Способ маркировки радиоактивным индикаторным веществом дефектов стенки магистрального трубопровода, внутритрубный аппарат для маркировки дефектов стенки магистрального трубопровода и инжекционный модуль

 

Изобретение относится к обслуживанию магистральных газопроводов. Изобретение направлено на повышение безопасности персонала при работе с газообразным радиоактивным индикаторным веществом, а также на создание инжекционного модуля, использующего при автономном функционировании энергетические ресурсы транспортируемой среды. Для этого газообразное радиоактивное индикаторное вещество транспортируют вдоль трубопровода в емкостях при давлении ниже давления транспортировки газа. Непосредственно перед введением его в технологический отсек в емкость с газообразным радиоактивным индикаторным веществом подают газ из технологического отсека, смешивают его в емкости с газообразным радиоактивным индикаторным веществом и выравнивают давления в емкости и технологическом отсеке, а затем инжектируют полученную смесь из емкости в технологический отсек. При этом система маркировки газа радиоактивным индикаторным веществом в технологическом отсеке оснащена дистанционно управляемыми смесительно-инжекционными модулями, каждый из которых включает смесительную рабочую камеру переменного объема, заполненную индикаторным веществом, и вытесняющее устройство для принудительной подачи смеси индикаторного вещества с транспортируемым газом из рабочей камеры в технологический отсек. Инжекционный модуль оснащен дистанционно управляемым устройством для фиксации поршня в стартовом положении, а его зарядно-раздаточное устройство снабжено вторым цилиндрическим запорным органом, взаимодействующим с дренажным патрубком. В стенках заправочно-раздаточной горловины и дренажного патрубка выполнены каналы. Поршень выполнен с двухсторонним штоком, на концах которого размещены первый и второй запорные органы, отделяющие в стартовом положении поршня рабочую и приводную камеры от окружающей среды. 3 с. и 9 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к обслуживанию магистральных газопроводов большого диаметра и может найти применение в системах внутритрубной диагностики состояния магистральных газопроводов в процессе эксплуатации с использованием радиоактивных индикаторов.

Известен способ маркировки радиоактивным индикаторным веществом дефектов стенки магистрального трубопровода, включающий формирование в трубопроводе прилегающего к его стенке технологического отсека, заполнение полости указанного отсека технологической средой, введение в технологическую среду радиоактивного индикаторного вещества и перемещение технологического отсека с маркированной технологической средой вдоль контролируемого трубопровода (см. патент США 3045116, 250-43.5, 17.07.1962). Технологический отсек с маркированной средой отделяется от основной полости трубопровода двумя разнесенными по его длине пробками. На практике длина технологического отсека может достигать 1800 м (1 миля).

Существенным недостатком данного способа остается его повышенная экологическая опасность, особенно при инспекции трубопроводов большого диаметра, так как в этом случае объем полости технологического отсека будет превышать 1000 ³. Соответственно возрастают объемы маркированной технологической среды.

Наиболее близким к заявляемому способу маркировки радиоактивным индикаторным веществом дефектов стенки магистрального трубопровода и реализующему данный способ внутритрубному аппарату является изобретение, описанное в патенте Российской Федерации 2148807 C1, G 01 M 3/22, 10.05.2000. Известный способ маркировки радиоактивным индикаторным веществом дефектов стенки магистрального трубопровода включает в себя формирование в трубопроводе прилегающего к его стенке технологического отсека, заполнение полости указанного отсека технологической средой, в качестве которой используют транспортируемый по трубопроводу газ, введение в технологическую среду газообразного радиоактивного индикаторного вещества из емкостей до достижения заданной концентрации индикаторного вещества в технологическом отсеке, перемещение технологического отсека с маркированной технологической средой и емкостями с газообразным радиоактивным индикаторным веществом вдоль контролируемого трубопровода и периодическую подпитку в течение всего времени инспекции трубопровода технологического отсека введением в него дискретных порций газообразного радиоактивного индикаторного вещества. В известном способе индикаторное вещество хранят в емкостях при давлении, равном или превышающем давление транспортировки газа, что упрощает процедуру введения индикаторного вещества в технологический отсек. Известный внутритрубный аппарат для маркировки дефектов стенки магистрального трубопровода содержит кольцевой несущий проточный корпус с открытыми торцами, закрепленные на внешней поверхности кольцевого корпуса уплотняющие элементы, формирующие внешний кольцевой технологический отсек, заполненный транспортируемым по трубопроводу газом, и систему маркировки газа в технологическом отсеке, включающую емкости постоянного объема с газообразным радиоактивным индикаторным веществом, имеющие дистанционно управляемые клапаны. При существующих давлениях транспортировки газа по магистральным трубопроводам (5-10 МПа) возникают технологические трудности по снаряжению емкостей газообразным радиоактивным индикаторным веществом, так как требуется специализированное оборудование для повышения его давления перед заправкой емкостей, а также средства для их дезактивации. Кроме того, допускаемый из условий техники безопасности объем разовой заправки газообразного радиоактивного индикаторного вещества таков, что, например, при давлении транспортировки газа 8,5 МПа объем емкости не превышает 2 см³, и такая миниатюризация емкости и соответственно дистанционно управляемого клапана для нее вызывает дополнительные проблемы с освобождением "мертвых" зон емкости, клапана и каналов от оставшегося в них газообразного радиоактивного индикаторного вещества.

