способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода и устройства для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ покрытия внутренней поверхности трубопровода, предусматривающий очистку его от коррозии и нанесение защитного слоя проталкиванием через его полость размещенной между эластичными разделителями защитной композиции, отличающийся тем, что зачистка осуществляется одновременно с промывкой трубопровода проталкиванием через его полость размещенной между разделителями воды; после очистки проводится купирование свищей проталкиванием между эластичными разделителями песчано-цементной защитной композиции необходимой вязкости, а нанесение защитного слоя необходимой толщины осуществляется шпатлеванием при проталкивании песчано-цементной защитной композиции, размещенной между эластичным разделителем и шпатель-снарядом.

2. Разделительное устройство для осуществления способа по п.1, содержащее эластичный конус, отличающееся тем, что представляет собой гибкую конструкцию из трех эластичных конусов с диаметром основания, равным диаметру трубы, и толщиной стенок, равной 1/10 диаметра трубы, последовательно установленных на гибкой оси, например тросе, на расстоянии, равном 3/4 диаметра трубы, между ними размещены эластичные шайбы толщиной 10 мм и диаметром 1/4 и 1/8 диаметра трубы, в вершине каждого конуса, имеющего угол 60, вварены втулки, наружный диаметр которых равен 1/4 диаметра трубы, а внутреннее отверстие - диаметру стяжного болта, стягивание осуществляется с помощью гаек, при этом усилие стягивания обеспечивает возможность изгиба устройства под углом до 90.

3. Устройство для зачистки трубопровода при осуществлении способа по п.1, содержащее эластичный конус, отличающееся тем, что содержит гибкую конструкцию из трех эластичных конусов с диаметром основания, равным диаметру трубы, и толщиной стенок, равной 1/10 диаметра трубы, последовательно установленных на гибкой оси, например на тросе, на расстоянии, равном 3/4 диаметра трубы, между ними размещены эластичные шайбы толщиной 10 мм и диаметром 1/4 и 1/8 диаметра трубы, в вершине каждого конуса, имеющего угол 60, вварены втулки, наружный диаметр которых равен 1/4 диаметра трубы, внутреннее отверстие - диаметру стяжного болта, стягивание осуществляется с помощью гаек, при этом усилие стягивания обеспечивает возможность изгиба устройства под углом до 90, на внешней поверхности конусов закрепляются металлические пластины, выступающие за край основания конуса на 1,5-2 мм.

4. Устройство для нанесения защитного слоя на внутреннюю поверхность трубопровода при осуществлении способа по п.1, содержащее эластичный конус, отличающееся тем, что содержит гибкую конструкцию из трех эластичных конусов, последовательно установленных на гибкой оси, например тросе, на расстоянии, равном 3/4 диаметра трубы, между ними размещены эластичные шайбы толщиной 10 мм и диаметром 1/4 и 1/8 диаметра трубы, в вершине каждого конуса, имеющего угол 60, вварены втулки, наружный диаметр которых равен 1/4 диаметра трубы, а внутреннее отверстие - диаметру стяжного болта, стягивание осуществляется с помощью гаек, при этом усилие стягивания обеспечивает возможность изгиба устройства под углом до 90, диаметр основания первого конуса на 35 мм меньше диаметра трубы, второго - на 20 мм меньше диаметра трубы, третьего - на 12 мм, при этом толщина стенок конусов равна: первого 1/7 диаметра трубы, второго - 1/10 диаметра трубы, третьего - 1/13 диаметра трубы, к третьему конусу с внутренней стороны крепятся шпатель-конус, конус-прокладка и прижимной конус, причем первые два изготавливаются из плотной прорезиненной ткани, а прижимной конус - из листового металла толщиной 2-5 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и ремонту трубопроводов и может быть использовано для внутреннего его покрытия защитным составом при строительстве и восстановлении трубопроводов бестраншейным методом.

Известны различные способы ремонта (восстановления) подземных трубопроводов, наиболее предпочтительным из которых является дешевый бестраншейный, например протяжка пластмассовых труб без разрушения существующего трубопровода или цементно-песчаное покрытие внутренней поверхности восстанавливаемого трубопровода. (А. Шевченко. Большая стройка. №43, 1-7 ноября 1999 г.)

Наиболее распространен и давно известен способ покрытия внутренней поверхности трубопровода песчано-цементной смесью.

Известны способы нанесения цементно-песчаных покрытий на внутреннюю поверхность трубопровода методом центробежного набрызга при котором на предварительно очищенную от продуктов коррозии и зарастания внутреннюю поверхность трубопровода наносится цементно-песчаное покрытие толщиной 3-12 мм с помощью облицовочного устройства, имеющего вращающуюся головку, попадая в которую смесь набрызгивается на внутреннюю стенку трубопровода. (Патент РФ №2037082).

Для осуществления этого способа устройство помещается внутрь трубы, для чего заранее отрывают котлован и подготавливают проем в стенке трубы, специальная лебедка протягивает устройство с помощью троса.

