способ внутреннего усиления ослабленной зоны трубопровода и устройство для его выполнения

Формула изобретения

1. Способ внутреннего усиления ослабленной зоны трубопровода, заключающийся в размещении в этой зоне устройства, содержащего разжимную втулку, выполненную в виде спирально свернутой ленты, а также спирально свернутый бандаж, пропитанный полимерным связующим, с возможностью его прижатия лентой к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием и фиксацией достигнутого обжатия, отличающийся тем, что в устройстве разжимная втулка выполнена в виде спирально свернутой двухслойной ленты, материалы слоев которой имеют различные коэффициенты температурного расширения, разогретой до расчетной температуры, необходимой для закручивания ленты с требуемым радиусом, устройство вводят в усиливаемую зону трубопровода, где происходит естественное остывание разжимной втулки, в результате чего она саморазвертывается и прижимает спирально свернутый бандаж к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием, обеспечивая при этом и фиксацию достигнутого обжатия.

2. Устройство для усиления ослабленной зоны трубопровода, содержащее разжимную втулку, выполненную в виде спирально свернутой ленты, а также спирально свернутый бандаж, пропитанный полимерным связующим, с возможностью его прижатия лентой к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием и фиксацией достигнутого обжатия, отличающееся тем, что в устройстве разжимная втулка выполнена в виде спирально свернутой двухслойной ленты, материалы слоев которой имеют различные коэффициенты температурного расширения, разогретой до расчетной температуры, необходимой для закручивания ленты с требуемым радиусом.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что разжимная втулка изготовлена в коррозионно-стойком исполнении.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что бандаж включает в себя высокопрочные армирующие элементы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и ремонта трубопроводов и может быть использовано для усиления ослабленных противокоррозионной защиты и герметичности внутренних зон отдельных труб, трубных секций и трубопроводов, а также для повышения прочности этих зон.

Известны способ и устройство для внутреннего усиления ослабленной противокоррозионной защиты зоны сварного стыка трубопровода (патент РФ №2128800, кл. F 16 L 58/02, заявка 97112410.06 от 25.07.97 г., опубликован 10.04.99 г. авторы: Моисеенков В.А., Шведов В.В., Шведов В.Н. Патентообладатель: Научно-производственное объединение “Тарис”). В соответствии с этим способом материал защитного покрытия размещают на эластичной оболочке транспортного модуля, вводят его в зону сварного стыка, раздувают эластичную оболочку и прижимают материал к внутренней поверхности трубопровода до отвердения материала.

Недостатком известных способа и устройства является то, что для его выполнения требуется присутствие транспортного модуля в усиливаемой зоне в процессе отвердения материала, что увеличивает продолжительность работ.

Желательно иметь способ и устройство, не требующие присутствия транспортного модуля в усиливаемой зоне в процессе отвердения материала.

За прототип предлагаемого решения как по способу, так и устройству принят способ внутреннего усиления ослабленной противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, и устройство для его выполнения (патент РФ №2133908, кл. F 16 58/02, заявка 97117309/06 от 16.10.97 г., опубликован 27.07.99 г. Авторы: Моисеенков В.А., Шведов В.В., Шведов В.Н. Патентообладатель: Научно-производственное объединение “Тарис”). Способ осуществляется следующим образом. Внутрь трубопровода в зону сварного стыка вводят разжимное устройство с раздуваемой изнутри эластичной оболочкой, на которой последовательно размещены спирально свернутая металлическая лента с замковым соединением и пропитанный полимерным связующим бандаж. В эластичную оболочку подают под давлением рабочую среду. Эластичная оболочка, расширяясь, разжимает спирально свернутую ленту и спирально свернутый бандаж и прижимает их к внутренней поверхности трубы. После достижения расчетной степени обжатия бандажа происходит фиксация обжатия в замковом соединении ленты, вследствие чего присутствие транспортного модуля в усиливаемой зоне в процессе отвердения материала не требуется.

Необходимость наличия эластичной оболочки и подачи в нее под давлением рабочей среды усложняет способ и устройство. Предложенные конструкции фиксаторов спирально свернутой ленты ослабляют ленту и усложняют технологию фиксации достигнутого обжатия.

Желательно иметь способ и устройство для внутреннего усиления ослабленной зоны трубопровода, позволяющие исключить эластичную оболочку и необходимость подачи в нее рабочей среды и исключить использование какого-либо замкового соединения для фиксации достигнутого обжатия.

