Устройство для ремонта изгибных участков трубопровода (варианты)
DEVICE FOR REPAIRING CURVED PIPELINE SECTIONS (VERSIONS)

Изобретение относится к области ремонта трубопроводов и, в частности, рассматривает конструкцию устройства, предназначенного для ремонта повреждений трубопроводов, таких которые вызвали изгиб труб или их деформацию, приводящую к отклонению линии трубы от прямолинейного направления. В частности, речь идет не только о наземных или размещенных в грунте трубопроводов, но и о трубопроводах, проложенных под водой.
Современные технологии устранения повреждений стенок проложенных под водой трубопроводов, приводящих к изгибу труб, используют практически одинаковый принцип, заключающийся в зачистке стенки трубопровода вокруг зоны повреждения - изгиба, наложении на место изгиба саркофага, заполнении его полимеризирующимся герметиком или изоляционным агентом и фиксации его внутри саркофага до застывания этого герметика или агента. Необходимость восстановления живучести таких изгибных участков обусловлена тем, что на данном участке в силу внешнего воздействия нагрузки превысили допустимую прочность металла трубы на участке ее упругой деформации и металл подошел к началу пластической деформации. То есть именно на этих изгибных участках трубопровода механическая прочность ослаблена и дальнейшее увеличение нагрузки может привести к разрыву стенок трубопровода.
При этом используются различные конструкции самих саркофагов - муфт.
Так, известна муфта для ремонта подводного трубопровода, содержащая две полумуфты, средства крепления и стягивания полумуфт между собой и узлы герметизации со стороны торцов, муфта выполнена с возможностью ее установки на трубопровод с образованием полости между внешней поверхностью трубопровода и внутренней поверхностью муфты, а в полумуфтах выполнены отверстия для подачи расширяющегося цемента и воздуха в указанную полость и для вывода из нее воды, отличающаяся тем, что каждый из узлов герметизации состоит из торцевого фланца, выступающего внутрь каждой из полумуфт, в котором выполнены отверстия для размещения прижимных шпилек, и упорного выступа в виде полукольца, выполненного на внутренней поверхности каждой из полумуфт, а между торцевым фланцем и упорным выступом расположены по меньшей мере одна манжета и гибкое поджимное полукольцо (RU 2287105, F16L 1/26, F16L 55/18, опубл. 10.11.2006 г.). Это решение принято в качестве прототипа.
В закрытом виде муфту посредством грузоподъемного устройства и каната опускают под воду, центрируют ее размещение над зачищенным ремонтируемым участком трубопровода, затем раскрывают ее и закрывают вокруг трубопровода. Производят обтяжку корпуса муфты по продольным фланцам при помощи гидронатяжителей, устанавливаемых последовательно на каждую шпильку. После проведения окончательной затяжки всех шпилек на продольных фланцах проводят герметизацию муфты с ее торцов. После завершения установки и обтяжки муфты проводят испытание внутреннего пространства муфты на герметичность: гидравлическим насосом подают давление 2,0 МПа в полость между внутренней поверхностью муфты и наружной поверхностью трубопровода и по стабильным показаниям манометров в течение установленного промежутка времени судят о герметичности установки муфты. После испытания на герметичность производят сброс давления в системе. Затем производят подготовку к заливке: при помощи шлангов подсоединяются воздушный компрессор, гидравлический насос и пневмодозирующая установка. Для продувки и осушки полости подают компрессором воздух с давлением большим, чем давление воды на глубине залегания трубопровода на 2-3 атмосферы. Появление пузырьков воздуха на поверхности воды свидетельствует о заполнении полости воздухом и выходе его из полости.
Для осуществления заливки полости расширяющимся цементом заливают расширяющийся цемент в пневмодозирующее устройство и подают его в полость. Заливку цемента производят до тех пор, пока он не появится из сливного шланга. Затем для создания давления в межтрубном пространстве, на выходе пневмодозирующего устройства создают давление 2,0 МПа, тем самым обеспечивая уплотнение цемента в полости. Далее демонтируют систему установки и заливки муфты.
Известная технология герметизации и укрепления поврежденного участка подводного трубопровода хорошо отработана для прямолинейных участков трубопровода, но она не пригодна для усиления изгибного участка трубопровода. Главная трудность состоит в том, что саркофаг должен повторять изгиб трубы и успешно герметизировать соединения по торцам устанавливаемой на трубу муфты. В реальности, это представляет собой сложную задачу, так как повторение в саркофаге контура изгиба трубы требует многочисленных «примерок» заготовок саркофага. А так как саркофаг готовится в заводских условиях, то форма саркофага всегда приблизительна к реальной форме изгиба. Кроме того, проблемой становится герметизация торцевых уплотнений. Практика показала, что даже при почти точном повторении контура изгиба в саркофаге удачно на трубопровод можно посадить только один торец саркофага, посадка в торцевое уплотнение второго торца практически невозможна из-за невозможности точного повторения профиля трубы на этом участке.
