Способ сооружения трубопровода

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4932528/29 (22) 29.04.91 (46) 30.12.93 Бюл Na 47-48 (7t) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Кудряшов Н.Н. (в) КЦ (и) 2005259 С1 (51) 5 F16 L 8 ОХ (73) Кудряшов Николай Николаевич (54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА (57) Сущность изобретения.. последовательно стыкуют и сваривают термопластичные оболочки и ме-: таллические трубы Сварные швы соединений оболочек обжимают подкладными кольцами. 3 ил.

2005259

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может найти применение в нефтяной, химической и других отраслях и ромы шлен ности.

Известен способ сооружения и ремонта трубопроводов, включающий деформирование пластмассовых труб, сваривание их между собой, введение пластмассовых труб в металлические в качестве защитной оболочки, расширение пластмассовых труб в трубопроводе до его внутреннего диаметра.

10

Недостаток данного способа заключается в том, что он не обеспечивает воэможности сооружения участка трубопровода длиной более 1 км — 1,5 KM (см. Полиэтиленовые вставки в старые трубопроводы.

Нефть, газ и нефтехимия, M.; Недра, hh 4 и

7, 1987).

20

Известен способ сооружения трубопроводов из металлических труб с одновременной футеровкой их внутренней поверхности, включающий деформирование оболочки, фиксацию ее в деформированном состоянии, размещение оболочки в металлических трубах, снятие фиксации с одного конца оболочки, соединение этого конца оболочки со следующим участком оболочки идеформирование этого участка с последующей фиксацией.

Кроме того, по данному способу, после деформирования, полиэтиленовые трубы сваривают, вводят в трубопровод и расширяют до его внутреннего диаметра. При этом сварной шов и околошовную зону сва- 25 ренных полиэтиленовых труб вынуждено так же расширяют (растягивают в окружном направлении). В процессе сварки полиэтиленовых труб зону их соединения термически обрабатывают (нагревают, З0 расплавляют) и созданные предварительным деформированием отрицательные (сжимающие) напряжения в этих зонах снимают. Поэтому, когда последующим расширением полиэтиленовых труб снимают З5 действующие в них после предварительного деформирования отрицательные напряжения, сварные швы невольно нагружают растягивающими (положительными) внутренними напряжениями, близкими к 40 пределу текучести по величине. Высокий уровень действующих в пластмассовых трубах внутренних напряжений в зоне соеди-. нений приводит их к преждевременному разрушению (см.например, Э.И.Кириллов и 45

Э,С.Шульгин. Старение и стабилизация термопластов. Л;:Химия, 1988. с.5 — 7) из-за ускоренного старения материала, Недостаток этого способа заключается в низкой производительности технологического процесса сооружения трубопроводов.

Низкая производительность объясняется необходимостью в процессе строительства трубопровода протаскивать в металлических трубах специальную оправку для гофрирования полиэтиленовой оболочки, необходимостью перемещения сравнительно тяжелых металлических труб по поверхности полиэтиленовой оболочки, что возможно при использовании специальных приспособлений и приемов ведения работ.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является способ сооружения трубопровода, включающий последовательную сварку концов внутренних оболочек, смыкание концов металлических труб и их герметизацию сваркой.

Недостаток способа заключается в низком качестве защитной оболочки и трубопровода в целом. Объясняется это тем, что сомкнуть (состыковать) для сварки металлические трубы с размещенной в них и выступающей из них полиэтиленовой оболочкой удастся или при условии их свободного перемещения по поверхности полиэтиленовой оболочки, или за счет принудительного осевого сжатия этой оболочки в зоне сварного шва. Деформирование полиэтиленовой оболочки в холодном состоянии при осевом сжатии или ее расширении приведет к преждевременному разрушению этой оболочки из-эа старения и растрескивания перенапряженного материал,. в зоне сварного шва. В осевом направлении полиэтиленовую оболочку приходится деформировать в холодном состоянии при смыкании концов металлических труб под сварку при напряжениях в ней, превышающих предел текучести материала. Местный нагрев оболочки при этом не эффективен, так как приведет к образованию в ней поперечной гофры (к сужению внутреннего диаметра трубопровода). Если полиэтиленовая оболочка установлена в металлических трубах с кольцевым зазором и металлические трубы по ней свободно перемещаются, то ее после сварки концов оболочки и металлических труб необходимо расширить до внутреннего диаметра металлических труб. чтобы удалить воздух из кольцевого зазора между ними, При этом зону сварного шва также деформируют с высоким уровнем действующих напряжений и оболочка будет разрушаться со временем.

