ТРУБА С БАЛЛАСТНЫМ ПОКРЫТИЕМ

Полезная модель относится к области строительства трубопроводов и касается конструкции трубы с балластным покрытием, применяемой при строительстве трубопроводов на обводненных и заболоченных территориях, на переходах через водные преграды.
Известно выполнение изолированной трубы с железобетонными сборными кольцевыми утяжелителями (Ведомственные строительные нормы 39-1.9-003-98 «Конструкции и способы балластировки и закрепления подземных газопроводов», утверждены ОАО «Газпром», дата введения 1998.12.01), которые состоят из двух охватывающих трубу полуколец, соединенных между собой посредством стальных шпилек и гаек. Однако эти утяжелители не обеспечивают надежной фиксации трубопровода в заданном положении на весь период его эксплуатации, так как стальные резьбовые соединения в результате коррозии теряют механическую прочность, и утяжелители сползают с трубы.
Известна сборная труба для подводного трубопровода (а.с. СССР №1753161, F16L 9/18, опубл. 1992.08.07), состоящая из внутренней несущей трубы, внешнего кожуха и заполнителя между ними из расширяющегося при затвердевании материала. При этом кожух выполнен сварным из двух полуцилиндров и двух полуколец. Недостатком является то, что для сборки такой трубы необходим заполнитель с определенным коэффициентом расширения и требуется достаточно длительное время для его затвердевания.
Известно выполнение трубы с балластным покрытием для подводного трубопровода (RU №2257503 С1, F16L 1/24, опубл. 2005.07.27), принятой за прототип и состоящей из изолированной трубы, установленной коаксиально в полиэтиленовой наружной оболочке на центрирующих
опорных кольцах. По торцам оболочки установлены заглушки, а межтрубное пространство заполнено цементно-песчаной смесью. К недостаткам данного технического решения относится то, что оно требует достаточно громоздкого дорогостоящего оборудования как для бетонирования трубы, так и для получения наружной полиэтиленовой оболочки, особенно для труб большого диаметра, а также высока стоимость изготовления самой оболочки. Кроме того, оболочка будет испытывать растягивающие напряжения от деформации трубы при ее подъеме и транспортировке, что может привести к ее растрескиванию, особенно в зимнее время. А также полиэтиленовая оболочка будет экранировать токи катодной защиты, тем самым снижая ее эффективность на обводненных участках.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении качества балластного покрытия за счет компенсации возникающих деформаций при эксплуатации и транспортировке трубы, а также обеспечении совместимости с катодной защитой и исключении затрат на дорогостоящее оборудование.
Поставленная задача решается за счет того, что в трубе с балластным покрытием, состоящей из коаксиально расположенных внутренней трубы с наружным неметаллическим антикоррозионным и наружной оболочки, выполненной с заглушками на торцах и отверстиями, межтрубное пространство между которыми заполнено цементно-песчаной смесью, согласно полезной модели, наружная оболочка выполнена в виде армированных бетонных колец, отверстия в которых выполнены радиальными, а между кольцами размещены упругие проставки.
Кроме того, наружная поверхность зоны стыка колец выполнена с покрытием термоусаживающимся материалом или с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью. Поверхность наружной оболочки может быть выполнена с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью. Армирующий материал выполнен в виде гибкой сетки из коррозионностойкого металлического материала или
из материала на основе стекловолокнистых нитей. Наружная оболочка может быть выполнена из полуколец с креплением или кольца наружной оболочки могут быть выполнены с пазами по торцам, в которых размещены проставки, а цементно-песчаная смесь выполнена на основе расширяющегося цемента.
В процессе эксплуатации трубы с балластным покрытием и при погрузочно-разгрузочных работах происходит ее деформация (изгиб), а размещение между армированными бетонными кольцами упругих проставок препятствует истиранию и деформации колец, обеспечивает их целостность и исключает потерю веса, что повышает качество балластного покрытия. Балластное покрытие на основе армированных бетонных колец с упругими проставками, размещенными на внутренней трубе, и заполненным цементно-песчаной смесью межтрубным пространством хорошо совместимо с катодной защитой, которая осуществляется и при нарушении целостности полиэтиленового покрытия внутренней трубы. Выполнение отверстий в бетонных кольцах радиальными улучшает условия заполнения межтрубного пространства цементно-песчаной смесью и исключает образование воздушных пузырей, так как через часть отверстий можно вести заполнение межтрубного пространства, а через другую часть отверстий при этом будет выходить воздух. В зависимости от варианта выполнения упругих проставок заполнение межтрубного пространства цементно-песчаной смесью можно осуществлять сразу по всей длине трубы или посекционно для каждого бетонного кольца. Наружная поверхность каждой зоны стыка колец может быть выполнена с покрытием термоусаживающимся материалом или с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью для более надежной защиты по месту расположения проставок и исключения потери веса балластного покрытия. Кроме того, вся поверхность наружной бетонной оболочки может быть выполнена с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью.
Наличие армирующего материала в виде гибкой сетки из коррозионностойкого металлического материала или из материала на основе стекловолокнистых нитей необходимо для связывания бетонной или цементно-песчаной смеси и повышения прочности и качества балластного покрытия. При этом сетка из коррозионностойкого металлического материала может выполнять роль проводника в системе катодной защиты для катодной поляризации стальной трубы-основы, что замедляет коррозионные процессы и повышает качество балластного покрытия.