Недостатком этого способа является неравномерность покрытия как по сечению, так и по длине обрабатываемого трубопровода, неспособность облицовочных устройств такого типа наносить покрытия на закруглениях (отводах), относительно малая протяженность обрабатываемого участка в одном технологическом цикле. Громоздкость применяемых устройств.

Наиболее близким к предлагаемому является способ нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, заключающийся в проталкивании через его полость размещенной между эластичными разделителями защитной композиции (Патент РФ №2059145).

Аналогичный способ применяется специалистами Сибирского НИИ гидротехники и мелиорации и НПП “ИзоТор”. Он состоит в том, что через трубопровод пропускают устройство, включающее два тора разделителя и защитный состав, заполненный между ними по всему сечению трубы. Перемещение устройства осуществляется за счет создания разности давления воздуха в трубопроводе, при этом торы разделители перекрывают трубу в поперечном сечении и перекатываются внутри трубопровода без трения скольжения. Защитный состав, заключенный между торами-разделителями, сначала смачивает участок трубы по всему периметру, а затем след из защитного состава, оставляемый на внутренней поверхности трубопровода после прохождения устройства, будет являться изолирующим покрытием. (“Строительная газета". №37, 11.09.98).

Недостатком такого способа является то, что он не может быть применен на достаточно протяженных участках трубопроводов, при использовании составов повышенной вязкости, таких, например, как песчано-цементные. Кроме того, затруднено регулирование толщины и равномерности слоя, наносимого этим способом, т.к. торы имеют большую площадь соприкосновения со стенками трубопровода и не всегда равномерно перекатываются.

Основной задачей на решение которой направлены способ и устройства для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода является повышение качества покрытия при упрощении способа и увеличение протяженности обрабатываемого участка в одном технологическом цикле.

Технический результат достигается за счет равномерного нанесения защитного покрытия внутренней поверхности трубопровода на участках любой конфигурации, длины и глубины укладки с помощью устройств специальной конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что при нанесении защитного покрытия используется метод проталкивания защитного состава между двумя эластичными разделителями, а в качестве эластичных разделителей на разных этапах выполнения работ используются “зачистной снаряд”, “пробковый снаряд” и “шпатель-снаряд”, гибкая конструкция которых позволяет с одинаковым результатом наносить покрытия заданной толщины из любого защитного состава как на прямых участках, так и на отводах трубопровода любой сложности, диаметра, глубины укладки и протяженности.

Предлагаемый нами способ осуществляется по следующей технологии: после телеметрического осмотра трубопровода осуществляется его очистка и промывка, для чего в пусковое устройство последовательно устанавливают в качестве разделителей “зачистной снаряд” и “пробковый снаряд”, а между ними под давлением закачивается вода в объеме, обеспечивающем прохождение всей системы зачищаемого участка. Система прогоняется сжатым воздухом. В зависимости от состояния трубопровода очистка может выполняться в несколько этапов.

На следующем этапе обработки трубопровода купируются свищевые отверстия. В этом случае в пусковое устройство устанавливаются два эластичных разделителя (“пробковых снаряда”), между которыми закачивают песчано-цементный раствор при следующем соотношении компонентов: песок 30%, цемент 35%, вода 35% (при влажности песка 5-7%). Система прогоняется сжатым воздухом. При этом песчано-цементный раствор, попадая в свищевые отверстий, продавливается и купирует их.

Заканчивается технологический цикл “шпатлеванием” внутренней поверхности трубы. Для этого в пусковое устройство вставляют в качестве разделителей, последовательно эластичный разделитель (“пробковый снаряд”) и “шпатель-снаряд” между которыми закачивается песчано-цементный раствор при следующем соотношении компонентов: песок 35%, цемент 40%, вода 25% (при влажности песка 5-7%). Система прогоняется сжатым воздухом. Пробковый снаряд удерживает раствор, а “шпатель-снаряд” специальной конструкции, совершающий вибрационные колебания при скорости продвижения 3-10 м/с, равномерно намазывает его на стенки трубопровода во время движения системы в трубопроводе. Особенности его конструкции позволяют наносить равномерный слой не только на прямых участках, но и на отводах.

Данный способ осуществляется комплектом устройств, содержащим зачистное устройство, устройство для нанесения защитного слоя, агрегат для приготовления и подачи раствора, эластичные разделители, пневмоустановку (компрессор и накопительная емкость), пусковую и приемную камеры.

В этом стандартном комплекте устройств новую конструкцию представляют собой зачистное устройство (зачистной снаряд), устройство для нанесения защитного слоя (шпатель-снаряд) и эластичные разделители (пробковые снаряды). Прототипом всех этих устройств может быть принят заглаживающий конус, применяемый при разравнивании песчано-цементного покрытия, наносимого набрызгом (Большая стройка. №43, 1-7 ноября 1999).

Отличает эти устройства от заглаживающего конуса то, что они представляют собой конструкцию из трех цельнолитых эластичных конусов, установленных на эластичной оси, например, тросе с возможностью поворота на 90.