Целью изобретения является повышение качества трубппровод» с вну;;н.н «.й 005259

15

55 защитной облолочкой из термопластичного материала.

Укаэанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе сооружения трубопроводов с внутренней защитной оболочкой иэ термопластичного материала, включающем последовательную стыковку металлических труб и термопластичных оболочек и сварку их. сварные швы соединений термопластичной оболочки обжимают подкладными кольцами.

Подкладные кольца размещают в зоне сварочных стыков металлических труб и оболочки между их стенками. После сварки концов отрезков оболочки, при стыковке металлических труб под сварку, подкладное кольцо уменьшают в диаметре и оно плотно охватывает наружную поверхность защитной оболочки. Затем концы металлических труб сваривают на подкладном кольце. Подкладное кольцо при этом сваривают со стенками металлических труб и при необходимости вплавляют в стенку защитной оболочки (подкладное кольцо нагревают теплом сварочной дуги). Вне эоны подкладного кольца защитную оболочку принудительно или эа счет упругих свойств расширяют до плотного прилегания к внутренней поверхности металлических труб беэ снижения ее защитных свойств. Внутреннюю защитную оболочку фиксируют в трубопроводе от осевых и радиальных пере«.ещений за счет ступенчатой формы и скрепления ее со стенками металлических труб подкладными кольцами.

На фиг.1 условно изображен процесс деформирования полиэтиленовой оболочки и введение ее в металлическую трубу; на фиг,2 — соосно расположенные металлические трубы с внутренней защитной оболочкой; на фиг.3 — участок трубопровода в зоне сварных соединений внутренней защитной оболочки и металлических труб.

В металлических трубах 1 расположена внутренняя защитная оболочка 2, взаимодействующая с обжимными роликами 3.

Внутренняя защитная оболочка 2 введена в трубы 1 с кольцевым зазором 4, Металлические трубы 1 (см,фиг.2) с внутренней оболочкой 2 соосны, Отрезки внутренней оболочки

2 соединены сварным швом 5. На поверхности защитной оболочки расположено подкладное кольцо б, Концы металлических труб 1 (см,фиг.3) соединены сварным швом

7.

Способ осуществляют в следующей посл едовател ьности.

В предварительна подготовленные металлические трубы (см.фиг.1) вводят защитную оболочку 2 с помощью обжимных и подающих роликов 3. Защитную оболочку 2 размещают в трубах 1 с кольцевым зазором

4. При этом оболочку 2 деформируют в роликах 3 и уменьшают ее исходный диаметр.

Металлические трубы 1 с внутренней оболочкой 2 (см.фиг.3) размещают соосно. На выступающий иэ металлической трубы 1 конец оболочки 2, на его наружную поверхность, помещают подкладное кольцо 6.

Подкладное кольцо выполняют в виде цилиндрического или гофрированного патрубка в виде разрезного цилиндра или спирально-свернутого из листа патрубка.

При кеобхдооимости его вйполняют в виде пружинного цангового элемента. Подкладное кольцо снабжают элементами теплозащиты (на чертеже не показано).

Поверхность подкладного кольца выполняют рельефной. Подкладные кольца снабжают армирующими элементами (на чертеже не показаны), Соосно расположенные (см,фиг.2) смежные концы внутренних обо лочек 2 труб 1 сваривают между собой швом

5 любым известным способом. Наружный грат (на чертеже не показан) и усиление шва снимают. Подкладное кольцо б перемещают по поверхности защитной оболочки 2 и перекрывают им зону сварного шва 5, Смежные концы труб 1 (см.фиг.3) смыкают под сварку с помощью специальных приспособлений (на чертеже не показаны), Подкладное кольцо 6 обжимают, уменьшают в диаметре и вводят в концы стыкуемых труб

1. При этом обжимают также и расположенную в них защитную оболочку 2 в зоне сварного шва 5. Состыкованные концы труб 1 сваривают на подкладном кольце б и соединяют их сварным швом 7, Подкладным кольцом 6 перекрывают зоны сварных швов 5 и

7. При необходимости регулируют теплозащиту кольца 6, нагревают его сварочной дугой и вплавляют в защитную оболочку 2.

