линия для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб

Формула изобретения

Линия для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб, включающая размещенные в технологической последовательности устройства для нагревания предварительно очищенных труб и нанесения защитного покрытия, отличающаяся тем, что она снабжена парогенератором с топочным устройством и дымовым трактом, устройство для нагревания выполнено в виде двух установленных с возможностью продольного перемещения соосно трубе с зазором к ней и имеющих торцевые уплотнения обечаек, первая из которых снабжена штуцерами для подвода пара и вывода конденсата, а вторая - штуцерами для подвода и вывода дымовых газов, причем штуцер для подвода пара соединен с парогенератором, а штуцер для подвода дымовых газов - с концом дымового тракта парогенератора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности при ремонте нефте- и газопроводов.

Известно устройство для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб, включающее механизмы для многократного покрытия и сушки (см., например а.с. СССР №1790454, дата опубликования - 23.01.93, Бюл. №3). Основной недостаток данного устройства состоит в сложности, связанной с реализуемым технологическим процессом.

Наиболее близкой к настоящему изобретению является линия для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб (см., а.с. СССР №1703192, дата опубликования - 07.01.92, Бюл. №1). Одним из элементов линии по указанному изобретению является устройство для необходимого по технологии нагревания труб, выполненное в виде индуктора. Основной недостаток прототипа состоит в значительных энергетических затратах и связанной с этим низкой экономической эффективностью.

Задачей настоящего изобретения является создание линии для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб, отвечающей современным технологическим возможностям.

Технический результат состоит в повышении экономичности работы линии для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб, в упрощении аппаратурного оформления и в снижении энергетических затрат.

Указанный технический результат получают за счет того, что линия для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб, включающая размещенные в технологической последовательности устройства для нагревания предварительно очищенных труб и нанесения защитного покрытия, снабжена парогенератором с топочным устройством и дымовым трактом, устройство для нагревания выполнено в виде двух установленных с возможностью продольного перемещения соосно трубе с зазором к ней и имеющих торцевые уплотнения обечаек, первая из которых снабжена штуцерами для подвода пара и вывода конденсата, а вторая - штуцерами для подвода и вывода дымовых газов, причем штуцер для подвода пара соединен с парогенератором, а штуцер для подвода дымовых газов - с концом дымового тракта парогенератора.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Согласно прототипу для нанесения полимерного покрытия необходимо нагревание трубы до 200-250°С. В настоящее время известны технологии нанесения изоляционных покрытий из термоусаживающегося полиэтилена, требующие более мягких условий, а именно нагревания до 80-100°С. Настоящее изобретение предусмотрено, в основном, для этого случая, хотя технически вполне осуществимо при значительном повышении давления получаемого в парогенераторе пара и применении качественных торцевых уплотнений.

Повышение температуры трубы до 80-100°С может быть проведено водяным паром при атмосферном или лишь несколько повышенном давлении.

С учетом высокой теплопроводности стали можно утверждать необходимость прогрева всего тела трубы, поскольку расчет на прогревание лишь внешнего слоя металла недопустим из-за быстрого понижения температуры, связанного с переходом теплоты от внешних слоев тела трубы к внутренним. При нагревании трубы паром и прогреве всего тела трубы гарантирована стабильная температура поверхности, позволяющая строгое выполнение технологических требований.

Естественно, что при нагревании трубы паром основную теплоту, поступающую к телу трубы, составляет теплота конденсации. Неизбежным, следовательно, является появление конденсата на поверхности трубы. Основная часть конденсата в ходе работы линии стекает с поверхности трубы, причем этот процесс ускоряется наличием торцевых уплотнений, перемещающихся по трубе. В итоге на трубе может сохраниться лишь тонкий слой, требующий, тем не менее, полного удаления, поскольку защитное покрытие наносят на сухую поверхность.

Проведенные расчеты и последующие эксперименты показывают, что теплоты дымовых газов, полученных в парогенераторе, не хватает для удаления оставшейся на трубе влаги. Более того, полное использование теплоты дымовых газов нерационально из-за необходимости изготавливать вторую обечайку весьма большой длины. Главное же состоит в том, что процесс теплоотдачи от дымовых газов проходит несопоставимо медленнее по сравнению с переходом теплоты от тела трубы к пленке конденсата. Следовательно, основная теплота, потребная для удаления конденсата, поступает из тела трубы, что связано со снижением ее температуры. Таким образом, если при нагревании паром при давлении 1 атм возможно прогреть все тело трубы практически до 100°С, то после удаления пленки конденсата температура, например, трассовой трубы диаметром 1 м снижается до 85-90°С, но соответствует требуемой. Если необходима более высокая температура трубы, то может быть использован пар с более высокими параметрами.

