полимерная муфта для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами и способ ее установки

Формула изобретения

1. Полимерная муфта для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами, состоящая из нескольких слоев стеклоленты, соединенных друг с другом клеевым слоем, и охватывающая трубопровод по окружности, отличающаяся тем, что муфта выполнена из двух отдельных, предварительно отформованных половин, снабженных по концам входящими друг в друга петлевыми блоками, зафиксированными между собой закладными осями, ориентированными параллельно оси трубопровода.

2. Способ установки полимерной муфты на дефектном участке, включающий подготовку наружной поверхности трубы, нанесение на нее клеевой грунтовки и закрепление муфты, отличающийся тем, что обе половины полимерной муфты устанавливают на трубу с локальными коррозионными дефектами в нагретом состоянии, обеспечивают совпадение осей отверстий петлевых блоков соединяемых половин, после чего петлевые блоки фиксируют закладными осями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для ремонта труб магистральных трубопроводов, имеющих несквозные коррозионные повреждения на наружной поверхности.

Известна стальная ремонтная конструкция в виде двух частей, соединение которых для обеспечения необходимого обжатия трубы осуществляют с помощью крепежных резьбовых деталей (Ермаков А.А. и др. Ремонт дефектов труб с использованием бандажа. /Газовая промышленность. - 1989. - 8. - с. 58-68). Недостатком стальных ремонтных конструкций является большой вес, требующий использования грузоподъемной техники, и необходимость создания антикоррозионной защиты самой конструкции. Кроме того, применение крепежных резьбовых деталей усложняет процесс сборки, проводимой в трассовых условиях.

Известна композитная муфта, взятая нами в качестве прототипа, состоящая из нескольких витков полимерной ленты, свернутой спирально вокруг трубы, с клеевым слоем между витками и поверхностью трубы (ВСН 39-1.10-001-99. Инструкция по ремонту дефектных труб магистральных газопроводов полимерными композитными материалами. - М.: ПО Спецнефтегаз, ВНИИГАЗ, ИРЦ Газпром, 2000. - 15 с.).

Недостатком этой муфты является низкий уровень обжатия трубы и незначительное повышение несущей способности дефектной трубы.

Известен способ нанесения полимерной композиционной муфты, взятый нами в качестве прототипа, заключающийся в том, что на подготовленную наружную поверхность трубы наносят клеевую грунтовку, а затем наматывают высокопрочный стеклопластиковый материал, пропитывая его клеевой композицией в процессе намотки, при этом число витков зависит от характерных размеров дефекта и может достигать 12 (ВСН 39-1.10-001-99. Инструкция по ремонту дефектных труб магистральных газопроводов полимерными композитными материалами. - М.: ПО Спецнефтегаз, ВНИИГАЗ, ИРЦ Газпром, 2000. -15 с.).

Недостатком этого способа является невозможность изготовления муфт, существенно повышающих прочность труб с дефектами, так как муфта наматывается вручную и применяемые средства малой механизации не позволяют создать значительного натяжения, обеспечивая лишь взаимное прилегание слоев без перекосов и воздушных пузырей, к тому же данный способ сопряжен с большим объемом и сложностью работ, проводимых в трассовых условиях.

Задачей изобретения является повышение надежности дефектного участка трубопровода путем увеличения степени обжатия трубы и упрощение процесса установки муфты на дефектном участке трубопровода.

Поставленная задача в полимерной муфте для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами, состоящей из нескольких слоев стеклоткани, соединенных друг с другом клеевым слоем и охватывающей трубопровод по окружности, решается тем, что муфта выполнена из двух отдельных предварительно отформованных половин, снабженных по концам входящими друг в друга петлевыми блоками, зафиксированными между собой закладными осями, ориентированными параллельно оси трубопровода.

Поставленная задача в способе установки полимерной муфты на дефектном участке, включающем подготовку наружной поверхности трубы, нанесение на нее клеевой грунтовки и закрепление полимерной муфты, решается тем, что обе половины полимерной муфты устанавливают на трубу в нагретом состоянии, обеспечивающем совпадение осей отверстий петлевых блоков соединяемых половин, после чего петлевые блоки фиксируют закладными осями.

Существенными отличительными признаками заявленной полимерной муфты для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами являются:

- полимерная муфта выполнена из двух отдельных предварительно отформованных половин, снабженных по концам входящими друг в друга петлевыми блоками, зафиксированными между собой закладными осями, ориентированными параллельно оси трубопровода.

