способ аварийной герметизации повреждений в контейнерах с экологически опасными материалами

Формула изобретения

1. Способ аварийной герметизации повреждений в контейнерах с экологически опасными материалами, заключающийся в приготовлении герметизирующей композиции, введении ее в места повреждений, и выдержке ее на воздухе до окончательного отверждения, отличающийся тем, что перед введением герметизирующей композиции в места повреждений в окружающей их зоне дополнительно формируют локальные объемы посредством устройства, содержащего ограничительный элемент, выполненный составным из жесткого и гибкого ограничительных элементов, причем в качестве жесткого ограничительного элемента используют цилиндрическое кольцо, охватывающее контейнер по образующей в случае расположения повреждений на боковой поверхности контейнера, в котором выполнены сквозные отверстия для заливки герметизирующей композиции и вывода воздуха с возможностью их перекрытия, и/или цилиндрическое кольцо, дополнительно снабженное соединенным с ним днищем с образованием детали в виде полого стакана, которая охватывает контейнер с торцов с возможностью полного перекрытия всех поврежденных участков в случае расположения повреждений на торцах контейнера, при этом цилиндрическое кольцо устанавливают над зоной повреждения с зазором относительно контейнера посредством фиксирующих элементов, а зазор перекрывают гибкими ограничительными элементами по наружным краям цилиндрического кольца, герметично соединенным с одной стороны с цилиндрическим кольцом, а с другой - с боковой поверхностью контейнера с образованием герметичной полости с последующим введением в образованную полость и места повреждений герметизирующей композиции.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве герметизирующей композиции используют вспенивающуюся композицию холодного отверждения на основе смеси олигомеров простых полиэфиров и изоцианатов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в используемом в способе устройстве для формирования локальных объемов цилиндрическое кольцо, охватывающее контейнер по образующей, выполнено разъемным.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в используемом в способе устройстве гибкие ограничительные элементы обжимают с помощью хомутов.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области химической обработки элементов конструкций с использованием полимерных материалов, в частности к способам герметизации повреждений, возникающих в контейнерах с экологически опасными материалами или средами, и могут быть использованы для ремонта поврежденного оборудования.

Актуальность решаемой проблемы основана на недопустимости ситуаций, при которых возможны утечки материалов, характеризующихся высокой степенью экологической опасности в результате локальных повреждений емкостей (цистерн, контейнеров), в которых эти материалы хранятся или транспортируются.

Известен способ ремонта повреждений (заявка Японии 49-31029, МКИ С 09 К 3/10), заключающийся в приготовлении полимерной герметизирующей композиции, введении этой композиции в место повреждения с последующим вспениванием и отверждением, при этом полиуретановый предполимер, входящий в состав герметизирующей композиции, содержит наполнитель, характеризующийся влажностью менее 0,1 процента. Процесс отверждения и вспенивания осуществляют за счет влаги воздуха или влаги, имеющейся в объеме повреждения.

К недостаткам данного способа относится проблематичность осуществления единовременной и полноценной герметизации в повреждениях значительного объема без использования вспомогательных устройств и высокая продолжительность процесса отверждения.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ герметизации повреждений в контейнерах (СССР 1823479, МКИ С 09 К 3/12, опуб. БИ 10 от 10.04.96), включающий предварительное приготовление герметизирующей композиции, введение ее под избыточным давлением в место повреждения и выдержку на воздухе до окончательного отверждения при температуре 20-120^oС в течение 0,5-48 час.

Недостатком прототипа является высокая продолжительность процесса отверждения, проблематичность использования герметизирующей композиции, предложенной в способе, в условиях экологически опасных материалов, необходимость использования специального оборудования для принудительного заполнения полости повреждения герметизирующей композицией. Кроме того, в случае значительных повреждений возникает проблема дополнительного закрепления герметизирующей композиции в пространстве повреждения.

Задача, решаемая изобретением, состоит в разработке способа с использованием устройства для надежной герметизации повреждений контейнера, содержащего экологически опасные материалы, с возможностью последующей транспортировки и разборки контейнера.

Новый технический результат, достигаемый при реализации способа, заключается в повышении экологической безопасности и повышении надежности герметизации повреждений контейнеров с экологически опасными материалами, а также экономии сырья за счет локализации зоны герметизации с обеспечением возможности последующей транспортировки и разборки контейнера.

