Способ теплоизоляции трубопровода
PIPELINE HEAT INSULATION METHOD

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при строительстве подземных или надземных трубопроводов, транспортирующих жидкие или газообразные среды с отрицательной или положительной температурой.
Из области строительства известно, что для снижения интенсивности теплообмена между окружающей средой и транспортируемым по трубопроводу продуктом (нефтью, газом, водой), на внешней поверхности трубопровода размещают теплоизолирующие покрытия из материалов с низкой теплопроводностью. Теплоизоляционные покрытия могут наноситься, как в заводских условиях, так и при строительстве трубопровода, причем, если в заводских условиях наносят, как правило, различные наливные композиции, то для теплоизоляции труб в процессе строительства применяют различные мягкие или жесткие материалы, устанавливаемые и закрепляемые на трубах вручную. Типовая конструкция теплоизоляции, наносимой на трубы при строительстве трубопровода, включает теплоизолирующий слой, выполненный из мягких матов или жестких сегментов, закрепляемый на трубах с помощью стальных или пластиковых лент, а также внешнюю защитную или гидроизолирующую оболочку из стального листа или полимерной ленты.
К недостаткам таких конструкций следует отнести высокую трудоемкость монтажа (особенно на трубопроводах диаметром 1020 мм и выше), обусловленную значительным числом выполняемых вручную операций, а также низкую механическую прочность, связанную с низкой прочностью средств закрепления теплоизоляционных покрытий.
Известен способ осуществления сборно-разборного теплоизоляционного покрытия трубопровода [патент РФ №2343340, F16L 59/00, опубл. 10.01.2009, бюл. №1], заключающийся в нанесении на трубопровод теплоизоляции, выполненной в виде модульных элементов полной заводской готовности (полуцилиндров или сегментов) с двумя теплоизоляционными слоями и защитной покровной оболочкой, закрепляемых на трубах с помощью бандажей. Также известно теплоизоляционное покрытие подземного трубопровода для монтажа в трассовых условиях [патент РФ №2622727, F16L 59/15, опубл. 19.06.2017, бюл. №17], включающее теплоизоляционный слой, выполненный из жестких сегментов и закрепленный на поверхности трубы с помощью стальных бандажных лент, нанесенную поверх теплоизоляционного слоя битумно-полимерную ленту, а также нанесенную поверх битумно-полимерной ленты защитную оболочку из скальных листов, закрепленную с помощью стальных бандажных лент.
Основными недостатками приведенных аналогов являются:
1) Высокая трудоемкость монтажа, обусловленная тем, что размещение и закрепление на поверхности труб большого диаметра сегментов теплоизоляционного покрытия может быть выполнено только вручную, с использованием вспомогательного оборудования, удерживающего сегменты от смещения до установки бандажных лент.
2) Недостаточная механическая прочность теплоизоляционного покрытия, обусловленная отсутствием механической связи между сегментами и поверхностью трубы.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ теплоизоляции трубопровода [патент РФ №2219425, F16L 59/06, опубл. 20.12.2003, бюл. №35], заключающийся в ослаблении лучистого теплообмена и исключения конвекции между трубопроводом и окружающей средой с помощью размещенных между внешней поверхностью трубопровода и внутренней поверхностью стальной защитной оболочки с внешним теплоизоляционным покрытием замкнутых воздушных полостей, образованных между установленными на трубопроводе опорными кольцами и прикрепленными к ним один над другим с зазором экранами из отражающего теплопроводного материала.
Недостатками прототипа являются:
1) Вследствие высокой трудоемкости и сложности нанесения, оборудование труб теплоизоляционным покрытием может быть выполнено только в заводских условиях.
2) Теплоизоляционное покрытие значительно увеличит внешний диаметр, а соответственно и объем трубопровода, что, при прокладке трубопровода в условиях обводнения, будет способствовать увеличению действующей на трубопровод выталкивающей силы воды, что в свою очередь потребует дополнительных мероприятий по закреплению трубопровода.
