кессон для ремонта подводных трубопроводов

Формула изобретения

1. Кессон для ремонта подводных трубопроводов, содержащий камеру в виде короба с открытым дном и с отверстием в одной из боковых стенок, в двух других противоположных боковых стенках короба выполнены выемки с радиусом дуги, соответствующим радиусу ремонтируемого трубопровода, при этом указанное отверстие образовано дугообразными краями указанных выемок и соединяющими их прямыми краями с обеспечением возможности прилегания камеры указанными краями к наружной поверхности трубопровода по образующим и дугам окружностей с образованием водолазного колокола, а также приспособление для фиксации камеры на трубопроводе и связанное с камерой средство для фиксации камеры относительно грунта с возможностью ее угловой установки относительно трубопровода.

2. Кессон по п.1, отличающийся тем, что приспособление для фиксации камеры на трубопроводе содержит жестко соединенные с камерой направляющие с крепежными элементами для фиксации на трубопроводе и соединенные с камерой прижимные полукольца.

3. Кессон по п.2, отличающийся тем, что прижимные полукольца соединены с камерой через талрепы.

4. Кессон по п.1, отличающийся тем, что средство для фиксации камеры относительно грунта выполнено в виде двух штанг, соединенных через шарнирные устройства с концами кронштейнов, жестко соединенных с камерой.

5. Кессон по п.4, отличающийся тем, что штанги снабжены балластными грузами.

6. Кессон по п.1, отличающийся тем, что в одной из стенок камеры выполнены отверстия для выпуска защитного газа и сварочного дыма.

7. Кессон по п.6, отличающийся тем, что в отверстиях установлены краны для регулировки скорости выпуска газов.

8. Кессон по п.1, отличающийся тем, что поверхности камеры предназначенные для прилегания к наружной поверхности трубопровода, снабжены уплотнителем.

9. Кессон по п.8, отличающийся тем, что уплотнитель выполнен из микропористой резины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и ремонту подводных переходов магистральных трубопроводов. Изобретение позволяет обеспечить условия проведения ремонтных работ, в том числе подводной сварки при ремонте дефектов подводных переходов магистральных трубопроводов на глубинах до 60 м.

Способ сварки непосредственно в водной среде, («мокрый способ» сварки) обладает рядом недостатков - пористость сварного шва, наличие значительного количества шлаковых включений, возможность появления трещин в околошовной зоне, что не позволяет применять его для ответственных сварных соединений.

При сварке "сухим способом" вокруг места сварки создается защитная газовая среда. Это позволяет преодолеть большинство недостатков, присущих "мокрому способу" и получить качество сварного шва, равное «сухопутному».

Наиболее близким аналогом является кессон (RU 2203360, опубл. 2003 г.), содержащий корпус с рабочей камерой, состоящий из двух разъемных частей - верхней и нижней, шахту для входа водолаза с поверхности воды в камеру и сменные кольца для установки кессона на трубопровод. Разъемные части корпуса снабжены продольными и поперечными ребрами жесткости. Сменные кольца соединены с камерой болтовым соединением и выполнены из накладного листа и полуобечайки. Для соединения камеры с шахтой на верхней части корпуса установлен комингс с фланцем, а на верхней и нижней частях корпуса установлены грузоподъемные рымы. Для балластировки корпуса в нижней его части выполнены гнезда для установки балок для укладывания на них балласта. Для облегчения труда водолаза при затяжке болтов на нижней части корпуса выполнены откидные площадки.

Недостатком ближайшего аналога является большие размеры кессона, оснащенного всем необходимым оборудованием, в связи с чем его затруднительно применять для ремонта газопроводов на малых реках и озерах. Кроме того, для установки кессона необходимо применять мощное грузоподъемное оборудование.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции кессона, снижение трудоемкости при его установке на трубопровод без использования мощного грузоподъемного оборудования, а также обеспечение возможности осуществлять технологию сварки и применения сварочных материалов, идентичных при сварке на суше.