Наиболее близким к заявляемому инжекционному модулю является устройство, описанное в авторском свидетельстве СССР 1536079 A1, F 15 B 1/04, 15.01.1990. Известное устройство может использоваться в качестве инжекционного модуля. Оно содержит корпус с цилиндрической полостью и двумя крышками, одна из которых выполнена с заправочно-раздаточной горловиной, а другая крышка оснащена введенным в цилиндрическую полость дренажным патрубком, и имеет зарядно-раздаточное устройство, включающее цилиндрический запорный орган, взаимодействующий с заправочно-раздаточной горловиной. В цилиндрической полости размещен подпружиненный вытесняющий поршень, разделяющий указанную полость на рабочую камеру переменного объема, заполненную инжектируемым веществом, и приводную камеру, в которой размещена пружина сжатия. Приводная камера герметизирована. В известном устройстве инжектируемое вещество хранится в рабочей камере при давлении, равном или большем давления подачи его в инжектируемую полость. Как уже отмечалось выше, в магистральном газопроводе давление достигает 5-10 МПа и использование известного устройства для хранения и подачи в технологический отсек газообразного радиоактивного индикаторного вещества приведет к консервации индикаторного вещества в "мертвых" зонах, что вызовет проблемы с обслуживанием инжекционного модуля и внутритрубного аппарата после проведения инспекции. При существующих давлениях транспортировки газа для вытеснения газообразного радиоактивного индикаторного вещества из рабочей камеры в технологический отсек потребуется мощная пружина сжатия, способная преодолеть давление транспортировки газа. Кроме того, устройство управления работой известного инжекционного модуля включает дистанционно управляемый клапан, для работы которого требуется наличие перепада давления на рабочем органе, и при использовании данного инжекционного модуля в составе внутритрубного снаряда для маркировки дефектов стенки магистрального трубопровода радиоактивным индикаторным веществом, необходимо ввести в состав снаряда дополнительные системы для создания и поддержания указанного перепада давления.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание способа маркировки радиоактивным индикаторным веществом дефектов стенки магистрального трубопровода, внутритрубного аппарата для маркировки дефектов стенки магистрального трубопровода и инжекционного модуля для него, обеспечивающего повышенную безопасность персонала при работе с газообразным радиоактивным индикаторным веществом при проведении регламентных работ, связанных с подготовкой внутритрубного аппарата к инспекции магистрального газопровода и обслуживании его после проведения инспекции. Дополнительной задачей изобретения является создание инжекционного модуля, который будет функционировать автономно, используя энергетические ресурсы транспортируемой среды.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе маркировки радиоактивным индикаторным веществом дефектов стенки магистрального трубопровода, включающем формирование в трубопроводе прилегающего к его стенке технологического отсека, заполнение полости указанного отсека технологической средой, в качестве которой используют транспортируемый по трубопроводу газ, введение в технологическую среду газообразного радиоактивного индикаторного вещества из емкостей до достижения заданной концентрации индикаторного вещества в технологическом отсеке, перемещение технологического отсека с маркированной технологической средой и емкостями с газообразным радиоактивным индикаторным веществом вдоль контролируемого трубопровода и периодическую подпитку в течение всего времени инспекции трубопровода технологического отсека введением в него дискретных порций газообразного радиоактивного индикаторного вещества, согласно изобретению газообразное радиоактивное индикаторное вещество транспортируют вдоль трубопровода в емкостях при давлении ниже давления транспортировки газа, непосредственно перед введением его в технологический отсек в емкость с газообразным радиоактивным индикаторным веществом подают газ из технологического отсека, смешивают его в емкости с газообразным радиоактивным индикаторным веществом и выравнивают давления в емкости и технологическом отсеке, а затем инжектируют полученную смесь из емкости в технологический отсек.

