способ присоединения узлов тройников или ответвлений к трубопроводу

Формула изобретения

1. Способ присоединения к трубопроводу узла ответвления, при котором узел ответвления включает первую часть, предназначенную для размещения со стороны, противоположной той стороне, от которой должно отходить ответвление, и вторую часть, которая содержит ответвление, при этом первая и вторая части скреплены между собой для образования кольцевого пространства между ними и наружной поверхностью трубопровода, причем в кольцевое пространство вводится материал, отличающийся тем, что включает установку на трубопроводе в нужном положении защитного кольца и окружение участка, от которого должно отходить ответвление, установку кольцевого уплотнения на трубопроводе таким образом, чтобы уплотнение было расположено в радиальном направлении полностью внутри защитного кольца, установку второй части узла ответвления на уплотнение, установку первой части узла на трубопровод и скрепление первой и второй частей между собой таким образом, чтобы сжать уплотнение и оставить кольцевое пространство, образуя герметизирующее средство, по существу, не допускающее выхода материала из кольцевого пространства, и ввод в кольцевое пространство материала, содержащего раствор, который затвердевает, закрепляя узел ответвления в заданном положении на трубопроводе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая часть образует нижнюю часть узла и вторая часть образует верхнюю часть.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольцевое уплотнение выполняют из резины или полимеро-металлического композита.

4. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в кольцевое пространство между первой и второй частями и наружной поверхностью трубопровода производят инжекцию раствора.

5. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для отделения первой части от трубопровода при скреплении первой и второй частей между собой на трубопроводе применяют передвижное подъемное приспособление.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что передвижное подъемное приспособление имеет гидравлический привод.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что передвижное подъемное приспособление содержит множество подъемных элементов, установленных с возможностью скольжения в отверстиях в первой части и прилагающих давление средств, установленных относительно первой части и позади подъемных элементов и воздействующих под влиянием гидравлического давления на подъемные элементы с тем, чтобы заставить подъемные элементы переместить трубопровод в положение, при котором первая часть отделена просветом от трубопровода.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что подъемные элементы устанавливают с возможностью скольжения в выступах или подобных им элементах, закрепленных или зафиксированных на первой части, а прилагающие давление элементы также устанавливают с возможностью скольжения в выступах или подобных им элементах.

9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что при нахождении подъемных элементов в положении, при котором первая часть отделена просветом от трубопровода, стопорные средства фиксируются относительно первой части в положении, не допускающем отход подъемных элементов от трубопровода.

10. Способ по одному из пп.7-9, отличающийся тем, что прилагающие давление элементы устанавливают с возможностью отделения относительно первой части, а стопорные средства приспособлены для того, чтобы занимать положение, занимаемое прилагающими давление элементами, после удаления последних.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что стопорные средства ввинчивают в опорные элементы с резьбой, прикрепленные к первой части.

12. Способ по одному из пп.7-11, отличающийся тем, что один или несколько несущих нагрузку элементов устанавливают между трубопроводом и подъемными элементами для распределения приложенной нагрузки, когда подъемные элементы находятся в положении, при котором первая часть отделена просветом от трубопровода.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что несущие нагрузку элементы имеют форму увеличенных ножек на подъемных элементах.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что поверхности ножек, по существу, соответствуют профилю трубопровода.

15. Способ по п.12, отличающийся тем, что несущие нагрузку элементы крепят к трубопроводу в таких положениях, в которых они взаимодействуют или соприкасаются с подъемными элементами.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к присоединению тройника или ответвления к трубопроводу и, более конкретно, к способу присоединения узлов тройников или ответвлений к таким трубопроводам, как газопроводные или водопроводные линии.

Существующая техника ремонта поврежденных стальных трубопроводов предусматривает в основном применение двух половин кожуха, которые скрепляются между собой, образуя кожух, охватывающий трубопровод и оставляющий кольцевой зазор между трубопроводом и кожухом, который заполняют раствором, скрепляющим кожух со стенкой трубопровода. При этом эпоксидная суспензия заполняет и окружает поврежденный участок и поддерживает поврежденную стенку трубопровода.

Наиболее близким к заявленному изобретению является техническое решение по патенту US 5842496 А, 01.12.1998, в котором описан способ изготовления ремонтного соединения. Способ включает соединение бокового ответвления трубопровода в требуемом месте на основном подающем трубопроводе, окружение бокового ответвления трубопровода и основного подающего трубопровода усиленной прокладкой, причем прокладка содержит переднюю половину и заднюю половину, инжектирование прокачиваемого материала в пространство между основным подающим трубопроводом и усиленной прокладкой, отверждение прокачиваемого материала для получения твердого материала, отрезание куска основного трубопровода в месте бокового ответвления трубопровода и удаление куска из бокового ответвления трубопровода.

