способ замены дефектного участка магистрального трубопровода

Формула изобретения

Способ замены дефектного участка магистрального трубопровода, перекачивающего горючие или взрывоопасные жидкости и газы, заключающийся в опорожнении ремонтируемого участка, вырезке дефектной катушки, обеспечении изоляции горючих и взрывоопасных газов и жидкостей от мест сварки, установкой по концам труб прилегающих участков ремонтируемого трубопровода перекрывающих элементов, приварке новой катушки, отличающийся тем, что в полость новой катушки, устанавливаемой между перекрывающими элементами, подают инертный газ, например азот, создают давление, несколько превышающее давление в прилегающих участках ремонтируемого трубопровода, и осуществляют процесс сварки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта жидких продуктов, в частности нефтепродуктов, и может быть использовано при аварийном и плановом ремонтах магистральных трубопроводов с заменой дефектного участка.

Известен способ замены дефектного участка магистрального трубопровода, перекачивающего горючие и взрывоопасные жидкости и газы, заключающийся в опорожнении ремонтируемого участка, вырезке дефектной катушки, зачистке поверхности свободных концов трубопровода; при этом герметизацию дефектного участка осуществляют охватом свободных концов трубопровода механизированным челюстным захватом с отводами, через которое производят опорожнение трубопровода от продукта до уровня нижней образующей трубы, дальнейшее опорожнение трубопровода от остатков и подтеков продукта производят путем механизированной подачи глины, которую запрессовывают в концы трубопровода на длину, обеспечивающую герметизацию, причем подачу глины в отводы осуществляют с помощью сменных, заранее заполненных контейнеров; последующей приварке новой катушки [1].

Известные в настоящее время способы замены дефектного участка трубопровода путем врезки новых катушек, замены труб и плетей применяются при обнаружении больших трещин и механических повреждений, например вмятин, гофр, если их размеры превышают допустимые строительными нормами и правилами [2].

Известен также способ замены дефектного участка трубопровода, перекачивающего горючие или взрывоопасные жидкости и газы, который включает вырезку дефектного участка - катушки, подготовку концов трубопровода под монтаж и сварку, подготовку новой катушки (вставки), подгонку новой катушки по месту сварки, прихватку и сварку новой катушки в трубопровод и осуществление контроля проводимых сварочно-монтажных работ [3].

Известен также способ замены дефектного участка трубопровода путем вырезки дефектной катушки или участка нефтепровода с повреждением и приварка новой катушки или секции трубы [4].

Однако известные способы замены дефектного участка магистрального трубопровода [1, 2, 3, 4], включающие вырезку дефектной катушки и приварку новой катушки, должны применяться в зависимости от конкретных условий, при наличии соответствующих технических средств с применением технологии аварийно-восстановительных работ, строгом выполнении требований противопожарной безопасности, предъявляемой к ведению огневых работ во взрывоопасных условиях.

Недостатком известных способов [1, 2, 3, 4] является невозможность обеспечения полной герметичности перекрытия магистрального трубопровода, вследствие чего газы проходят к месту сварки по контакту "труба - перекрывающий элемент" или по самому перекрывающему элементу, а также к недостаткам известных способов [1, 2, 3, 4] относятся низкая противопожарная безопасность и наличие взрывоопасных ситуаций при выполнении сварочных работ.

Наиболее близким техническим решением по своей сущности, выбранным в качестве прототипа, является способ замены дефектного участка магистрального трубопровода, перекачивающего горючие или взрывоопасные жидкости или газы [3, с.51], заключающийся в опорожнении от продукта ремонтируемого участка, вырезке дефектного участка - катушки, обеспечении изоляции горючих и взрывоопасных газов и жидкостей от мест сварки, установкой по обоим концам труб перекрывающих полость трубопровода элементов, например, устанавливается механический тампон-герметизатор (конструкция ОАО МН "Дружба"), допущенный к применению в установленном порядке, либо создаются тампоны из глины или композиционных материалов, например тампоны из карбамидной композиции.

Недостатком способа замены дефектного участка магистрального трубопровода, выбранного в качестве прототипа [3 с.51], является невозможность создания абсолютной герметичности перекрытия магистрального трубопровода, вследствие того что газы проходят по контакту "труба - перекрывающий элемент", а также по самому перекрывающему элементу, и, как следствие, низкая противопожарная безопасность и наличие взрывоопасных ситуаций при выполнении сварочных работ.

Технической задачей заявляемого способа замены дефектного участка магистрального трубопровода является создание надежной герметичности перекрытия трубопровода, повышение противопожарной безопасности и исключение взрывоопасных ситуаций проводимых сварочных работ за счет обеспечения изоляции горючих и взрывоопасных газов и жидкостей от мест сварки путем создания в полости новой катушки большего давления закачкой инертного газа.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе замены дефектного участка магистрального трубопровода, перекачивающего горючие или взрывоопасные жидкости и газы, заключающемся в опорожнении ремонтируемого участка, вырезке дефектной катушки, обеспечении изоляции горючих и взрывоопасных газов и жидкостей от мест сварки установкой по обоим концам труб прилегающих участков ремонтируемого трубопровода перекачивающих элементов, приварке новой катушки, в отличие от прототипа для обеспечения надежной изоляции мест сварки от горючих и взрывоопасных газов и жидкостей в полости новой катушки создают давление, большее, чем в прилегающих участках ремонтируемого трубопровода за перекачивающими элементами путем закачки в полость новой катушки инертного газа.