На фиг.1 представлено разделительное устройство “пробковый снаряд”, имеющее три эластичных конуса 1, (диаметр основания которых равен диаметру трубы), последовательно установленных на тросе 2 на расстоянии, равном 3/4 от диаметра обрабатываемой трубы, между конусами размещены эластичные шайбы 3 и 4 толщиной 10 мм и диаметром 1/4 и 1/8 от диаметра тубы, в вершине каждого конуса вварены втулки 5, наружный диаметр которых равен 1/4 от диаметра трубы, а внутреннее отверстие - диаметру стяжного болта 6, стягивание осуществляется с помощью гаек 7. Усилие стягивания обеспечивает изгиб устройства под углом 90 при приложении силы, равной весу данного устройства. Внутренний угол конусов равен 60, толщина стенок равна 1/10 диаметра обрабатываемой трубы.

Во время движения системы “пробковые снаряды” выполняют функцию эластичных разделителей и используются на разных этапах обработки в паре, или с зачистым устройством, или с устройством для нанесения покрытия, или с таким же пробковым снарядом. Благодаря описанной конструкции они плотно прилегают к стенке трубы, удерживая закачанный между ними состав для промывки трубопровода, для купирования отверстий на внутренней поверхности трубы или для нанесения любого вязкого состава на внутреннюю поверхность. Эластичная ось, определенное расстояние между конусами, заполненное эластичными шайбами, обеспечивает проход в трубах любой конфигурации и на отводах даже под прямым углом.

На фиг.2 представлено устройство “зачистной снаряд”, также имеющее три эластичных конуса 1 (диаметр основания которых равен диаметру трубы), последовательно установленных на эластичной оси, например тросе на расстоянии, равном 3/4 от диаметра обрабатываемой трубы, между конусами размещены эластичные шайбы, в вершине каждого конуса вварены втулки, наружный диаметр которых равен 1/4 от диаметра трубы, а внутреннее отверстие - диаметру стяжного винта, стягивание осуществляется с помощью гаек. Усилие стягивания обеспечивает изгиб устройства под углом 90 при приложении силы, равной весу данного устройства. Внутренний угол конусов равен 60, толщина стенок равна 1/10 диаметра обрабатываемой трубы (см. фиг.1). Отличает “зачистной снаряд” от “пробкового снаряда” то, что на внешней поверхности конусов закрепляются металлические пластины 8, например, с помощью заклепок 9, выступающие за край основания конуса на 1,5-2 миллиметра.

Во время движения системы выступающие металлические пластины очищают внутреннюю поверхность.

На фиг.3 представлено устройство “шпатель-снаряд”, основой которого являются все те же три эластичных конуса 1, установленных на гибкой оси, например тросе 2, на расстоянии 3/4 от диаметра обрабатываемой трубы, но в этом устройстве в отличие от первых двух диаметры основания конусов разные, меньше диаметра трубы на 35 мм (первый), на 20 мм (второй) и на 12 мм (третий). Толщина стенок конусов при этом равна: первого 1/7 от диаметра трубы, второго 1/10 от диаметра трубы и третьего 1/13 от диаметра трубы. Между конусами размещены эластичные шайбы 3 и 4 толщиной 10 мм и диаметром 1/4 и 1/8 от диаметра тубы, в вершине каждого конуса вварены втулки 5, наружный диаметр которых равен 1/4 от диаметра трубы, а внутреннее отверстие - диаметру стяжного болта 6, на втулках могут быть ребра жесткости 10, стягивание осуществляется с помощью гаек 7. Усилие стягивания обеспечивает изгиб устройства под углом 90 при приложении силы, равной весу данного устройства. Внутренний угол конусов равен 60. К третьему конусу с внутренней стороны крепятся шпатель-конус 11, конус-прокладка 12 и прижимной конус 13. При этом диаметр основания шпатель-конуса равен диаметру трубы а толщина его стенки 5-6 мм, диаметр основания конуса-прокладки и толщина его стенки изменяется в зависимости от толщины наносимого слоя. Шпатель-конус и конус-прокладка изготовляются из плотной прорезиненной ткани (например транспортерной ленты), а прижимной конус с диаметром основания, равном 1/2 диаметра трубы, - из листового металла толщиной 2-5 мм.

При движении системы под действием сжатого воздуха со скоростью 3-10 м/с шпатель-снаряд благодаря такой конструкции начинает совершать вибрационные колебательные движения, что позволяет ему намазывать равномерным слоем защитную композицию на внутренней поверхности трубопровода любой конфигурации.

Доказательством осуществимости способа с достижением ожидаемого результата могут служить опытные работы по ремонту стального трубопровода диаметром 219 и 325 мм системы спецпожаротушения завода Ставролен (г.Буденновск Ставропольского края). На участке в 1400 м имелись многочисленные закругления-отводы. Нанесение песчано-цементного покрытия толщиной 6 мм на внутреннюю его поверхность с помощью предлагаемых нами способа и устройств полностью восстановило технико-эксплуатационные характеристики этого трубопровода.

Произведен ремонт участка трубопровода водоснабжения протяженностью 500 м, диаметром 325 мм г. Кисловодска. Трубопровод имел множество свищевых отверстий. Гидравлические и гидродинамические испытания показали надежность нанесенного ремонтного покрытия.