Задачей настоящего изобретения является создание способа присоединения к трубопроводу узлов тройников или ответвлений.

Согласно настоящему изобретению предлагается способ присоединения к трубопроводу узла ответвления, при котором узел ответвления включает первую часть, предназначенную для размещения со стороны, противоположной той стороне, от которой должно отходить ответвление, и вторую часть, которая содержит ответвление, при этом первая и вторая части скреплены между собой для образования кольцевого пространства между ними и наружной поверхностью трубопровода, причем в кольцевое пространство вводится материал, при этом способ включает установку на трубопроводе в нужном положении защитного кольца и окружение участка, от которого должно отходить ответвление, установку кольцевого уплотнения на трубопроводе таким образом, чтобы уплотнение было расположено в радиальном направлении полностью внутри защитного кольца, установку второй части узла ответвления на уплотнение, установку первой части узла на трубопровод и скрепление первой и второй частей между собой таким образом, чтобы сжать уплотнение и оставить кольцевое пространство, образуя герметизирующее средство, по существу не допускающее выхода материала из кольцевого пространства, и ввод в кольцевое пространство материала, содержащего раствор, который затвердевает, закрепляя узел ответвления в заданном положении на трубопроводе.

Затем после закрепления на трубопроводе узла ответвления возможно выполнение известной процедуры осуществления выреза на трубопроводе через доступ в ответвлении при действующем трубопроводе.

Понятно также, что кольцевое уплотнение должно обладать достаточной сжимаемостью, а также быть достаточно прочным для того, чтобы выдерживать и ограничивать вместе с защитным кольцом давление в трубопроводе в процессе эксплуатации трубопровода при рабочих давлениях.

Раствор может быть выбран, например, из числа следующих видов: уретановые, полиэфирные, акриловые, эпоксидные и цементные составы. Понятно, что каждый из них должен быть выбран, исходя из рабочей температуры, влажности и скорости отверждения, что ведет затем к получению различной прочности сцепления для различных случаев применения. Различный материал раствора ведет к получению различной экзотермической реакции, что определяет изменение объема после установки. Понятно также, что изменение объема эпоксидного раствора следует оптимизировать с целью свести к минимуму систему внутренних напряжений в растворе.

Для того чтобы получить качественную поверхность под раствор, наружную поверхность трубопровода и внутреннюю поверхность первой и второй частей узла ответвления можно перед установкой на трубопровод подвергнуть чистовой или пескоструйной обработке.

Предпочтительным является применение передвижных подъемных средств для отделения первой части от трубопровода при скреплении между собой первой и второй частей на трубопроводе.

Подъемные средства могут быть снабжены гидравлическим приводом. Так, например, подъемные приспособления могут содержать множество подъемных элементов, установленных с возможностью скольжения в отверстиях в первой части, и прилагающих давление средств, установленных относительно первой части и позади подъемных элементов и воздействующих под влиянием гидравлического давления на подъемные элементы с тем, чтобы заставить подъемные элементы переместить трубопровод в положение, при котором первая часть отделена просветом от трубопровода.

Предпочтительной является установка подъемных элементов с возможностью скольжения в выступах или подобных им элементах, закрепленных или зафиксированных на первой части, и в этом случае прилагающие давление элементы также установлены с возможностью скольжения в выступах или подобных им элементах.

Когда подъемные элементы находятся в положении, при котором первая часть отделена просветом от трубопровода, стопорные средства фиксируются относительно первой части в положении, не допускающем отход подъемных элементов от трубопровода.

Преимущественно прилагающие давление элементы устанавливаются с возможностью отделения относительно первой части, а стопорные средства приспособлены для того, чтобы занимать положение, занимаемое прилагающими давление элементами, после удаления последних.

Стопорные средства могут ввинчиваться в опорные элементы с резьбой, прикрепленные к первой части.

Удобной является установка одного или нескольких несущих нагрузку элементов между трубопроводом и подъемными элементами для распределения приложенной нагрузки, когда подъемные элементы находятся в положении, при котором первая часть отделена просветом от трубопровода.