Дополнительный технический результат заключается также в обеспечении возможности простоты разборки используемого в способе устройства за счет выполнения цилиндрического кольца разъемным.

Дополнительный технический результат заключается в обеспечении оперативности герметизации, повышении экономии материала, простоты последующей разборки, устранения возможности несанкционированного химического взаимодействия с транспортируемыми материалами.

Дополнительный технический результат в предлагаемом способе заключается в повышении надежности герметизации зазора между цилиндрическим кольцом и корпусом.

Указанные выше новые технический результат и задача обеспечены тем, что в известном способе аварийной герметизации повреждений в контейнерах с экологически опасными материалами, заключающемся в приготовлении герметизирующей композиции, введении ее в места повреждений и выдержке на воздухе до окончательного отверждения, в соответствии с предлагаемым способом перед введением герметизирующей композиции в места повреждений в окружающей их зоне дополнительно формируют локальные объемы посредством устройства, содержащего ограничительный элемент, выполненный составным из жесткого и гибкого ограничительных элементов, причем в качестве жесткого ограничительного элемента используют цилиндрическое кольцо, охватывающее контейнер по образующей в случае расположения повреждений на боковой поверхности контейнера, в котором выполнены сквозные отверстия для заливки герметизирующей композиции и вывода воздуха с возможностью их перекрытия, и/или цилиндрическое кольцо, дополнительно снабженное соединенным с ним днищем с образованием деталей в виде полого стакана, которое охватывает контейнер с торцов с возможностью полного перекрытия всех поврежденных участков в случае расположения повреждения на торцах контейнеров, при этом цилиндрическое кольцо устанавливают над зоной повреждения с зазором относительно контейнера посредством фиксирующих элементов, а зазор перекрывают гибкими ограничительными элементами по наружным краям цилиндрического кольца, герметично соединенными с одной стороны с цилиндрическим кольцом, а с другой - с боковой поверхностью контейнера с образованием герметичной полости с последующим введением в образованную полость и места повреждений герметизирующей композиции.

Кроме того, в предлагаемом способе в качестве герметизирующей композиции используют вспенивающуюся композицию холодного отверждения на основе смеси олигомеров простых полиэфиров и изоцианатов.

Кроме того, в используемом в предлагаемом способе устройстве для формирования локальных объемов цилиндрическое кольцо, охватывающее контейнер по образующей, выполнено разъемным.

Кроме того, в используемом в предлагаемом способе устройстве гибкие ограничительные элементы обжимают с помощью хомутов.

Предлагаемый способ поясняется следующим образом.

При образовании повреждений в контейнерах с экологически опасными материалами возникает необходимость в их экстренной герметизации, достаточной для безопасной транспортировки контейнера к месту захоронения или утилизации содержащихся в нем экологически опасных материалов. Возможность герметизации как незначительных трещин, так и сквозных и множественных пробоин может быть обеспечена прямой заливкой самоотверждающимися композициями в полость повреждения. Однако проблематично значительные объемы повреждений герметизировать без поддерживающих элементов. Для этого предлагается над зоной повреждения предварительно сформировать локальные объемы, что позволило бы точно ввести композицию в полость повреждений и зафиксировать ее, а также достаточно герметично закрепить ее по границам повреждений, настолько, что последующая транспортировка не нарушила бы герметичность конструкции. Формирование указанных локальных объемов в данном способе предусматривается осуществить с использованием вспомогательного устройства, содержащего ограничивающие элементы, которые закрепляются вокруг поврежденной зоны с помощью фиксирующих элементов.

Используемое в предлагаемом способе устройство предназначено для устранения повреждений, вызывающих аварийную ситуацию, характеризующуюся опасностью выхода экологически опасных материалов из контейнера в окружающую среду. Наличие в составе конструкции цилиндрического кольца, охватывающего контейнер по боковой поверхности, обеспечивает формирование замкнутой полости вокруг зоны повреждения.

Необходимо отметить, что виды повреждений, устраняемые используемым в предлагаемом способе устройством, варьируются в диапазоне от трещин незначительного размера до сквозных пробоин, оставляющих опорную поверхность контейнера с площадью, достаточной для закрепления цилиндрического кольца.