При реализации настоящего изобретения водяной пар может быть получен в парогенераторе с топочным устройством, использующим природный газ, что несопоставимо дешевле электрической энергии, потребной для работы индуктора. Если применен парогенератор с выходом пара повышенных параметров, необходима установка дроссельного устройства и аппарата для насыщения пара со снижением его температуры. Парогенератор может быть сформирован и другим образом. Возможно и целесообразно применение жаротрубно-водогрейного котла с получением воды с температурой 115-120°С (или более высокой). Далее необходим дросселирующий орган и аппарат для отделения пара от охлажденной воды (например, до 100°С при снижении давления горячей воды до атмосферного давления).

Схематично линия для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб представлена на чертеже.

Линия для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб включает в себя устройство для нанесения покрытия 1 и устройство для нагревания трубы. Устройство для нагревания трубы выполнено из двух обечаек 2 и 3. Обе обечайки имеют торцевые уплотнения 4 и установлены с возможностью продольного перемещения и с зазором к трубе 5. Первая обечайка 2 снабжена штуцером 6 для подвода пара и штуцером 7 для вывода конденсата. Вторая обечайка 3 снабжена штуцерами 8 и 9 для подвода и вывода дымовых газов. В линию введен парогенератор 10 с топочным устройством 11 и дымовым трактом 12 (на чертеже обозначен конец дымового тракта). Штуцер 8 второй обечайки 3 соединен с концом дымового тракта 12. Штуцер 6 первой обечайки 2 соединен с парогенератором 10, т.е. собственно с выходом пара из парогенератора.

Линия для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб работает следующим образом.

Как было указано ранее, настоящее изобретение, в основном, применимо при ремонте нефте- и газопроводов непосредственно в условиях трассы. Газопровод на протяжении сотен и тысяч метров поднимают из грунта и проводят тщательную очистку от старой изоляции (применяют для этого совершенно различные технологические приемы, из которых наиболее современным и производительным считают струйную водяную очистку с использованием воды, находящейся под давлением 600-1500 кг/см²). Далее наносят защитное покрытие после предварительного нагревания трубы.

Для нанесения покрытия собственно линия, выполняющая данный процесс, движется вдоль трубы (направление движения линии показано на чертеже).

При использовании настоящего изобретения в топочное устройство 11 парогенератора 10 подают природный газ и воду в количестве, необходимом для образования пара. На защищаемую трубу надевают две обечайки 2 и 3 (безусловно, возможный вариант состоит в использовании одной обечайки с ее разделением на две камеры, что, по сути, равноценно использованию двух обечаек; именно по этой причине в настоящем описании предусмотрен вариант, опирающийся на размещение на трубе на трубе двух обечаек). Парогенератор 10 соединен паровой линией с первой обечайкой 2, и пар поступает в нее через штуцер 6. Нагревание трубы 5 проходит за счет конденсации пара. Конденсат удаляют из обечайки 2 через штуцер 7 (наиболее правильно снабдить штуцер 7 гидравлическим затвором). Далее на нагретый участок трубы 5 наезжает обечайка 3. Через штуцер 8 обечайки 3 в нее поступает дымовой газ из дымового тракта 12. Учитывая малую длину обечайки 3, дымовой газ лишь частично тратит свою теплоту на испарение пленки конденсата на трубе 5. Испарение в основном происходит за счет собственно теплоты трубы 5. Однако дымовой газ играет роль транспортирующего агента для удаление пара из обечайки 3. Дымовой газ удаляется из обечайки 3 через штуцер 9. Далее на осушенную трубу 5 наезжает устройство для нанесения собственно изоляционного покрытия 1. Для предотвращения потерь пара и исключения задымления рабочего места служат торцевые уплотнения 4.

Использование настоящего изобретения позволяет в значительной мере повысить экономичность работы линии для нанесения защитного покрытия на наружную поверхность труб. Применено весьма простое оборудование. При возможном применении индукторов в условиях трассы становится неизбежным введение в состав линии электрогенератора, т.е. также неизбежны траты природного газа, но уже для работы дорогого и квалифицированного оборудования (двигатель внутреннего сгорания, работающий на газовом топливе, электрогенератор, индуктор со сложной системой управления и т.д.).

При работе в стационарных условиях с применением индукторов используется весьма дорогая электрическая энергия, либо вновь должна быть применена система получения электрической энергии при потреблении газа.

Таким образом, при реализации изобретения снижаются как капитальные, так и эксплуатационные затраты.