ТРУБА КОМБИНИРОВАННАЯ С ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ И С БЕТОННЫМ ПОКРЫТИЕМ

Полезная модель относится к трубопроводной технике, а именно к трубам с бетонным покрытием, используемым при строительстве трубопроводов методом протаскивания в наземных, подземных или подводных переходах, морских шельфах, в обводненной или заболоченной местности, особенно условиях крайнего Севера.
Известно, что при протаскивании трубопровода, снабженного балластным бетонным покрытием, важным фактором является способность трубы к сопротивлению к сдвигу внешнего балластного покрытия относительно центральной трубы, проводящей вещество в газообразном или жидком состоянии, возникающему вследствие воспринимаемых осевых нагрузок трубопровода.
Особенно этот фактор сказывается при применении трубы, снабженной тепловой изоляцией, расположенной внутри балластного бетонного слоя. Такие трубы особенно востребованы в условиях крайнего севера. При этом сдвиг происходит на границе между слоем тепловой изоляции и слоем балластного бетона. Это связано с тем, что тепловая изоляция, например пенополиуретан, обладает хорошей адгезией к трубе или к защитному покрытию трубы. Однако адгезия между слоем тепловой изоляции и бетонным слоем недостаточна, что приводит к сдвигу их относительно друг друга при протаскивании.
Известен патент на полезную модель РФ №99581. В патенте описана труба с балластным покрытием, которая содержит центральную трубу, оболочку, установленную соосно центральной трубе с образованием кольцевого пространства и балластный материал. Оболочка имеет внутренний диаметр больший, чем наружный диаметр центральной трубы. Опорно-направляющее устройство состоит из центраторов. Между центральной трубой и балластным материалом нанесен слой пенополиуретана. Центраторы распределены и закреплены на слое пенополиуретана. Внутри балластного материала расположена сетка с фиксаторами, удерживающими сетку на слое пенополиуретана. В качестве балластного материала использована бетонная смесь. Недостатком полезной модели является слабая способность трубы к сопротивлению к сдвигу внешнего балластного покрытия относительно слоя пенополиуретана, возникновение которого может произойти при использовании метода протаскивания при строительстве трубопровода.
Известен патент Китая CN 201925613U (опубл. 10.08.2011, приор. 23.12.2010), выбранный в качестве прототипа. В нем описана полезная модель, относящаяся к подводной интегрированной герметичной балластной трубе для сохранения тепла, которая содержит стальную трубу, отличающуюся тем, что поверхность стальной трубы снабжена антикоррозийным слоем, изоляционным слоем, полярным клеевым связующим слоем, защитным слоем и бетонным балластным слоем. При этом на наружную поверхность защитного слоя наноситься шлак для образования шероховатой поверхности. Это, по мнению авторов, повышает антискользящие характеристики между защитным слоем и бетонным балластным слоем.
Недостатком предложенной полезной модели является возможность отрыва частиц шлака при продольной нагрузке, возникающей при протаскивании трубы. Также возможно откалывание шлака при ударах. Это снижает надежность при использовании предлагаемой полезной модели.
Задачей, решаемой предложенной полезной моделью, является создание конструкции балластной трубы с тепловой изоляцией, которая надежно препятствует взаимному сдвигу слоя тепловой изоляции и слоя бетонного покрытия.
Техническим результатом, получаемым в результате использования предлагаемой полезной модели, является создание трубы с тепловой изоляцией и бетонным покрытием для строительства трубопроводов методом протаскивания с продленным сроком службы.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что труба комбинированная с тепловой изоляцией и бетонным покрытием состоит из центральной трубы, проводящей вещество в газообразном или жидком состоянии, первого кольцевого слоя тепловой изоляции, размещенного соосно центральной трубе на ее внешней поверхности, и второго кольцевого слоя бетонного покрытия, размещенного соосно центральной трубе. Между первым и вторым слоями расположена оболочка. Причем оболочка выполнена с гофром.
Предпочтительно оболочку выполнять со спиральным гофром.
В частном случае оболочка может быть снабжена полимерным покрытием.
В частном случае оболочка может быть выполнена спирально-фальцевой навивкой, причем фальцевый замок может иметь наружное или внутреннее расположение.
В качестве тепловой изоляции может быть использован пенополиуретан.
В частном случае слой бетонного покрытия может быть снабжен арматурным каркасом.
В частном случае центральная труба снабжена антикоррозионным покрытием.