3) Высокая трудоемкость нанесения теплоизоляционного покрытия в местах стыковки труб, вследствие конструктивной сложности.
Задачей изобретения является создание способа теплоизоляции трубопровода, исключающего указанные недостатки аналогов и прототипа, обеспечивающего снижение трудоемкости монтажа теплоизоляционного покрытия при строительстве трубопровода, а также повышение эксплуатационной надежности теплоизоляционных покрытий трубопровода.
Техническим результатом изобретения является упрощение технологии нанесения теплоизоляционного покрытия, а также повышение его механической прочности и эффективности.
Поставленная задача в способе теплоизоляции трубопровода, решается тем, что теплоизоляционное покрытие трубопровода оснащают охватывающими трубопровод хомутами из эластичного полимерного материала с Т-образными выступами, для закрепления сегментов теплоизоляции на поверхности трубопровода, и вставками из термоусаживаемого материала, для обеспечения плотного охвата хомутами поверхности трубопровода, а также защитной внешней полимерной или стальной оболочкой с ребрами жесткости, также закрепляемой с помощью Т-образных выступов на хомутах.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-8. На фиг. 1 показано поперечное сечение трубопровода с нанесенным теплоизоляционным покрытием. На фиг. 2 показан общей вид трубопровода с нанесенным теплоизоляционным покрытием. На фиг. 3 показан фрагмент охватывающего трубопровод хомута. На фиг. 4 показан сборочный элемент хомута. На фиг. 5 показано размещение термоусаживаемых соединительных вставок. На фиг. 6 показан фрагмент защитного покрытия из стального листа. На фиг. 7. показан фрагмент защитного покрытия из полимерного материала. На фиг. 8 показан порядок установки сегментов теплоизоляции.
Способ осуществляется следующим образом:
Теплоизоляционное покрытие формируется из размещаемых на внешней поверхности трубопровода 1 (фиг. 1) сегментов 2, выполненных из жесткого пористого полимерного материала с низкой теплопроводностью, а также защитного покрытия 3, выполненного из полимерного материала или листового металла, закрепляемых с помощью размещенных на поверхности трубопровода 1 хомутов 4 (фиг. 2).
Парные хомуты 4 (фиг. 2), закрепляющие расположенные между ними сегменты 2 (фиг. 1) и защитное покрытие 3, содержат отдельные, соединяемые между собой сборочные элементы 5 (фиг. 3), выполненные из полимерного эластичного материала, содержащие основание 6 (фиг. 4) в виде полосы, на внешней поверхности которой размещены Т-образные выступы 7, на одном конце содержащей сквозные отверстия 8, а на другом выступы 9, позволяющие соединять сборочные элементы 5 (фиг. 3) в хомут 4 (фиг. 2).
Для обеспечения обжатия хомутом 4 (фиг. 2) трубопровода 1 между сборочными элементами 5 (фиг. 5), на противоположных сторонах трубопровода 1 (фиг. 2) устанавливаются соединительные вставки 10 (фиг. 5) из термоусаживаемого материала, сжимающиеся при нагреве и обеспечивающие натяжение хомута 4 (фиг. 2).
Защитное покрытие 3 (фиг. 1), с наружной стороны выполняется без выступающих частей, а на внутренней содержит ребра жесткости 11 (фиг. 6), частично входящие в зазоры между сегментами 2 (фиг. 1) при монтаже. Расстояние между ребрами жесткости 11 (фиг. 6) соответствует ширине сегментов 2 (фиг. 1). При теплоизоляции трубопровода 1, расположенного выше уровня земли, используется защитное покрытие 3 (фиг. 1) из металлического листа (оцинкованная сталь, алюминий), при этом, ребра жесткости 11 (фиг. 6) выгибаются или отштамповываются в заводских условиях. При обустройстве теплоизоляции трубопровода 1 (фиг. 1), прокладываемого под землей, используют защитное покрытие 3 (фиг. 1) из полимерного листа (фиг. 7), при этом, на внешней поверхности листа, напротив ребер жесткости 11 выполняются продольные прорези 12, для лучшего повторения защитным покрытием 3 (фиг. 1) формы нанесенного на трубопровод 1 теплоизоляционного покрытия из сегментов 2.