Поэтому как изготовление саркофага, так и его монтаж на трубопровод относятся к категории сложных и длительных по времени мероприятий.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции устройства для сокращения времени постановки саркофага на участок изгиба трубопровода за счет формирования плавающего торцевого уплотнения, настраиваемого по положению относительно самой трубы в момент монтажа саркофага.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для ремонта изгибных участков трубопровода, представляющем собой саркофаг, выполненный из двух корытообразных частей с фланцами по периметру, узлы герметизации со стороны торцов саркофага, при этом обе корытообразные части с одной стороны выполнены с торцевой перегородкой и с центрально образованной выемкой для образования первого узла герметизации, средства соединения этих корытообразных частей между собой по фланцам по периметру при охвате трубопровода с образованием полости между трубопроводом и стенками корытообразных частей и для совмещения торцевых перегородок для образования центрального отверстия, охватывающего трубопровод и снабженного уплотнениями для герметизации места прохождения трубопровода, а также смонтированные на саркофаге узел подачи внутрь саркофага отверждающегося состава и по крайней мере один узел вывода воды и/или отверждающегося состава, обе корытообразные части выполнены изогнутыми для охвата изогнутого участка трубопровода, при этом расстояние от продольной оси саркофага до его стенок в направлении от первого узла герметизации ко второму узлу герметизации выполнено увеличивающимся, а второй узел герметизации представляет собой выполненную из соединенных между собой двух частей для возможности охвата трубопровода крышку, в которой выполнено смещенное от ее геометрического центра отверстие, снабжаемое уплотнениями для герметизации места прохождения трубопровода, корытообразные части с другой стороны выполнены с фланцами для закрепления на них крышки после надевания ее на трубопровод и поворота вокруг трубопровода до совмещения отверстий под крепежные средства в крышке и во фланце.
Указанные признаки являются существенными для достижения технического результата.
Изобретение 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;
фиг. 2 - общий вид устройства в сборе при снятой одной части саркофага;
фиг. 3 - вид на торцевую крышку;
фиг. 4 - фрагмент закрепления крышки на фланце корпуса саркофага;
фиг. 5 - вид на фланец саркофага;
фиг. 6 - вид на крепежные сектора.
Согласно настоящему изобретению рассматривается конструкция устройства для ремонта изгибных дефектов трубопроводов не только наземных или размещенных в грунте трубопроводов, но и трубопроводов, проложенных под водой. Речь идет о саркофаге, используемом для охвата трубопровода в зоне его изгиба, нанесении полимеризирующегося агента для образования рубашки вокруг трубопровода.
Устройство для ремонта изгибных участков трубопровода 1 представляет собой саркофаг 2 (фиг. 1 и 2), выполненный из двух корытообразных частей 3 и 4 с продольными фланцами 5 по периметру боковых стенок. Выполнение саркофага из двух корпусных частей в виде тонкостенных оболочек, усиленных поперечными ребрами жесткости 6, расположенными под фланцами, обусловлено тем, что этот саркофаг надо надеть на трубопровод. Саркофаг выполняется металлическим путем сваривания отдельных корпусных секций под заданными углами для формирования изгиба по продольной оси, соответствующей изгибу трубопровода по его продольной оси на дефектном участке.
Обе корытообразные части с одной стороны выполнены с торцевой перегородкой 7, в которой выполнена центрально образованная открытая выемка для образования первого узла герметизации (фиг. 2). При соединении обеих частей их торцевые перегородки совмещаются и образуют одно центральное отверстие, через которое пропускается трубопровод. На стенках этого отверстия смонтировано посадочное гнездо для размещения первого узла герметизации 8 (уплотнения, сальника), исключающего протечку между саркофагом и трубопроводом со стороны этого торца.
Обе корытообразные корпусные части с другой торцевой стороны выполнены с фланцами 9 (отходящими в направлении от продольной оси саркофага), в которых по окружности выполнен ряд отверстий под два типа крепления. Первое крепление - это болты 10, которые вворачиваются на определенную глубины и выступают с другой стороны фланца на определенную величину, которая контролирует толщину герметизирующей прокладки 11, вставляемой между этим фланцем и торцевой крышкой 12 (фиг. 4). Второе крепление используется для болтов 13, соединяющих крышку 12 с фланцами 9 до упора в болты 10 первого крепления. Таким образом производится закрепление торцевой крышки 12 на фланцах 9 с гарантированным прижатием герметизирующей прокладки между ними.