Несущие нагрузку элементы имеют форму увеличенных ножек на подъемных элементах, причем поверхности ножек по существу соответствуют профилю трубопровода. С другой стороны, возможен вариант, при котором несущие нагрузку элементы крепятся к трубопроводу в таких положениях, в которых они будут взаимодействовать или соприкасаться с подъемными элементами.

Далее изобретение будет описано только на примере, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 схематически показаны верхняя и нижняя части узла ответвления, которые должны использоваться согласно способу, являющемуся предметом настоящего изобретения;

на фиг.2 показано поперечное сечение трубопровода, на котором установлены защитное кольцо и кольцевое уплотнение в процессе подготовки к размещению на трубопроводе верхней части узла ответвления;

на фиг.3 схематически показано изображение сбоку трубопровода, на котором верхняя и нижняя части узла ответвления соединены вместе в заданном положении;

на фиг.4 показано схематическое изображение в направлении, указанном стрелкой А на фиг.3;

на фиг.5 показано изображение, аналогичное изображению на фиг.4, но при модифицированной компоновке, при которой подъемные средства снабжены гидравлическим приводом; и

на фиг.6 показано изображение, аналогичное изображению на фиг.3, но показывающее стопорные средства, занимающие положение, ранее занятое прилагающими давление элементами, как на фиг.5.

На фиг.1 показан узел ответвления 1, который включает первую часть 2, образующую верхнюю часть узла, и вторую часть 3, образующую нижнюю часть.

Верхняя и нижняя части узла 1 изготовлены из углеродистой стали и содержат по существу цилиндрические части 4 и 5 соответственно, которые могут скрепляться между собой поверх трубопровода 6 посредством фланцев 7 и 8, выступающих в продольном направлении вдоль каждой из сторон верхней и нижней частей, как ясно показано на фиг.3.

Фланцы 7 верхней части 2 содержат отверстия 9, которые должны совмещаться с отверстиями 10 во фланцах 8 нижней части 3, так, чтобы крепежные болты 11 (см. фиг.3 и 4) могли быть пропущены сквозь них для совместного закрепления двух частей 2 и 3 на трубопроводе.

Верхняя цилиндрическая часть 4 включает участок 12 с отверстиями, от которого отходит короткая труба ответвления 13, оканчивающаяся кольцевым фланцем 14, к которому может быть обычным образом присоединена отводная труба с концевым фланцем (не показано) после того, как узел 1 будет надежно прикреплен к трубопроводу 6.

В целях иллюстрации изобретения ниже описан способ крепления тройникового узла 1 к стальному трубопроводу.

Сначала подвергают пескоструйной очистке участок наружной поверхности трубопровода, к которой должен быть прикреплен узел ответвления (не показано), а также внутренние поверхности цилиндрических частей 4 и 5 верхней и нижней частей узла ответвления.

На трубопроводе вокруг участка 6а, от которого должна отходить отводная труба 13 ответвления, помещают защитное кольцо 16, изготовленное из стали, и имеющее форму, соответствующую форме трубопровода.

Затем внутри защитного кольца 16 помещают кольцевое уплотнение 17, выполненное, например, из резины или полимеро-металлического композита, толщина которого превышает толщину защитного кольца, так чтобы по существу соответствовать форме трубопровода 6 (см. фиг.2).

Верхнюю часть 2 узла ответвления опускают на уплотнение 17, причем канал 13а отводной трубы 13 совмещают с участком 6а, окруженным уплотнением и защитным кольцом, а нижнюю часть 3 устанавливают в нужное положение на трубопроводе, и верхнюю и нижнюю части 2 и 3 скрепляют между собой посредством болтов 11, применяемых в сочетании с совмещенными отверстиями 9 и 10 во фланцах 7 и 8 (см. фиг.3 и 4).

Подъемные болты 18 крепят в стенке нижней части узла ответвления. Эти подъемные болты пропускают сквозь стенку нижней части для взаимодействия с поверхностью трубопровода 6, при этом они могут вращаться с наружной стороны узла для того, чтобы отвести их или плотнее прижать к стенке трубопровода. Подъемные болты отрегулированы таким образом, чтобы кольцевое уплотнение 17 оказалось в достаточной степени сжато для того, чтобы обеспечить достаточное уплотнение перед подачей эпоксидной суспензии.

После установки на трубопроводе тройникового узла 1 между верхней и нижней частями 2 и 3 и наружной поверхностью трубопровода 6 остается по существу цилиндрическое или кольцевое пространство или зазор 19.

Кольцевое пространство ограничивается уплотнительным средством 20, таким как подходящая замазка, которая расположена между узлом ответвления и трубопроводом по противоположным концам узла, и кольцевым уплотнением 17.