Цилиндрическое кольцо закрепляют над поврежденной зоной посредством фиксирующих элементов, опирающихся на неповрежденную зону боковой поверхности контейнера. Для обеспечения надежного заполнения всего объема поврежденной полости цилиндрическое кольцо размещают с зазором относительно повреждения, что обеспечивается центрированием посредством фиксирующих элементов. Определение величины зазора производится в каждом конкретном случае с учетом физических характеристик герметизирующей композиции (вязкости, текучести, температуры окружающей среды). В качестве элементов фиксации могут быть использованы любые резьбовые детали (болты, винты и т.п.), ввинчиваемые в сквозные отверстия цилиндрического кольца и опирающиеся на наружную неповрежденную зону боковой поверхности контейнера. Такой вид предлагаемое устройство имеет в случае расположения повреждений на боковой поверхности контейнера.

В случае расположения повреждений на торцах контейнера и примыкающих к ним зоне боковой поверхности контейнера цилиндрическое кольцо снабжено дополнительно герметично соединенным с ним сплошным металлическим днищем. Цилиндрическое кольцо в этом случае также закреплено на боковой поверхности контейнера посредством фиксирующих элементов. В этом случае ограничительный полый элемент в виде стакана устанавливается с зазором относительно торцевой поверхности и повреждений. И в первом, и во втором случае для образования замкнутой полости вокруг поврежденной зоны в используемом устройстве предусмотрено наличие гибких ограничительных элементов, которые выполнены из резины или тканей, препятствующих вытеканию герметизирующей композиции. Это максимально отвечает условию получения герметичного соединения с контейнером и с жестким ограничительным элементом. Гибкий элемент закрепляется на корпусе и на цилиндрическом кольце посредством хомутов или любым другим стяжным элементом.

В цилиндрическом кольце предусмотрены сквозные отверстия для ввода герметизирующей композиции и выхода вытесняемого ею воздуха.

В тех случаях, когда контакт содержимого контейнера с герметизирующей композицией недопустим по соображениям возможности несанкционированного химического взаимодействия, в используемом устройстве дополнительно установлены гибкие ограничительные элементы, накладываемые на поврежденную зону и закрепляемые герметично на поверхности контейнера.

После установки используемого устройства готовят герметизирующую композицию с учетом типа содержащихся в контейнере экологически опасных материалов и объема повреждений.

Наиболее оптимальным образом решается проблема полноценного заполнения объема повреждения с использованием вспенивающейся композиции холодного отверждения, поскольку при отверждении происходит значительное увеличение объема при сохранении достаточных прочностных свойств, выдерживающих транспортные перегрузки, за счет избыточного давления, возникающего на фоне повышенных температур, развивающихся при вспенивании. Оперативность такой герметизации может быть достигнута с использованием олигомеров простых полиэфиров и полиизоцианата, так как именно такие композиции отверждаются без подогрева, обладают вязкостью, достаточной для заполнения узких зазоров и сравнительно низкой токсичностью. В связи с непродолжительной жизнеспособностью подобных композиций заливку их в поврежденную полость необходимо производить сразу после окончательного смешения компонентов. Использование таких композиций ввиду специфической структуры обеспечивает одновременно и достаточную герметизацию повреждения и простоту последующей разборки.

На чертеже изображено используемое в предлагаемом способе устройство для герметизации повреждений А, расположенных на боковой поверхности контейнера 1, и повреждений Б, расположенных на торцевой части контейнера 1. Цилиндрическое кольцо 2 установлено с зазором над повреждением А и закреплено на корпусе контейнера 1 с помощью фиксирующих элементов 3. Зазоры между контейнером и цилиндрическим кольцом загерметизированы гибкими манжетами 4. Манжеты 4 закреплены на контейнере и кольце при помощи хомутов 5. Над повреждением Б установлено цилиндрическое кольцо 2, соединенное днищем 6 с образованием полого стакана, закрепленного с помощью фиксирующих элементов 3. Зазор между контейнером и стаканом герметизирован гибкой манжетой 4, закрепленной хомутами 5. В цилиндрическом кольце 2 выполнены сквозные отверстия, перекрываемые крышками 7. Гибкая манжета 8 может быть размещена непосредственно на повреждении А на корпусе контейнера 1.

К другим преимуществам способа относится экономия герметизирующей композиции.

К другим технико-экономическим преимуществам способа относятся уменьшение продолжительности процесса ликвидации аварийной ситуации и обеспечение возможности транспортировки без привлечения поддерживающих контейнер специальных приспособлений за счет наличия в используемом устройстве ограничительного кольца, функционирующего и как элемент опоры контейнера.