После соединения сваркой одной пары смежных концов металлических труб и внутренних защитных оболочек процесс сооружения трубопровода продолжают аналогично. В процессе сооружения трубопровода упругими силами материала оболочки 2 или принудительно исходный ее диаметр восстанавливают, придают ей ступенчатую форму и фиксируют в трубопроводе от осевых и радиальных перемещений.

Пример. В предварительно подготовленные металлические трубы (см.фиг.1) диаметром 114 мм, толщиной стенки 9 мм вводили полиэтиленовую защитную оболочку 2 диаметром 98 мм, толщиной стенки 4,5 мм с помощью обжимных и подающих роликов 3 (на чертеже изображены условно).

Защитную оболочку 2 размещали в трубах 1

2005259 с кольцевым зазором 3 мм. При этомоболочку 2 деформировали в роликах 3 и уменьшали ее исходный диаметр до 91 мм.

Металлические трубы 1 с оболочкой 2 (см.фиг.2) размещали соосно. На наружную 5 поверхность оболочки 2 помещали подкладное кольцо 6 с теплозащитой(на чертеже не показано) выполненное в виде разрезного патрубка толщиной 2 мм. длиной 0,5 м.

Внутренний диаметр подкладного кольца 10 равнялся наружному диаметру оболочки 2.

Соосно расположенные смежные концы оболочек 2 сваривали между собой сваркой оплавлением. Наружный грат и усиление шва 5 снимали. Подкладное кольцо 6 пере- 15 мещали и перекрывали им зону сварного шва 5. Смежные концы труб 1 смыкали с помощью специального хомута (на чертеже не показаны). Подкладное кольцо обжимали;, на 2 мм и вводили в концы стыкуемых труб 20

1. Обжимали защитную оболочку 2 и плотно прижимали ее к подкладному кольцу 6.

Подкладное кольцо 6 перекрывало зоны соединений труб 1 и оболочек 2. Состыкованные концы труб сваривали на подклад- 25 ном кольце 6 ручной электродуговой сваркой. После соединения металлических труб 1 швом 7 процесс сооружения трубопровода повторили, При сооружении трубопровода размеры внутренней оболочки 30 восстанавливали за счет повышения в ней внутреннего давления до 0.2 МПа и она приФормула изобретения

СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА с внутренней защитной оболочкой из термопластичного материала, заключающийся в последовательной стыковке и нимала ступенчатую форму, прижималась к поверхности металлических труб. После сооружения трехкилометрового трубопровода его опрессовывали на внутренние да ление

18 МПа и вводили в эксплуатацию.

Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого технического решения может быть получен благодаря увеличению срока службы трубопровода.

Трубопровод, сооруженный по прототипу, был выведен из строя иэ-за разрушения внутренней оболочки сжатым воздухом. находящимся в кольцевом зазоре, при первой же остановке трубопровода через 4 мес после ввода его в эксплуатацию, Произошло это потому, что при смыкании концов металлических труб под сварку плотно посаженная в них внутренняя оболочка сжималась в зоне сварного шва и теряла устойчивость. В ней образовывались поперечные гофры, заполненные воздухом.

При работе трубопровода с внутренним давлением, гофры и воздух в них сжимались.

При остановке трубопровода давление в нем падало, воздух в гофрах резко расширялся и сминая защитную оболочку, разрушая ее, Трубопровод, сооруженный по предлагаемому способу проработал два года без каких-либо осложнений, (56) Авторское свидетельство СССР

N 1188437, кл. F 16 L 13/11. 1985. сварке между собой соответственно термопластичных оболочек и металлических труб, отличающийся тем, что сварные швы соединений термопластичных оболочек обжимают подкладными кольцами.

2005259

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Редактор

Заказ 3429

7 б

4ЪгР

Составитель . Н.Кудряшов

Техред М,Моргентал Корректор Н. Ревская

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5