Расположение между первым кольцевым слоем тепловой изоляции и вторым кольцевым слоем бетонного покрытия оболочки, выполненной с гофром, позволяет создать взаимосопряженные выступы и углубления первого кольцевого слоя тепловой изоляции и второго кольцевого слоя бетонного покрытия. Выступы и сопряжения формируются гофром, который выполнен на оболочке, расположенной между ними. Предложенная в полезной модели конструкция позволяет практически сделать неподвижными друг относительно друга первый кольцевой слой тепловой изоляции и второй кольцевой слой бетонного покрытия. Это позволяет избежать разрушение оболочки трубы при протаскивании, и, соответственно, увеличить срок службы проложенного трубопровода.
Выполнение оболочки со спиральным гофром позволяет использовать стандартное оборудование для изготовления витых труб из стальной ленты.
Выполнение оболочки с полимерным покрытием позволяет существенно увеличить срок службы покрытия, так как полимерное покрытие позволяет избежать возникновение коррозии и ржавчины оболочки.
Наиболее эффективно изготавливать оболочку спирально-фальцевой навивкой, причем расположение фальцевого замка может иметь как наружное, так и внутреннее расположение. При этом фальцевый замок играет роль дополнительного гофра.
В качестве тепловой изоляции предпочтительно использовать пенополиуретан. Этот материал является не только хорошим теплоизолятором, но и обладает такими свойствами как огнестойкость, низким впитывающим эффектом. Срок службы пенополиуретана не меньше 25 лет, и он устойчив к агрессивным химикатам и используется для защиты металлических поверхностей от ржавчины. Эти характеристики позволяют увеличить сроки использования готовой трубы.
Арматурный каркас в слое бетонного покрытия позволяет устанавливать и центрировать относительно оси центральной трубы заранее изготовленную внешнюю оболочку в случае заливки бетонной смеси второго кольцевого слоя бетонного покрытия под давлением.
Также арматурный каркас позволяет выполнять слой бетонного покрытия трубы армированным, что упрочняет его и позволяет продлить срок службы в целом.
В качестве центральной трубы возможно использовать трубу, снабженную антикоррозионным покрытием, что также продлевает срок службы изготовленной трубы.
В последующем заявляемое техническое решение поясняется подробным описанием конкретных, но не ограничивающих настоящее решение, двух примеров его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
на фиг.1 - изображен первый вариант трубы комбинированной с тепловой изоляцией и бетонным покрытием;
на фиг.2 - изображен вырыв первого варианта трубы комбинированной с тепловой изоляцией и бетонным покрытием;
на фиг.3 – изображен второй вариант трубы комбинированной с тепловой изоляцией и бетонным покрытием;
на фиг.4 - изображен вырыв второго варианта трубы комбинированной с тепловой изоляцией и бетонным покрытием.
Труба комбинированная с тепловой изоляцией и бетонным покрытием, согласно полезной модели и представленная на чертежах, состоит из центральной трубы 1, проводящей вещество в газообразном или жидком состоянии, первого кольцевого слоя 2 тепловой изоляции, размещенного соосно центральной трубе 1 на ее внешней поверхности, и второго кольцевого слоя 3 бетонного покрытия, размещенного соосно центральной трубе 1. Между первым кольцевым слоем 2 тепловой изоляции и вторым кольцевым слоем 3 бетонного покрытия расположена оболочка 4. Оболочка 4 выполнена с гофром 5.
Гофр 5 оболочки 4 может быть направлен в сторону второго кольцевого слоя 3 бетонного покрытия, как это показано на фиг.1 и фиг.2. В другом варианте, показанном на фиг. 3 и фиг.4, гофр 5 оболочки 4 может быть направлен в сторону первого кольцевого слоя 2 тепловой изоляции.
Так как гофр 5 изготавливается накаткой в процессе изготовления оболочки 4, то может быть использована многозаходная накатка при изготовлении оболочки 4. В результате гофр 5 получается с уменьшенным интервалом, но в большем количестве на длину трубы, как это показано на фиг.3 и фиг.4.
Также фальцевый замок 7 оболочки 4 может быть ориентирован в сторону второго кольцевого слоя 3 бетонного покрытия, как это показано на фиг. 4, или в сторону первого кольцевого слоя 2 тепловой изоляции, как это показано на фиг.2.
Центральная труба 1 может быть снабжена антикоррозионным покрытием 8, как это показано на чертежах.