На фиг.1 изображен способ замены дефектного участка магистрального трубопровода с опорожненным ремонтируемым участком, с приваренной новой катушкой и с перекрывающими элементами. Газы из полостей I и II трубопровода поступают в полость новой катушки, т.е.

Р<P₁ или Р<Р₂,

где Р - давление в полости новой катушки,

Р₁ и Р₂ - давление в I и II полостях трубопровода.

На фиг.2 изображена реализация заявляемого способа с созданием в полости новой катушки давления Р, большего, чем давление в прилегающих участках трубопровода, т.е. Р>Р₁ и Р>Р₂, путем закачки в полость новой катушки инертного газа, в этом случае горючий или взрывоопасный газ или жидкость не попадают в места сварки.

Заявляемый способ реализуется следующим способом.

В дефектном участке магистрального трубопровода 1 (фиг.1), производят опорожнение от продукта и вырезку дефектной катушки, обеспечивают изоляцию горючих и взрывоопасных газов и жидкостей в месте сварки, для этого устанавливают по обоим концам труб перекрывающие элементы 2, которые могут быть выполнены в виде тампонов из глины или композиционных материалов, например, тампоны из карбамидной композиции.

В дефектный участок магистрального трубопровода 1 устанавливают новую катушку 3.

При установке в дефектный участок трубопровода 1 новой катушки 3, без изменения в ней давления Р, в данном случае атмосферное давление, возможно прохождение газов из полостей I и II трубопровода 1, прилегающих к новой катушке 3. Газы проходят по контакту "труба - перекрывающий элемент", а также по самому перекрывающему элементу 2, так как в этом случае обеспечить полную герметичность перекрытия поступления газов невозможно.

Газы проходят в полость новой катушки 3 (фиг.1) по контакту "труба - перекрывающий элемент" (стрелки Б на фиг.1) или по самому перекрывающему элементу 2 (стрелки А на фиг.1). Газы поступают в полость новой катушки 3, т.е. Р₂>Р и P₁>Р, а в I и II полости трубопровода по разным причинам, например, из-за нагрева трубопровода, испарения нефти и нефтепродуктов, горючих или взрывоопасных жидкостей и газов в полости трубопровода и т.п. давления Р₁ и Р ₂ повышаются.

Поступление газов через перекрывающие элементы 2 в места сварки и в полость новой катушки 3 повышают взрывоопасную ситуацию.

В заявляемом способе (фиг.2) в дефектный участок трубопровода 1 устанавливают новую катушку 3 и после сварки корневого шва создают в ней давление Р, большее, чем давление P₁ и Р₂, Р>P₁ и Р>Р₂.

Внутренняя полость новой катушки 3 через отверстие в стенке соединена через манометр 4, вентиль 5, редуктор 6, второй вентиль 7 с емкостью 8, содержащей нейтральный газ под высоким давлением.

При включении вентилей 5 и 7 инертный газ под высоким давлением из емкости 8 через редуктор 6 поступает в полость катушки 3 и места сварки, обеспечивая безопасное производство сварного шва 9.

Поступающий в полость новой катушки 3 (фиг.2) инертный газ, создавая избыточное давление Р, т.е. Р>P₁ и Р>Р₂, приникает в I и II полости трубопровода 1 по контакту "труба - перекрывающий элемент" (стрелка Б на фиг.2), а также по самому перекрывающему элементу 2 (стрелка А на фиг.2), исключая тем самым возможность проникновения в места сварки горючих и взрывоопасных газов.

При подаче инертного газа из емкости 8 через редуктор 6 в полость новой катушки 3 необходимо соблюдать условие:

1,1 (Р-Р₂)Р и 1,1 (P-P₁)P,

где Р - величина перепада давления, при котором начинается сдвиг перекрывающих элементов 2 в трубопроводе 1, так как при невыполнении этого условия, перекрывающие элементы 2 могут сдвинуться в полости трубопровода 1.

Значение Р определяют по формуле , где

- предельные касательные напряжения по контакту “труба - перекрывающий элемент”;

L - длина по продольной оси трубы контактирующей площади между трубопроводом и перекрывающим элементом (для глиняных тампонов - это длина тампона);

D_ВН - внутренний диаметр трубопровода.

В качестве инертного газа в заявляемом способе может быть использован: азот (N₂), гелий (Не), аргон (Аr) и др.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1832879, МПК F 16 L 55/16, опубл. 20.03.96. Бюл. №8.

2. Руководящий документ "Инструкция по безопасному ведению сварочных работ при ремонте нефте- и продуктопроводов под давлением". РД 39-0147103-360-89. ИПТЭР, г.Уфа, 1989 г.

3. Руководящий документ "Инструкция по ликвидации аварий и повреждений на магистральных нефтепроводах". РД 39.-110.-91. ИПТЭР, г.Уфа. 1992 г. (с.51 - прототип).

4. Руководящий документ "Правила ликвидации аварий и повреждений на магистральных нефтепроводах". РД 153-39.4-114-01. ИПТЭР, г.Уфа. 2001 г.