Поставленная задача решается тем, что в способе внутреннего усиления ослабленной зоны трубопровода, заключающемся в размещении в усиливаемой зоне устройства, содержащего разжимную втулку, выполненную в виде спирально свернутой ленты, а также спирально свернутый бандаж, пропитанный полимерным связующим, с возможностью его прижатия лентой к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием и фиксацией достигнутого обжатия, новым является то, что в устройстве разжимная втулка, выполненная в виде спирально свернутой двухслойной ленты, материалы слоев которой имеют различные коэффициенты температурного расширения, разогретой до расчетной температуры, необходимой для закручивания ленты с требуемым радиусом, устройство вводят в усиливаемую зону трубопровода, где происходит естественное остывание разжимной втулки, в результате чего она саморазвертывается и прижимает спирально свернутый бандаж к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием, обеспечивая при этом и фиксацию достигнутого обжатия.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для внутреннего усиления ослабленной зоны трубопровода, содержащем разжимную втулку, выполненную в виде спирально свернутой ленты, а также спирально свернутый бандаж, пропитанный полимерным связующим, с возможностью его прижатия лентой к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием и фиксацией достигнутого обжатия, новым является то, что в устройстве разжимная втулка, выполненная в виде спирально свернутой двухслойной ленты, материалы слоев которой имеют различные коэффициенты температурного расширения, разогретой до расчетной температуры, необходимой для закручивания ленты с требуемым радиусом. Спирально свернутая лента может быть изготовлена в коррозионно-стойком исполнении. С целью дополнительного упрочнения ослабленной зоны трубопровода бандаж может включать в себя высокопрочные армирующие элементы.

Изобретение иллюстрируется графическим материалом, где на фиг.1 представлено устройство, в состоянии, когда разжимная втулка разогрета и находится в свернутом положении; на фиг.2 представлено устройство, в состоянии, когда разжимная втулка остыла и прижимает бандаж к внутренней поверхности трубопровода.

Устройство содержит разжимную втулку 1, выполненную в виде спирально свернутой двухслойной ленты, и пропитанный полимерным связующим бандаж 2.

Способ осуществляется следующим образом. Устройство, в котором разжимная втулка разогрета до расчетной температуры, размещают внутри трубопровода в усиливаемой зоне. При этом обеспечивают зазор между внешней поверхностью бандажа 2 и внутренней поверхностью трубопровода 3. После остывания разжимная втулка 1, саморазвертывается и прижимает спирально свернутый бандаж 2 к внутренней поверхности трубопровода 4 с расчетным усилием, обеспечивая при этом и фиксацию достигнутого обжатия. Расчетная величина усилия прижатия разжимной втулкой 1 бандажа 2 к внутренней поверхности трубопровода 3 обеспечивает необходимую степень герметизации усиливаемой зоны трубопровода от перекачиваемого по нему продукта и препятствует излишнему выдавливанию полимерного связующего из бандажа 2. Расчетная сила прижатия зависит от диаметра трубопровода, ширины бандажа, его физико-механических свойств и других характеристик, в соответствии с которыми рассчитываются и подбираются требуемые параметры разжимной втулки 1. Полимерное связующее, частично выдавленное из бандажа 2, формирует защитные валики по всему периметру бандажа, что дополнительно повышает герметичность и надежность противокоррозионной защиты ослабленной зоны трубопровода.

Пример конкретного выполнения устройства. Для определения радиуса закручивания двухслойной ленты при ее нагревании воспользуемся формулой:

Е₁ - модуль упругости материала первого слоя;

Е₂ - модуль упругости материала второго слоя;

J₁ - момент инерции сечения первого слоя;

J₂ - момент инерции сечения второго слоя;

h - суммарная высота сечений слоев ленты;

b - ширина ленты;

t - температурный перепад;

₁ - коэффициент температурного линейного расширения материала первого слоя;

₂ - коэффициент температурного линейного расширения материала второго слоя.

Разжимная втулка выполнена из биметаллической ленты, состоящей из титана и меди. Толщина слоев 0,5 мм, ширина - 250 мм.

Для сворачивания ленты с радиусом 200 мм она была нагрета на 150С. Бандаж выполнен из нетканного объемного полиэфирного материала, пропитанного полимерным связующим на основе эпоксидной эмали. Устройством производят внутреннее усиление ослабленной зоны сварного стыка трубопровода, изготовленного из стальных электросварных труб ГОСТ 20295-85, имеющих внутреннее антикоррозионное покрытие на основе эпоксидной эмали толщиной 0,5 мм по всей длине, кроме концов труб. Наружный диаметр труб - 530 мм, толщина стенки - 10 мм.