МУФТА ДЛЯ РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДА
PIPELINE REPAIR COUPLING

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при ремонте стальных трубопроводов, транспортирующих под давлением жидкие или газообразные среды.
Из области техники известны используемые при ремонтах трубопроводов с несквозными или сквозными повреждениями стенок различные конструкции стальных и неметаллических разъемных муфт и бандажей, которые состоят из одной или двух металлических или неметаллических лент или полос, охватывающих трубопровод в месте повреждения, содержащих на концах конструктивные элементы (например, петлевые захваты) для размещения средств соединения полос или лент с механизмом натяжения. К недостаткам стальных муфт или бандажей следует отнести невозможность их использования на трубопроводах, транспортирующих среды под давлением выше 0,6 МПа. Также общим недостатком металлических и неметаллических разъемных муфт и бандажей является значительные размеры узла затяжки, затрудняющие нанесение противокоррозионного покрытия, а также снижающие надежность муфты вследствие возможного повреждения узла затяжки при его взаимодействии с окружающим трубопровод грунтом.
Известен способ ремонта трубопровода (варианты) [Патент РФ №2156397, F16L 55/17, F16L 58/17 (2000.01) опубл. 20.09.2000, бюл. №26], заключающийся в нанесении на поврежденный участок трубопровода бандажа, выполненного в виде ленточной спирали, наносимой на трубопровод методом намотки с поэтапным склеиванием каждого витка между собой с помощью клеевого связующего.
Также известна полимерная муфта для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами и способ ее установки [Патент РФ №2219423, F16L 55/175 (2000.01), опубл. 20.12.2003, бюл. №35], включающая две отформованные, выполненные из пропитанной клеевым составом стеклоткани, половины, содержащие на стыкуемых концах петлевые блоки с отверстиями для закладных осей, соединяющих между собой предварительно нагретые и смонтированные на дефектный участок трубопровода половины муфты. Обжатие дефектного участка трубы происходит после охлаждения муфты, вследствие сжатия материала.
Недостатками приведенных аналогов являются:
1) Невозможность регулирования усилия обжатия бандажом или муфтой участка трубопровода с дефектом стенки вследствие отсутствия в конструкции узлов затяжки.
2) Усилие обжатия задается не точно и может быть определено только косвенно, в первом случае по предварительному натяжению наносимой на трубу ленточной спирали, во втором - в зависимости от коэффициента температурного расширения сжимающего при охлаждении материала муфты.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является муфта для ремонта трубопровода и способ ее установки [патент РФ №2240468, F16L 55/18 (2000.01), опубл. 20.11.2004, бюл. №32], включающая две выполненные из ориентированного стеклопластика гибкие ленты, содержащие на концах петлевые захваты с закладными элементами, стягиваемые между собой с помощью шпилек с правой и левой резьбой и гаек. Обжатие участка трубы с дефектом происходит через клеевой слой и эластичную прокладку, при последовательной затяжке шпилек с заданным вращающим моментом.
Недостатками прототипа являются:
1) Значительное выступание габаритов узла затяжки муфты за пределы уровня внешней поверхности гибких лент.
2) Сложность нанесения и обеспечения последующей сохранности противокоррозионного покрытия, которое должно наноситься на узел затяжки после установки муфты на трубопровод.
3) Возможное смещение муфты при взаимодействии узла затяжки с грунтом, окружающим трубопровод, вследствие осадки заполняющего траншею трубопровода грунта, вертикальных перемещений трубопровода, вследствие осадки грунта в основании траншеи, а также продольных перемещений трубопровода, обусловленных температурными деформациями металла труб и внутренним давлением транспортируемой среды.
4) Возможность разрушения полотна гибких лент в районе петлевого захвата при взаимодействии с твердыми фрагментами грунта засыпки вследствие того, что полотно полумуфты в месте обхвата закладного элемента петлевым захватом имеет толщину в два раза меньше толщины основного полотна полумуфты.
Указанные недостатки муфты будут приводить к снижению эксплуатационной надежности трубопровода с отремонтированными муфтой повреждениями стенок труб.
Целью изобретения является создание муфты для ремонта трубопровода, исключающей указанные недостатки аналогов и прототипа, обеспечивающей повышение эксплуатационной надежности трубопровода с отремонтированными муфтой повреждениями стенок труб.
Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритных размеров и металлоемкости узла затяжки муфты.