Затем в кольцевое пространство 19 через инжекционное отверстие 21, расположенное в направлении дна нижней части узла, вдувают раствор для заполнения кольцевого пространства. В верхней части узла предусмотрено выпускное отверстие 22 для вытесняемого воздуха и избытка вдуваемого раствора. После того как кольцевое пространство заполняют раствором, раствору дают возможность застыть и скрепить таким образом верхнюю и нижнюю части 2 и 3 и, таким образом, весь узел ответвления 1 с трубопроводом.

После того как этот узел будет надежно закреплен раствором на трубопроводе, можно при необходимости ослабить подъемные болты 18 с тем, чтобы обеспечить более равномерное распределение нагрузки по трубопроводу посредством раствора.

На фиг.5 и 6 показан альтернативный способ подъема. В нижней части 3 выполняют отверстия 23, в которых устанавливают с возможностью скольжения подъемные элементы 24, каждый из которых имеет ножку увеличенного размера 25, соответствующую профилю трубопровода и предназначенную для взаимодействия или контакта с поверхностью трубопровода. К нижней части 3 прикрепляют выступы 26 со сквозными каналами 27. Сквозные каналы 27 предназначены для размещения в них с возможностью скольжения свободных наружных концов подъемных элементов 24. На выступах 26 устанавливают средства с гидравлическим приводом 28, включающие средства в виде цилиндра 29. Каждое средство в виде цилиндра 29 включает цилиндр 30 и передающее давление средство 31 в форме поршня, установленного с возможностью скольжения в цилиндре 30. Цилиндры 30 совмещают с соответствующими каналами 27 выступов 26. Поршни также крепят с возможностью скольжения в каналах 27 выступов 26. Гидравлическое давление передают по линиям 32, 33, 34 к соответствующим цилиндрам 30 от общей магистральной линии 35, ведущей к источнику 36 гидравлического давления. При подаче достаточного гидравлического давления на цилиндры 30 поршни 3 прижимаются к подъемным элементам 24, заставляя подъемные элементы сместиться в направлении трубопровода 6 и к нему таким образом, чтобы сжать кольцевое уплотнение 17 и образовать по существу кольцевое пространство или зазор 19.

Ножки увеличенных размеров 25 служат несущими нагрузку элементами, которые распределяют нагрузку, приложенную к трубопроводу через подъемные элементы.

После вдувания в кольцевое пространство 1 раствора и его затвердевания, как описано выше, средство в виде цилиндра 29, включая поршни, извлекают из выступов 26, и в выступы вставляют стопоры 37 (см. фиг.6), которые фиксируют в положении, при котором они упираются в задние концы подъемных элементов, так что они занимают положение, ранее занимаемое поршнями, с тем, чтобы не допустить отход подъемных элементов от трубопровода. Стопоры 37 могут иметь наружную резьбу, обозначенную позицией 37а, и ввинчиваться в выступы 26, имеющие соответственно внутреннюю резьбу, обозначенную позицией 26а. Применение зафиксированных стопоров 37 позволяет рассчитывать не только на целостность затвердевшего раствора позади ножек увеличенных размеров с тем, чтобы не допустить нежелательного отхода подъемных элементов 24 от трубопровода. Так, если затвердевший раствор позади ножек увеличенных размеров 25 будет терять свои свойства и рассыпаться, или “откажет”, стопоры 37 удерживают трубопровод в заданном положении относительно узла кожуха.

При модификации (не показана) ножки увеличенных размеров на подъемных элементах могут быть заменены несущими нагрузку элементами, прикрепленными к трубопроводу в таких положениях, при которых они будут взаимодействовать или соприкасаться с подъемными элементами.

При надежно присоединенном на трубопроводе узле ответвления возможно выполнение известных операций на действующем трубопроводе для получения выреза на трубопроводе (не показан) и соединения отходящего трубопровода (не показан) с ответвлением с использованием отходящей трубы 13. Эти известные операции здесь не описываются.

Способ, являющийся предметом настоящего изобретения, примеры применения которого описаны выше, обеспечивает соединение узла ответвления с трубопроводом без применения для этого сварочной техники. Это является важным преимуществом в случае работы с действующими трубопроводами, в особенности при больших значениях расхода продукта в трубопроводе. Другое преимущество применения такого способа заключается в сведении к минимуму ненужного понижения давления в трубопроводе и достижении экономии затрат при монтаже.