Существенными отличительными признаками заявленного способа установки полимерной муфты на дефектном участке являются:

- обе половины муфты устанавливают на трубу в нагретом состоянии, обеспечивают совпадение осей отверстий петлевых блоков соединяемых половин;

- петлевые блоки фиксируют закладными осями.

Вышеприведенные существенные отличительные признаки полимерной муфты для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами и способа установки этой муфты на дефектном участке нам были не известны из патентной и научно-технической информации и в связи с этим являются новыми и неочевидными для среднего специалиста данной отрасли знаний, что соответствует критерию "Изобретательский уровень".

Заявленная полимерная муфта для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами с предложенным способом ее установки может быть изготовлена и использована для ремонта трубопровода в трассовых условиях с применением отечественного оборудования, что вполне соответствует критерию "Промышленная применимость".

Общий вид полимерной муфты, установленной на трубу, показан на фиг.1. Полимерная полумуфта в аксонометрической проекции приведена на фиг.2.

Полимерная муфта, охватывающая трубу по окружности, состоит из двух предварительно отформованных полимерных полумуфт 1, каждая из которых представляет многослойную из стеклоленты клеенную конструкцию с утолщениями по концам в виде петлевых блоков 2 с отверстиями 3 для закладных осей 8. На внутренних поверхностях полимерных полумуфт 1 предусмотрены продольные пазы 4.

После очистки поверхности трубы 5 на ремонтируемом участке и заполнения коррозионных углублений наносят клеевую грунтовку 6. Затем устанавливают на трубу в зоне дефектов 7 подогретые полимерные полумуфты 1, добиваясь того, чтобы продольные пазы 4, предусмотренные на их внутренней поверхности, совпадали с валиками усиления продольных сварных швов 9. Полимерные полумуфты 1 предварительно нагревают до нужной температуры, определяемой с учетом повышенного значения температурного коэффициента линейного расширения материала муфты, превышающего коэффициент линейного расширения стали в 4-5 раз. В завершении закрепляют полимерную муфту на трубе с помощью входящих друг в друга петлевых блоков 2, расположенных по концам полимерных полумуфт 1, и продольных закладных осей 8, проходящих через отверстия в петлевых блоках 2 параллельно продольной оси трубы. По окончании процесса отверждения клеевой композиции и выравнивания температур полимерных полумуфт 1 и поверхности трубы 5 муфта обеспечит консервацию дефекта и заданное увеличение несущей способности отремонтированной трубы.

Эффект применения заявленного изобретения проявляется в том, что обеспечивает равномерное обжатие заданного уровня, повышающее живучесть дефектной трубы и приводящее в конечном итоге к повышению эксплуатационной надежности трубопровода.

Пример. Применение заявленного изобретения для ремонта трубы 5 диаметром 1220 мм с коррозионными повреждениями 7, снижение несущей способности от которых составило 15%. Рабочее давление в трубопроводе принято равным 5,4 МПа. Необходимое разгружающее давление, создаваемое муфтой, определяют из соотношения:

р_разгр=0,155,4=0,81 (МПа).

Расчетную толщину стенок полимерных полумуфт 1 при допускаемом напряжении, принятом равным 100 МПа, вычисляют по формуле:



и принимают равным 5,0 мм.

Для концевых частей полимерных полумуфт 1 назначают троекратное утолщение по сравнению с толщиной стенки. Здесь предусмотрены отверстия 3 прямоугольного сечения размерами 1020 мм.

Таким образом можно определить оптимальные размеры для формования полимерных полумуфт 1 в стационарных условиях.

Поверхность трубы 5 на ремонтируемом участке очищают до металлического блеска. Затем заполняют коррозионные углубления 7, наносят клеевую грунтовку 6. В это же время подогревают полумуфты 1.

Температуру подогрева полумуфт 1 перед установкой их на трубу определяют по формуле:



где k - коэффициент, учитывающей охлаждение в процессе монтажа.

Принимая = 6,010^-5 1/град, Е=1700010⁶ Па, t_тр=10^oС, k=1,1, получают численное значение t=126^oC.

Окончательную температуру нагрева полимерных полумуфт 1 принимают равной 130^oС. Концы полимерных полумуфт 1 соединяют последовательно, вставляя закладные оси 8 с нанесенной на их поверхности клеевой грунтовкой в отверстия 3 одной пары петлевых блоков 2, а затем - другой, прижимая к поверхности трубы 5 место соединения первой пары петлевых блоков 2.

Применение заявленного изобретения позволяет улучшить качество ремонта коррозионно поврежденных труб, а следовательно, в конечном итоге повысить эксплуатационную надежность трубопроводов.