пропиткой наполнителя в процессе его выкладки или намотки (т. наз. мокрый способ намотки, выкладки), с чередованием слоев непропитанного или частично пропитанного наполнителя со слоями связующего в виде плавкой пленки или с использованием наполнителей, в которых армирующие волокна чередуются с волокнами матричного материала (волоконная технология). Возможно получение заготовки изделия из полимерных материалов, армированных непрерывными волокнистыми наполнителями (гл. обр. нитями, жгутами, ровингами, лентами, тканями, трикотажными материалами), осуществляют методами послойной выкладки, намотки, методом плетения или ткачества, а также комбинированным методом. Можно использовать метод послойной выкладки с наполнителями из непрерывных волокон. При послойной выкладке слои препрега или непропитанного армирующего наполнителя последовательно, соблюдая заданную ориентацию, собирают на жесткой форме (пуансоне), повторяющей форму изделия, в пакет до требуемой толщины. В процессе выкладки производят послойное уплотнение пакета с помощью ролика или др. инструмента. Метод намотки широко применяют для изготовления заготовок изделий, имеющих форму тел вращения. При использовании однонаправленных непрерывных армирующих наполнителей в виде нитей, жгутов, лент, ровницы применяют окружную, продольную, спиральную (геликоидную) или комбинированную намотку. Спиральную намотку применяют для изготовления оболочек совместно с днищами, деталей конической формы, изделий переменного сечения. При комбинированной намотке сочетают в любых вариантах спиральную, продольную или окружную намотку для достижения требуемой анизотропии свойств материала. Простейший вид комбинированной намотки - продольно-поперечная. Применение многокоординатных намоточных станков с программным управлением позволяет автоматизировать процесс намотки и сделать его высокопроизводительным. При использовании армирующих наполнителей в виде тканей, холстов, бумаги, лент с перекрестным расположением волокон применяют окружную намотку с прикаткой, например, при изготовлении труб, цилиндров, оболочек конической формы. Если уплотнение материала вследствие натяжения наполнителя или при прикатке является достаточным для обеспечения необходимой плотности материала при последующем отверждении изделия, то намотка представляет собой и метод формования.
Независимо от метода намотки муфта приобретает сравнительно пониженный вес и простую форму, при этом побирается композит, хорошо противостоящий агрессивному воздействию внешней среды, например морской воды. Вопрос снижения веса относится к существенному, так как работать с тяжелым изделием в водной среде требует использования держателей, позиционирующих муфту в то время, как производится затягивание болтов. Либо необходим второй оператор для удержания муфты во время затягивания болтов первым оператором.
При закрытой муфте внутренняя поверхность ее относится к цилиндрической или близко к цилиндрической (цилиндрообразной). Наружная поверхность так же в целом имеет цилиндрическую или цилиндрообразную поверхность, кроме участков утолщений.
На фиг. 3 и 4 представлен пример исполнения муфты, не имеющей на стенке ребра жесткости. В остальном такая муфта повторяет первый пример исполнения по фиг. 1.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Участок стенки трубопровода подготавливают путем очистки от загрязнений. Затем на внутреннюю поверхность муфты, выполненной в виде разрезанной по образующей полимерной трубы, наносят слой герметика, используемого в водной среде, и эту трубу, раздвинув ее края, одевают на трубопровод в зоне дефекта или стыка так, чтобы эта зона оказалась не напротив разреза. При этом нет необходимости в точном позиционировании втулки относительно дефекта. После этого сводят концы муфты навстречу друг другу. При крайнем положении краевых участков трубы, несущих резьбовые отверстия и болты, по очереди вводят болты и затягивают их с применением инструмента по контролю за усилием затяжки. Постановка устройства для ремонта завершена и не требует дальнейшего участия рабочих по контролю за герметизацией. Так как муфта с герметиком при полимеризации герметика объединяются, то образуется надежный герметизирующий дефект или стык бандаж на участке трубопровода, превышающем по площади зону самого дефекта. Этого вполне достаточно для герметизации трубопровода. Как показала практика применения заявленного устройства, такой герметизации достаточно для восстановления жизнеспособности трубопровода.
Устройство может быть снабжено вставляемым внутрь муфты трубчатым полимерным вкладышем в виде разрезной трубы. При его использовании после зачистки участка трубопровода на внутреннюю поверхность полимерного вкладыша наносят герметик, используемый в водной среде, и этот вкладыш, раздвинув его края, одевают на трубопровод в зоне дефекта или стыка так, чтобы эта зона оказалась не напротив разреза. Затем по ранее описанному способу поверх вкладыша одевают муфту. При обжатии герметик выдавливается и заполняет дефекты и место разреза у вкладыша. После герметизации вкладыш приобретает монолитность.
Заявленное устройство для ремонта трубопроводов промышленно применимо, неоднократно испытано и показало резкое сокращение времени на локализацию разрывов в стенках трубопровода за счет простой конструкции самой муфты.