Возможность промышленной реализации способа подтверждается следующим примером конкретной реализации.

Пример 1.

При реализации способа в лабораторных условиях выбран макет 1, имитирующий поврежденный контейнер с радиоактивным веществом, представляющий собой металлический цилиндр длиной 50 см и диаметром 20 см. На макете имитируются повреждения в виде отверстий диаметром 15 мм на боковой и торцевой поверхностях макета. Над поврежденной зоной макета 1 устанавливается разъемное металлическое цилиндрическое кольцо 2, состоящее из двух полуколец с возможностью полного перекрытия поврежденной зоны макета контейнера. В цилиндрическом кольце имеются отверстия с резьбой, в которые завинчиваются фиксирующие элементы - винты 3, с помощью которых цилиндрическое кольцо устанавливается над местом повреждения с образованием герметизирующей полости, обеспечивая равномерный зазор между стенками макета 1 и цилиндрическим кольцом 2. Зазор между цилиндрическим кольцом 2 и макетом 1 герметично перекрыт гибкими манжетами 4, выполненными из резины марки ИРП-158. Герметичность соединения гибких манжет 4 с цилиндрическим кольцом 2 и с макетом 1 обеспечивается с помощью специальных хомутов 5. В цилиндрическом кольце 2 просверлены отверстия для введения герметизирующей композиции и вывода воздуха, а возможность их перекрытия обеспечена применением специальных крышек 7, изготовленных из металлической проволоки.

В случае, когда необходимо исключить контакт между герметизирующей композицией и содержимым контейнера, на поврежденную поверхность контейнера, перед установкой на нее кольца 2, накладывается манжета 8, края которой герметизируются хомутами 5.

Для аварийной герметизации повреждений на торцах и прилегающих к ним участках боковой поверхности контейнера к цилиндрическому кольцу 2 прикрепляется сплошное днище 6. Кольцо 2 и днище 6 образуют стакан, который при помощи фиксирующих винтов 3 закрепляется на поверхности макета 1. Зазор между поверхностью стакана и поверхностью макета герметизируется посредством манжеты 4 и хомутов 5.

После сборки конструкции готовится вспенивающаяся герметизирующая композиция на основе олигомеров простых полиэфиров и изоцианатов. В условиях данного примера используется композиция следующего состава (мас.ч.):

простой полиэфир марки Лапрол 805 - 95

полиэфир марки Лапрамол 294 - 5

пенорегулятор кремнийорганический КЭП-2 - 0,5

полиизоцианат марки Б - 130

Предварительно готовится смесь простых полиэфиров и поверхностно-активного вещества. Смешение компонентов проводится вручную в течение 2 минут при нормальных условиях.

К смеси простых полиэфиров и поверхностно-активного вещества добавляется полиизоцианат и композиция перемешивается вручную в течение 20 секунд.

Сразу же после смешения композиция вводится в герметизирующую полость и отверждается в течение 5-10 минут при нормальных условиях.

Используемое в предлагаемом способе устройство может быть смонтировано на поврежденном контейнере на месте аварии, в том числе, и в полевых условиях. После заливки в полость устройства герметизирующей композиции и ее отверждения, поврежденный контейнер может быть перевезен к месту захоронения или утилизации содержащихся в нем материалов, при этом наружные поверхности кольца 2 могут выполнять функцию опорных поверхностей при транспортировке контейнера.

Если для захоронения или утилизации материалов, содержащихся в поврежденном и загерметизированным предлагаемым способом контейнере, их необходимо извлечь из контейнера, то предлагаемое устройство может быть легко разобрано. Для этого необходимо снять хомуты 5, разрезать и удалить манжеты 4, разобрать соединение днища 6 с кольцом 2 и снять днище 6 с контейнера 1, разобрать соединение полуколец между собой и снять их с контейнера, после чего удалить с поверхности контейнера герметизирующую композицию.

Таким образом, практическая реализация предлагаемого способа подтвердила возможность достижения нового технического результата: повышение экологической безопасности, повышение надежности и оперативности герметизации повреждений контейнеров с экологически опасными материалами, экономия сырья за счет локализации зоны герметизации с обеспечением возможности последующей транспортировки и разборки контейнера, обеспечение возможности простоты разборки используемого в способе устройства за счет выполнения цилиндрического кольца разъемным, устранение возможности несанкционированного химического взаимодействия герметизирующей жидкости с транспортируемыми материалами.