Универсальный ремонтный комплект для трубопроводов
UNIVERSAL REPAIR KIT FOR PIPELINES

Заявленное изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано в качестве универсального средства постоянного ремонта трубопроводов.
Универсальный ремонтный комплект для трубопроводов предназначен для ремонта трубопроводов, имеющих сквозные и/или несквозные дефекты внутри и/или снаружи, с потерей металла до 100 % номинальной толщины стенки, в том числе или преимущественно в зонах сварных соединений труб, ранее установленных ремонтных инсталляций, например, в виде заплаток, зонах ремонтных сварочных швов или выступов/впадин на поверхности трубы в местах ремонта, в том числе клейм сварщика и других, а также в зонах сварных соединений с нарушенной геометрией в виде несоосности труб в месте стыка.
Известен способ ремонта трубопроводов по технологии «Бритиш газ», или «КМТ» (композитно-муфтовая технология). На дефектном участке центруется и заваривается продольными швами разрезная стальная муфта, внутренним диаметром превышающая наружный диаметр трубопровода. Торцы муфты заполняются быстротвердеющим герметиком, а в образовавшееся межтрубное пространство через технологические отверстия нагнетается полимерный отверждающийся компаунд. Это универсальная технология ремонта всех типов дефектов, к тому же позволяющая обходиться без остановки прокачки продукта. Однако для её реализации необходимы значительные ресурсы, связанные с большим объёмом земляных работ и масштабами привлечения специальной и тяжёлой техники, трудовых ресурсов в процессе монтажа КМТ. Да и качество ремонта сильно зависит от строгого соблюдения технологии ремонта – например, при заполнении межтрубного пространства композитным материалом возможно образование воздушных пузырей, снижающих прочностные свойства данной муфты.
Известно также применение стеклопластика из однонаправленного стеклоровинга, как на ремонтных муфтах Clock Spring, для изготовления двух полумуфт с закладными металлическими деталями вместо фланцев. Полумуфты стягиваются между собой путём попеременного стягивания восьми шпилек с разносторонней резьбой. За счёт большого момента затяжки болтовых соединений создаётся наружное давление, разгружающее напряжение стенки трубы в зоне дефекта. Однако и этой конструкции присущи следующие недостатки: – ограничения ремонта по типоразмеру труб 720...1420 мм; – невозможность полного перекрытия по периметру из-за конструкции узла затяжки; – разбалчивание (ослабление) при длительных вибрационных нагрузках, как следствие применения шпилек с разносторонней резьбой и невозможности установки гроверных (стопорных) шайб.
Дополнительно известна усиливающая композиционная муфта трубопровода – УКМТ, серийно выпускаемая с 2008 года ООО «ПСО «Нефтегаздиагностика», которая исключает недостатки указанных выше ремонтных конструкций.  Использование муфт УКМТ позволяет осуществлять оперативный, недорогой, сравнительно простой и вместе с тем надёжный ремонт трубопроводов. Принцип работы УКМТ – это компенсация внутреннего давления в трубопроводе за счёт создания контактного давления снаружи при значительной величине момента затяжки болтовых соединений, что позволяет проводить монтаж на рабочих давлениях с гарантированным качеством, в отличие от муфт, устанавливаемых без создания предварительного напряжения. Муфта состоит из двух полуоболочек, соединённых между собой с одной стороны шарниром, а с другой – четырьмя болтовыми разъёмами. Её отличие от всех применяющихся на сегодняшний день типов ремонтных муфт – это широкий спектр существующих типоразмеров ремонтируемых труб от 89 до 1420 мм, полное перекрытие ремонтируемого участка, простота монтажа, высокая скорость проведения ремонта и малый объём земляных работ. С помощью усиливающих композиционных муфт УКМТ осуществляется ремонт наружных и внутренних дефектов трубопроводов с потерей металла до 100% номинальной толщины стенки.
Известна ремонтная муфта, состоящая из двух полуколец, полотна каждого из которых механически соединены между собой, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность каждого из полотен выполнена из высокопрочного полиуретана с уплотнительными насечками, например, в виде зубцов, наружная поверхность каждого из полотен выполнена из базальтопластика, соединенного с внутренней поверхностью полотна. (Патент РФ на полезную модель №90870, опубликовано 20.01.2010 г., бюл. №2, МПК F16L55/18, F16L21/06).
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является муфта «АНТИСВИЩ» предназначенная для ликвидации сквозных дефектов (свищей) на подземных, надземных и подводных трубопроводах. Устройство представляет собой композиционную конструкцию, состоящую из двух фланцевых полумуфт, соединённых между собой в обхват трубопровода при помощи болтовых соединений, и фторопластовой герметизирующей прокладки, которая располагается между ремонтируемым трубопроводом, непосредственно поверх сквозного дефекта, и композитной муфтой. Композитные фланцевые полумуфты изготавливаются в заводских условиях из стеклопластика. На наружную поверхность полумуфт нанесён слой защитного покрытия, стойкого к влиянию ультрафиолета. Усиливающие стальные пластины защищены антикоррозионным покрытием.