Предпочтительно, чтобы оболочка 4 была покрыта полиэтиленовым покрытием 9, как это показано на фиг.2 и фиг.4.
Внешняя оболочка 6 также может быть покрыта антикоррозионным покрытием 10, как это показано на фиг. 2 и фиг.4.
Внешняя оболочка трубы комбинированной с тепловой изоляцией и бетонным покрытием может вообще отсутствовать. В этом случае внешняя поверхность трубы будет бетонная.
Изготовление трубы комбинированной с тепловой изоляцией и бетонным покрытием производится следующим образом.
Процесс изготовления оболочки 4, называемый навивка, производится на специальном автомате. Навивка производится из стальной ленты в «бесконечную» трубу, которую впоследствии отрезают в необходимый размер. Диаметр навивки оболочки 4 регулируется оснасткой навивочной машины в самых широких пределах. При необходимости на данную оболочку 4 может быть нанесено полиэтиленовое покрытие 9, для чего оболочка 4 подвергается дробеструйной очистке, обезжириванию, после которого на стационарном экструдере наносится указанное полиэтиленовое покрытие 9. Полиэтиленовое покрытие 9 может быть, например, двухслойным или трехслойным.
На следующем этапе производят установку оболочки 4 на центральную трубу 1. Для этого центральную трубу 1 устанавливают на специальный стенд, затем на нее, в соответствии с конструкторской документацией устанавливают центраторы, которые крепят между собой металлическим поясом. Указанные центраторы и металлические пояса являются технологическими и на представленных чертежах не показаны. Этим же поясом с использованием специальных приспособлений центраторы жестко закрепляют на центральной трубе 1. Данная конструкция является основой, на которую одевают заранее изготовленную и в размер отрезанную оболочку 4 стальную или с нанесенным на нее защитным полиэтиленовым покрытием 9.
Затем на торцы уже установленной оболочки 4 закрепляют заглушки и при помощи специального заливочного оборудования в полость, образованную центральной трубой 1 и оболочкой 4, заливают компоненты пенополиуретана, которые в результате взаимодействия образуют первый кольцевой слой 2 тепловой изоляции.
В дальнейшем производство трубы комбинированной с тепловой изоляцией и бетонным покрытием возможно производить, по меньшей мере, по двум технологиям.
Согласно первому варианту применяемой технологии, второй кольцевой слой 3 бетонного покрытия, выполняемый с использованием подвижного бетона, может наноситься на оболочку 4 методом торкретирования или механического набрызга. В случае использования жесткого бетона второй кольцевой слой 3 бетонного покрытия, наносится на оболочку 4 методом торкретирования с последующим формованием, например прикаткой, прессованием и пр.
Предпочтительно второй слой 3 бетонного покрытия изготавливать с использованием арматурного каркаса 11, что позволяет делать его более прочным. Для этого арматурный каркас 11 устанавливается на оболочку 4 перед началом нанесения бетона на оболочку 4.
Согласно второму варианту применяемой технологии, для изготовления второго кольцевого слоя 3 бетонного покрытия используют метод заливки бетонной смеси под давлением. Для этого сначала изготавливают внешнюю оболочку 6 на навивочной машине. В случае необходимости устанавливаю арматурный каркас 11. Затем устанавливают внешнюю оболочку 6 на оболочку 4, для чего в соответствии с конструкторской документацией устанавливают центраторы, которые крепят между собой металлическим поясом. Этим же поясом с использованием специальных приспособлений центраторы жестко закрепляют на оболочке 4. Пояс и центраторы на чертежах не показаны.
На торцы уже установленной внешней оболочки 7 закрепляют заглушки и, при помощи специального заливочного оборудования, в полость, образованную оболочкой 4 и внешней оболочкой 6, заливают под давлением бетон, образующий второй кольцевой слой 3 бетонного покрытия.
Изготовленная представленными способами труба комбинированная с тепловой изоляцией и бетонным покрытием обладает повышенной сопротивляемостью к взаимному сдвигу двух слоев, а именно, первого кольцевого слоя 2 тепловой изоляции, размещенного соосно центральной трубе 1 на ее внешней поверхности, и второго кольцевого слоя 3 бетонного покрытия, размещенного соосно центральной трубе 1. Предложенная в полезной модели труба позволяет строить трубопроводы методом протаскивания в наземных, подземных или подводных переходах, морских шельфах, в обводненной или заболоченной местности, особенно условиях крайнего Севера.