Особенностью конструктивного исполнения саркофага является то, что обе корытообразные части выполнены изогнутыми для охвата изогнутого участка трубопровода, при этом расстояние от продольной оси саркофага до его стенок в направлении от первого узла герметизации ко второму узлу герметизации выполнено увеличивающимся. Такое выполнение обусловлено следующими причинами. При невозможности точности повторения профиля изгибного участка трубопровода всегда существует высокая вероятность того, что сквозное отверстие в одном из торцев не совпадет с реальным положением трубопровода, что создаст трудности монтажа и необходимость перекраивания саркофага. При выполнении саркофага расширяющимся и при посадке герметизирующего торцевого узла на трубу всегда можно угловым смещением корпусных частей добиться того, чтобы трубопровод оказался в полости саркофага. Но при этом трубопровод будет выходить через другую торцевую саркофага не по его центру, а в смещенном положении.
Поэтому крышка 12 представляет собой второй узел герметизации. Крышка 12 выполнена из соединенных между собой двух частей 13 и 14 для возможности охвата трубопровода и соединения между собой (фиг. 3-6). В этой крышке выполнено смещенное от ее геометрического центра отверстие, снабжаемое уплотнениями для герметизации места прохождения трубопровода. После надевания крышки на трубопровод ее подводят к фланцам и поворачивают вокруг трубопровода до совпадения ее с фланцами (то есть, чтобы крышка не выступала за габариты фланца) и совмещения отверстий под крепежные средства в крышке и во фланце. Затем на крышку накладывают секторные опорные пластины 15 и через них вводят болты 13 и осуществляют скрепление крышки 12 с фланцами 9.
Таким образом становится возможным компенсировать несовпадение геометрии саркофага и положения трубы и установить саркофаг с герметизацией по торцевым контактам с трубопроводом. Этого достаточно, чтобы начать работы по образованию силовой и герметизирующей рубашки вокруг изгибного участка трубопровода.
Кроме того, возможен вариант исполнения саркофага (этот вариант иллюстративно не показан), в котором расстояние от продольной оси саркофага до его стенок в направлении от первого узла герметизации ко второму узлу герметизации выполнено одинаковым. Такой саркофаг модно использовать для участков, для которых становится возможным повторить конфигурацию изгиба. Или для участков, в которых места постановки торцевых узлов герметизации точно известны по координатному положению, а все изгибные дефекты попадают в полость саркофага. При этом, возможно, что диаметр саркофага увеличится, но, как вариант, такое устройство так же может быть применимо.
Для скрепления всех частей в саркофаге между собой в саркофаге предусмотрены средства соединения этих корытообразных частей между собой по фланцам по периметру при охвате трубопровода с образованием полости между трубопроводом и стенками корытообразных частей и для совмещения торцевых перегородок для образования центрального отверстия, охватывающего трубопровод и снабженного уплотнениями для герметизации места прохождения трубопровода.
На корпусе саркофага предусмотрены узел 16 подачи внутрь саркофага отверждающегося состава и по крайней мере один узел 17 вывода воды и/или отверждающегося состава.
При проведении ремонтных работ посредством грузоподъемного устройства обе корпусные части опускают под воду, центрируют одну из них по первому торцевому узлу герметизации на трубопроводе и фиксируют это положение. Затем размещают вторую корпусную часть, которую соединяют болтовыми соединения с первой с образованием открытого с другого торца саркофага. Монтируют на фланце уплотнения, а затем надевают на трубопровод на другом торце саркофага две части крышки и соединяют эти части между собой. Поворотом крышки вокруг трубопровода добиваются такого положения крышки, что она совпадала с фланцем по совмещению площадей. После этого прикладывают сегментные пластины и через них вводят болты для соединения с фланцем. Осуществляют затяжку всех крепежей. После завершения установки и обтяжки саркофага проводят испытание внутреннего пространства муфты на герметичность: гидравлическим насосом подают давление в полость между внутренней поверхностью саркофага и наружной поверхностью трубопровода и по стабильным показаниям манометров в течение установленного промежутка времени судят о герметичности установки муфты. После испытания на герметичность производят сброс давления в системе. Затем производят подготовку к заливке: при помощи шлангов подсоединяются гидравлический насос и дозирующая установка к узлам подачи внутрь саркофага отверждающегося состава и узлу или узлам вывода воды и/или отверждающегося состава.
Заявленное устройство для ремонта трубопроводов промышленно применимо, неоднократно испытано и показало резкое сокращение времени на усиление и герметизацию изгибных участков трубопровода за счет конструкции саркофага с плавающим торцевым уплотнением.