Поставленная задача решается тем, что кессон для ремонта подводных трубопроводов содержит камеру в виде короба с открытым дном и с отверстием, в двух противоположных боковых стенках короба выполнены выемки с радиусом дуги, соответствующим радиусу ремонтируемого трубопровода, при этом указанное отверстие короба образовано дугообразными краями указанных выемок и соединяющими их прямыми краями с обеспечением возможности прилегания камеры указанными краями к наружной поверхности трубопровода по дугам окружностей и образующим с образованием водолазного колокола, а также приспособление для фиксации камеры на трубопроводе и средство для фиксации камеры относительно грунта, связанное с камерой с возможностью ее угловой установки относительно трубопровода.

Выполнение камеры в виде водолазного колокола с боковым отверстием (в отличие от ближайшего аналога, в котором корпус имеет четыре секции, так что наружная поверхность трубопровода полностью охвачена корпусом кессона по замкнутому кольцу) позволяет существенно сократить габаритные размеры кессона, уменьшить массу и упростить конструкцию, при этом нет необходимости применять для установки кессона мощное грузоподъемное оборудование. Выполнение кессона с возможностью угловой установки камеры относительно трубопровода позволяет последовательно отремонтировать все дефектные участки, расположенные по всей длине кольцевого участка.

Фиксация камеры на трубопроводе может быть осуществлена с помощью приспособления, содержащего жестко соединенные с камерой направляющие с крепежными элементами для фиксации на трубопроводе и соединенные с камерой прижимные полукольца, выполненные с возможностью охвата наружной поверхности трубопровода. Средство для фиксации камеры относительно грунта содержит две штанги, соединенные через шарнирные устройства с концами кронштейна, жестко соединенного с корпусом. При этом прижимные полукольца могут быть соединены с корпусом через талрепы, а штанги снабжены балластными грузами.

Для выпуска защитного газа и сварочного дыма в стенке камеры выполняют отверстия, в которых могут быть установлены краны для регулировки скорости выпуска газов. Герметичность установки камеры на наружную поверхность трубопровода обеспечивается размещением на прилегающих к наружной поверхности трубопровода поверхностях камеры уплотнителя, выполненного, например, из микропористой резины.

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей. На фиг.1 показан кессон, установленный на трубопроводе, на фиг.2 показано то же с камерой, повернутой вокруг оси трубопровода против часовой стрелки относительно положения, занимаемого ею на фиг.1, на фиг.3 показан узел соединения кронштейна камеры с штангой.

Кессон для ремонта подводных трубопроводов содержит металлическую камеру 1 с приваренными четырьмя направляющими 2 и крепежным кронштейном 3 с шарнирными устройствами 4. Камера 1 имеет форму короба с открытым дном и одной из боковых стенок, т.е. у короба отсутствует нижняя стенка, а со стороны, обращаемой к трубопроводу, имеется отверстие. Это отверстие образовано следующим образом. В противоположных боковых стенках камеры 1 выполнены профилированные сегментные (дугообразные) вырезы 5, радиус которых соответствует радиусу ремонтируемого трубопровода 6, а угол дуги составляет менее 180°. Дугообразные края отверстия соединены прямыми краями для прилегания к трубе по дугам окружностей и по образующим. Такое отверстие обеспечивает возможность установки (прилегания) камеры 1 к наружной поверхности магистрального трубопровода 6 с образованием открытого снизу водолазного колокола. Герметичность установки камеры 1 на наружную поверхность трубопровода 6 обеспечивается размещением в зазоре между краями отверстия и поверхностью трубопровода 6 уплотнителя 7, выполненного из микропористой резины. В верхней стенке камеры 1 выполнены два вентиляционных отверстия 8, 9 (основное и дополнительное), предназначенные для выпуска защитного инертного газа и сварочного дыма. В отверстиях 8, 9 установлены краны для регулировки скорости выпуска газа. К основному вентиляционному отверстию 8 через шланг подсоединен вентиляционный раструб, обеспечивающий удаление (отвод) сварочного дыма из камеры. Камера 1 с помощью шарнирных устройств 4 закрепляется на двух штангах 10 на требуемой высоте. Устойчивость конструкции обеспечивается установленными на штангах 10 балластными ящиками с размещенными в них балластными грузами 11. На дефектном участке ремонтируемого трубопровода камера 1 закрепляется с помощью прижимных полуколец 12 и талрепов 13. Положение камеры 1 на поверхности трубопровода 6 фиксируется с помощью четырех крепежных элементов, например, болтов - упоров 14, размещенных на направляющих 2 и обеспечивающих фиксацию требуемого положения камеры 1 относительно оси трубопровода 6.