При обустройстве теплоизоляции на трубопровод 1 (фиг. 8) устанавливают хомуты 4, между которыми размещают сегменты 2, для установки которых, отгибают в сторону от трубопровода 1 горизонтальные участки Т-образных выступов 7 (фиг. 4) сборочных элементов 5 (фиг. 3) хомутов 4 (фиг. 8). После установки сегментов 2 (фиг. 8) отогнутые горизонтальные участки Т-образных выступов 7 (фиг. 4) самостоятельно принимают исходную форму, закрепляя сегменты 2 (фиг. 8) на поверхности трубопровода 1. После установки всех сегментов 2 (фиг. 8) устанавливают защитное покрытие 3 (фиг. 2), для чего повторно отгибают в сторону от трубопровода 1 (фиг. 8) горизонтальные участки Т-образных выступов 7 (фиг. 4) сборочных элементов 5 (фиг. 3) хомутов 4 (фиг. 8), которые после установки защитного покрытия 3 (фиг. 2), принимая исходную форму, прижимают защитное покрытие 3 к внешней поверхности теплоизоляционного слоя из сегментов 2 (фиг. 8). Для обеспечения жесткой связи между хомутами 4 (фиг. 8) и защитным покрытием 3 (фиг. 2), горизонтальные участки Т-образных выступов 7 (фиг. 4) сборочных элементов 5 (фиг. 3) хомутов 4 (фиг. 8) соединяются с защитным покрытием 3 (фиг. 2) винтами (на фиг. не показаны).
Для гидроизоляции, поверх защитного покрытия 3 (фиг. 2) дополнительно может наноситься слой из полимерной ленты (на фиг. не показан).
Пример:
Необходимо смонтировать теплоизоляцию на сооружаемый подземный трубопровод диаметром 1420 мм.
Трубопровод 1 (фиг. 8) укладывают в траншею на опоры (на фиг не показаны), обеспечивающие зазор между нижней частью трубопровода 1 и дном траншеи (на фиг. не показана), не менее 0,5 м.
С шагом, соответствующим длине сегмента 2,устанавливают на поверхность трубопровода 1 сформированные из сборочных элементов 5 (фиг. 4) с установленными соединительными вставками 10 (фиг. 5), хомуты 4 (фиг. 8). Нагревают соединительные вставки 10 (фиг. 5), в результате чего хомут 4 (фиг. 8) обжимает трубопровод 1.
Между хомутами 4 (фиг. 8) устанавливают сегменты 2, после чего, монтируют защитное покрытие 3 (фиг. 2). Соединяют защитное покрытие 3 (фиг. 2) и горизонтальные участки Т-образных выступов 7 (фиг. 4) сборочных элементов 5 (фиг. 3) хомутов 4 (фиг. 8) винтами (на фиг. не показаны). Наносят гидроизоляционное покрытие из полимерной ленты (на фиг. не показаны).
Приподнимают трубопровод 1 (фиг. 8) вверх, наносят теплоизоляцию в местах расположения опор (на фиг. не показаны), демонтируют опоры, опускают трубопровод 1 на дно траншеи (на фиг. не показана) и засыпают грунтом.
Технический результат изобретения заключается в:
1) Снижении трудоемкости монтажа теплоизоляционного покрытия при строительстве трубопровода.
2) Повышении эксплуатационной надежности теплоизоляционных покрытий трубопроводов.
Снижение трудоемкости монтажа достигается за счет использования хомутов из эластичного материала с Т-образными выступами, позволяющими закреплять на поверхности трубопровода сегменты и защитное покрытие без использования вспомогательного оборудования.
Повышение эксплуатационной надежности теплоизоляционных покрытий трубопроводов достигается за счет использования защитного покрытия с ребрами жесткости, закрепляемых на трубопроводе с помощью хомутов и предохраняющих сегменты от механических повреждений.