Поставленная цель и технический результат в муфте для ремонта трубопровода, включающей две стыкуемых между собой полумуфты, выполненные в виде эластичных лент из композиционного материала, решаются тем, что ленты на концах оснащают закладными элементами для присоединения узлов натяжения муфты, выполненными в виде пластин с толщиной, не превышающей толщину полумуфт, содержащих на боковой поверхности замкнутый по периметру закладного элемента паз для проводки нитей композиционного материала при изготовлении полумуфт.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-2. На фиг. 1 показан общий вид установленной на трубопровод неметаллической муфты. На фиг. 2 показано сечение установленного в полумуфту закладного элемента.
Неметаллическая муфта состоит из охватывающих трубопровод 1 (фиг. 1), выполненных из эластичного композиционного материала, двух полумуфт 2, на концах содержащих закладные элементы 3, предназначенные для присоединения узла натяжения 4, обеспечивающего соединение стыкуемых концов полумуфт 2 между собой, а также выполняющего натяжение полумуфт 2 с целью обжатия полумуфтами 2 содержащей повреждение (на фиг. не показано) поверхности трубопровода 1.
Закладные элементы 3 (фиг. 1), расположенные на концах полумуфт 2, выполнены в виде пластин, толщиной не превышающей толщину полумуфт 2 (фиг. 1). Для соединения с полумуфтами 2 (фиг. 2), каждый закладной элемент 3 на боковой поверхности содержит замкнутый по периметру паз 5, в который заводят нити (на фиг. не показаны) композиционного материала в процессе изготовления полумуфт 2.
Узел натяжения 4 (фиг. 1) обеспечивает преобразование внешнего силового воздействия в стягивающее полумуфты 2 усилие (на фиг. не показано). Закладные элементы 3 обеспечивают перераспределение стягивающего полумуфты усилия (на фиг. не показано) в равномерно распределенные по материалу полумуфты 2 растягивающие напряжения (на фиг. не показаны), без зон концентрации напряжений (на фиг. не показаны), в которых возможно разрушение полумуфт 2.
Пример
На трубопровод 1 (фиг. 1) диаметром 1220 мм с коррозионным дефектом шириной 20 мм, длиной 50 мм, глубиной 20% от толщины стенки наносят клеевой состав (на фиг. не показан), после чего устанавливают полумуфты 2 шириной 200 мм, толщиной 15 мм, которые соединяю между собой с помощью узла натяжения 4, присоединяемого к расположенным на концах полу муфт 2 закладным элементам 3, имеющих толщину 10 мм, при этом, ширина муфты в местах размещения узлов натяжения 4 не превышает 20 мм. Выполняют затяжку узла натяжения 4, в результате чего полумуфты 2 обжимают поверхность трубопровода 1 с заданным усилием. На узлы натяжения 4 и внешнюю поверхность полумуфт 2 наносят гидроизолирующую мастику (на фиг. не показана), также с помощью мастики (на фиг. не показана) формируют плавные переходы от поверхности трубопровода 1 к поверхности полумуфт 2, после чего стандартным методом намотки, с использованием ручного приспособления для нанесения лент (на фиг. не показано) наносят на участок трубопровода 1 с установленными и затянутыми полумуфтами 2 защитную обертку из полимерной ленты (на фиг. не показана). В результате место установки полумуфт 2 со стягивающими их узлами натяжения 4 на трубопровод 1 принимает вид плавно расширяющегося утолщения, внешний диаметр которого превышает внешний диаметр трубопровода 1 не более чем на 25 мм. Технический результат изобретения заключается в:
1) Уменьшении габаритных размеров узла затяжки муфты на 70%, чем обеспечивается исключение выступания узла затяжки за наружную поверхность муфты.
2) Уменьшении металлоемкости узла затяжки на 36% (28 кг у прототипа, против 18 кг у приведенной конструкции).
В целом, повышение эксплуатационной надежности трубопровода с отремонтированными муфтой повреждениями стенок труб достигается за счет:
1) Снижения усилия, оказываемого окружающим трубопровод грунтом на узел затяжки при осадке грунта или перемещении трубопровода не менее чем на 80%.
2) Повышения не менее чем на 60% эффективности противокоррозионной защиты трубопровода в месте установки муфты за счет качественного нанесения противокоррозионного покрытия, достигаемого при отсутствии на муфте выступающих элементов.