Ремонтные работы с помощью предлагаемого изобретения осуществляются следующим образом. В месте расположения дефекта трубопровода 6, обозначенном буйками-маркерами, проводят спуск камеры 1 грузовыми кранами под воду до расстояния около 1 м до верхней образующей трубопровода 6. Производят спуск работающего водолаза под воду к месту установки устройства. Работающий водолаз проверяет и обеспечивает точное расположение камеры 1 над маркированным дефектным участком трубопровода. Водолаз проверяет отсутствие инородных тел между резиновыми уплотнителями 7 и поверхностью трубопровода 6. Водолаз обеспечивает с помощью радиосвязи требуемую ориентацию камеры 1 относительно трубопровода 6, устанавливает ее на трубопровод 6 в требуемом положении и проводит окончательную центровку камеры 1 и ее фиксацию на поверхности трубопровода 6 закреплением болтов-упоров 14. Далее предварительно закрепляет камеру 1 прижимными полукольцами 12, регулируя прижимное усилие талрепами 13, и проводит обтяжку камеры 1 вокруг поверхности трубопровода 6 с помощью прижимных полуколец 12 и талрепов 13. Водолаз обозначает буйками требуемое место размещения штанг 10 с грузами 11, после чего грузоподъемными средствами производят спуск штанг 10 с балластными грузами 11 под воду в местах, обозначенных буйками. Размещает штанги 10 в шарнирных устройствах 4 камеры 1, устанавливает балластные ящики на грунт и проверяет надежность (устойчивость) опоры. Закрепляет штанги 10 в цангах шарнирного устройства 4. Установка камеры 1 считается завершенной. Затем осуществляют подачу защитного газа в образованный водолазный колокол до вытеснения воды к нижнему краю камеры 1. Осуществляют спуск под воду и размещение в рабочей камере 1 освещения, сварочного оборудования, средств телевидения (при необходимости). В результате вытеснения воды из рабочей камеры 1 сварка производится в сухой среде с применением унифицированных сварочного оборудования и методов ремонта, включая подогрев поверхности перед сваркой и термообработку сварочного шва после сварки. Обеспечивается подача воздуха для дыхания водолаза и отвод продуктов дыхания по специальным шлангам для обеспечения взрывобезопасной среды. В качестве защитной газовой среды внутрь камеры 1 по шлангу с поверхности подается смесь защитных газов аргона Аг и углекислого газа СО. Сварка трубопровода 6 внутри камеры 1 может проводиться любым известным методом сварки с применением унифицированного оборудования. Для осуществления сварки дефектов трубопровода углового пространственного положения производят угловую установку камеры 1 (фиг.2) при помощи шарнирных устройств 4, при этом для удобства размещения водолаза к камере 1 монтируется металлическая заслонка, обеспечивающая требуемый для проведения сварки рабочий объем камеры (понижение уровня воды в районе сварки). Равновесие между скоростями подачи и отводом защитного газа (определяется визуально по стабильности положения уровня воды у нижнего края камеры) обеспечивается вручную водолазом путем регулировки кранами скорости подачи и отвода защитного газа (или блоком автоматической регулировки уровня воды).

При помощи предлагаемого кессона можно быстро и качественно ремонтировать поврежденные газопроводы. Эта технология позволяет заваривать под водой коррозионные дефекты, сквозные и не сквозные трещины с качеством, равным сухопутному. При этом не требуется мощного грузоподъемного оборудования, полностью решена проблема визуального контроля над сварочным процессом внутри камеры. Внутри камеры возможно применение различных видов сварки - штучных электродов, сварочного полуавтомата и т.д. Применение специализированного кессона при ремонте подводных переходов магистральных трубопроводов через водоемы, глубиной до 60 м, позволяет осуществлять технологию сварки и применение сварочных материалов, идентичных при сварке на суше.