Основным недостатком трех последних перечисленных композитных муфт является их неуниверсальность -  они не могут с достаточной надежностью применяться для установки в зонах сварных соединений и ранее установленных ремонтных инсталляций, а также в зонах сварных соединений с нарушенной геометрией в виде несоосности труб в месте стыка.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение - повышение надежности ремонта трубопроводов, имеющих сквозные и/или несквозные дефекты внутри и/или снаружи, с потерей металла до 100% номинальной толщины стенки, особенно в зонах сварных соединений и ранее установленных ремонтных инсталляций, повышение технологичности и удобства ремонта, сокращение времени ремонта, возможность проведения ремонта при отрицательных температурах прокачиваемой среды, материала стенки трубопровода  и окружающего воздуха, восстановление характеристик трубопровода до бездефектного уровня на весь срок эксплуатации – изобретение относится к постоянному методу ремонта трубопроводов, обладающему повышенной универсальностью.
Технический результат достигается тем, что на участок трубопровода, имеющего сквозные и/или несквозные дефекты внутри и/или снаружи, с потерей металла до 100% номинальной толщины стенки, наносят слой герметизирующего клея. Поверх герметизирующего клея устанавливают герметизирующую вставку с возможностью её разрезки и вырезки в ней отверстий и пазов для установки в зонах сварных соединений и ранее установленных ремонтных инсталляций, а также в зонах сварных соединений с нарушенной геометрией в виде несоосности труб в месте стыка. Поверх установленной герметизирующей вставки наносят герметизирующий клей и устанавливают полумуфты поверх герметизирующего клея. Полумуфты закрепляют и стягивают между собой средствами механического крепления до затвердевания герметизирующего клея для снижения вероятности образования воздушных пузырей, для повышения надежности ремонта трубопровода. Полумуфты выполнены из композиционного материала, содержащего смолу эпоксидную, отвердитель аминный, минеральный наполнитель, пигмент; герметизирующая вставка выполнена из композиционного материала, содержащего смолу эпоксидную, отвердитель аминный, минеральный наполнитель, пластификатор, пигмент, а в качестве герметизирующего клея используют состав, содержащий смолу эпоксиэлементоорганическую, отвердитель аминный, минеральный наполнитель.
В результате многочисленных экспериментов на натурных трубах с дефектами, для отремонтированных участков определены оптимальные с точки зрения достигаемого технического результата содержания компонентов неметаллических составляющих ремонтного комплекта - полумуфты  выполнены из композиционного материала, содержащего в мас.%: смола эпоксидная 38-42; отвердитель аминный 10-14; минеральный наполнитель 44-48; пигмент 1-3, герметизирующая вставка в виде вкладыша-прокладки - из композиционного материала, содержающего в мас.%: смола эпоксидная 36-40; отвердитель аминный 9-11; минеральный наполнитель 42-48; пластификатор 4-6; пигмент 1-3, а герметизирующий клей содержит в мас.%: смолу эпоксиэлементоорганическую 56-60; отвердитель аминный 15-21; минеральный наполнитель в виде волокна конечной длины 22-26.
На Фиг.1, Фиг.2, Фиг.3 представлены чертежи универсального ремонтного комплекта, где 1 – ремонтируемый трубопровод; 2 – полумуфты; 3 – герметизирующая вставка; 4 – герметизирующий клей; 5 – механические крепления. Внутренняя поверхность полумуфт 2, контактирующая с герметизирующим клеем 4, наружная и внутренняя поверхность герметизирующей вставки 3 имеют выступы и впадины (шероховатость) для улучшения адгезии. Технический результат достигается за счет совместной работы всех компонентов, при этом герметизирующей клей 4 после установки механических креплений 5 и стягивания ими полумуфт 2 до затвердевания герметизирующего клея 4 способен заполнять собой все пустоты в герметизирующей вставке 3 после её разрезки и вырезке в ней отверстий для установки в зоне сварных швов или ранее установленных ремонтных инсталляций, обеспечивая технологией применения изобретения минимальную вероятность образования воздушных пузырей и повышение надежности ремонта трубопровода.
Универсальный ремонтный комплект для трубопроводов отличается тем, что герметизирующая вставка в виде вкладыша-прокладки может быть сформована на месте ремонта по наружной поверхности ремонтируемой трубы, комплект может применяться после выравнивания поверхности трубы шпаклевкой, состав которой аналогичен применяемому герметизирующему клею. Средства механического крепления полумуфт между собой содержат пружину для создания упругого шарнира и обеспечения шарнирного раскрытия и смыкания полумуфт, а толщина стенок полумуфт имеет переменное значение, увеличивающееся от центра полумуфт к продольным фланцам. На наружную поверхность полумуфт нанесено покрытие, стойкое к внешним воздействиям. Комплект содержит специальные маркеры, позволяющие регистрировать отремонтированные участки трубопроводов внутритрубными снарядами и с поверхности земли.
Для подтверждения промышленной применимости и новизны изобретение было испытано для применения в качестве постоянного средства ремонта стального трубопровода на территории ООО "УЭТП-НКНХ" в г. Нижнекамск, Республика Татарстан, на стенде, имитирующем стальной трубопровод, наружным диаметром 219 мм с толщиной стенки 8 мм, имеющий дефекты и повреждения, в том числе и в зоне сварных швов с ранее установленными ремонтными инсталляциями, а также в зонах сварных соединений с нарушенной геометрией в виде несоосности труб в месте стыка. Получено положительное заключение о промышленной применимости изобретения, новизна изобретения позволяет применять изобретение в качество средства постоянного ремонта трубопровода, имеющего сквозные и/или несквозные дефекты внутри и/или снаружи, с потерей металла до 100% номинальной толщины стенки, в том числе в зоне сварных швов с ранее установленными ремонтными инсталляциями, в отличие от аналогов и прототипов. Также технология применения изобретения показывает повышение надежности ремонта трубопроводов вследствие снижения вероятности образования воздушных пузырей.