Выполнение колец наружной оболочки армированными и с пазами на торцах, в которых размещены упругие проставки, позволяет обеспечить простоту и надежность конструкции балластного покрытия, технологичность его сборки. Использование цементно-песчаной смеси для заполнения межтрубного пространства на основе расширяющегося цемента обеспечивает монолитность балластного покрытия, а для удобства монтажа наружной бетонной оболочки на трубе она может быть выполнена из полуколец с креплением.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез трубы с балластным покрытием, фиг.2, а - вариант выполнения трубы с наружной оболочкой из полуколец и защитой всей поверхности наружной оболочки, на фиг.2, б - разрез А-А на фиг.2, а и на фиг.3 - вариант выполнения наружной оболочки с пазами на торцах, в которых размещены упругие проставки.
Труба с балластным покрытием состоит из коаксиально расположенных внутренней трубы 1 с наружным неметаллическим антикоррозионным покрытием 2 и бетонных колец 3, размещенных на расстоянии друг от друга и выполненных с радиальными отверстиями 4, упругих проставок 5, заглушек 6 и заполненным цементно-песчаной смесью 7 межтрубным пространством. Наружная поверхность зоны стыка колец 3 может быть выполнена с защитой термоусаживающимся материалом или армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью 8. На
фиг.2 показан вариант выполнения трубы, наружная оболочка которой выполнена из полуколец с креплением, а ее поверхность выполнена с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью 8. Армирующий материал может быть выполнен в виде гибкой сетки из коррозионностойкого металлического материала или из материала на основе стекловолокнистых нитей. При этом размер ячеек сетки составляет не более 4-5 мм, чтобы при выдавливании цементно-песчаной смеси в ячейки она при затвердевании удерживала сетку на наружной оболочке.
Трубу с балластным покрытием выполняют, например, следующим образом. На стенде изолированную трубу-основу размещают коаксиально армированным бетонным кольцам. Одновременно между бетонными кольцами на внутренней трубе устанавливают упругие проставки, а на концах колец - заглушки. При необходимости, в зависимости от требований эксплуатации трубы зоны стыков колец или вся поверхность наружной оболочки (за исключением радиальных отверстий) могут быть выполнены с защитой: покрыты термоусаживающимся материалом или армированной бетонной или цементно-песчаной смесью. Кроме того, армированные кольца наружной оболочки могут быть выполнены с пазами по торцам, в которых размещены упругие проставки, что обеспечивает технологичность сборки и надежность конструкции балластного покрытия за счет центрирования колец по проставкам. Затем в межтрубное пространство подают цементно-песчаную смесь, например, на основе расширяющегося цемента. Для удобства монтажа наружной бетонной оболочки на трубе бетонные кольца могут быть собраны из скрепляемых между собой полуколец. С помощью полуколец на трассе покрывается и зона монтажного стыка труб с балластным покрытием.
Трубы с балластным покрытием используют следующим образом. На обводненных участках трассы формируют плеть из изолированных труб с балластным покрытием. Труба с балластным покрытием на участке трубопровода, а также при погрузочно-разгрузочных работах подвергается
изгибу под действием собственного веса и установленного на ней балластного покрытия. Так как армированные бетонные кольца установлены с зазорами, в которых расположены упругие проставки, то не происходит соприкосновения колец между собой, их истирания или разрушения, сохраняется целостность балластного и изоляционного покрытий и не происходит потери веса. При случайном нарушении целостности антикоррозионного покрытия внутренней стальной трубы бетонное балластное покрытие, являясь электропроводным для токов катодной защиты, не препятствует работе катодной защиты.
3
Предлагаемая труба была опробована на обводненном участке газопровода Бухара-Урал диаметром 1020 мм. В качестве основы цементно-песчаной смеси был применен глиноземистый расширяющийся цемент марки 400 с удельным весом 2200÷2400 кг/м. Проставки были выполнены из пенополистирола и размещены на внутренней трубе. Толщина проставок составила 30 мм. Смесь последовательно закачивали в кольцевой зазор между армированными бетонными кольцами диаметром 1400 мм и изолированной трубой диаметром 1020 мм под давлением 30 атм через радиальные отверстия, расположенные внизу бетонной оболочки. Защиту стыков колец осуществляли послойно армированием стеклосеткой и нанесением цементно-песчаной смеси. Обетонированная труба была готова для установкм на участке газопровода через 15÷16 часов. Кроме того, на другом участке трубопровода наружная оболочка была выполнена из бетонных армированных колец диаметром 1400 мм с пазами по торцам (ширина паза 50 мм), в которых размещали кольцевые упругие проставки из пелиэтилена толщиной 60 мм. Защиту стыка при этом не выполняли. Трубопровод, смонтированный из труб с балластным покрытием, на обводненном участке трассы занял положение на проектной отметке, а балластное покрытие сохранило целостность.
Использование предлагаемой конструкции трубы с балластным покрытием не требует дорогостоящего оборудования, обеспечивает высокое
качество и монолитность балластного покрытия, а также совместимость с катодной защитой.