Применительно к внутритрубному аппарату для маркировки дефектов стенки магистрального трубопровода поставленная техническая задача решается тем, что во внутритрубном аппарате, содержащем кольцевой несущий проточный корпус с открытыми торцами, закрепленные на внешней поверхности кольцевого корпуса уплотняющие элементы, формирующие внешний кольцевой технологический отсек, заполненный транспортируемым по трубопроводу газом, и систему маркировки газа в технологическом отсеке газообразным радиоактивным индикаторным веществом, согласно изобретению система маркировки газа в технологическом отсеке газообразным радиоактивным индикаторным веществом оснащена дистанционно управляемыми смесительно-инжекционными модулями, каждый из которых включает в себя смесительную рабочую камеру переменного объема, заполненную индикаторным радиоактивным веществом, и вытесняющее устройство для принудительной подачи смеси индикаторного вещества с транспортируемым газом из указанной рабочей камеры в технологический отсек.

Кроме того, смесительно-инжекционные модули соединены между собой с образованием моноблока.

Система маркировки газа в технологическом отсеке может быть оснащена двумя моноблоками смесительно-инжекционных модулей, размещенными во внешнем кольцевом отсеке диаметрально противоположно относительно друг друга.

При этом смесительно-инжекционные модули могут быть расположены в моноблоке линейно или в две линии с оппозитным расположением модулей одной линии относительно модулей другой линии.

Каждый моноблок смесительно-инжекционных модулей целесообразно поместить в защитный свинцовый контейнер, а кольцевой несущий проточный корпус оснастить двумя шпангоутами для крепления моноблоков вместе с защитными контейнерами.

Аппарат может быть оснащен размещенными во внешнем кольцевом технологическом отсеке и герметизированными относительно него камерами для вспомогательного оборудования, имеющими форму цилиндрических сегментов и расположенными между моноблоками смесительно-инжекционных модулей.

Аппарат снабжен устройством для подсоединения его к внутритрубному транспортирующему средству.

Применительно к инжекционному модулю поставленная техническая задача решается тем, что модуль, содержащий корпус с цилиндрической полостью и двумя крышками, одна из которых выполнена с заправочно-раздаточной горловиной, а другая крышка оснащена введенным в цилиндрическую полость дренажным патрубком, размещенный в цилиндрической полости подпружиненный вытесняющий поршень, делящий указанную полость на рабочую камеру переменного объема, заполненную инжектируемым веществом, и приводную камеру, в которой размещена пружина сжатия, и зарядно-раздаточное устройство, включающее первый цилиндрический запорный орган, взаимодействующий с заправочно-раздаточной горловиной, согласно изобретению оснащен дистанционно управляемым устройством для фиксации поршня в стартовом положении, а его зарядно-раздаточное устройство снабжено вторым цилиндрическим запорным органом, взаимодействующим с дренажным патрубком, в стенках заправочно-раздаточной горловины и дренажного патрубка выполнены каналы, поршень выполнен с двухсторонним штоком, на концах которого размещены первый и второй запорные органы, отделяющие в стартовом положении поршня рабочую и приводную камеры от окружающей среды, при этом расстояние между отсекающей кромкой первого запорного органа и каналами в стенке заправочно-раздаточной горловины больше расстояния между отсекающей кромкой второго запорного органа и каналами в стенке дренажного патрубка.

Кроме того, в корпусе модуля выполнена дополнительная камера, в которой размещено дистанционно управляемое устройство для фиксации поршня в стартовом положении, оснащенное электроприводом и связанным с ним стопором, поршень выполнен с кольцевой проточкой, а в стенке, отделяющей дополнительную камеру от цилиндрической полости, выполнено сквозное отверстие, при этом стопор пропущен через указанное отверстие и введен в проточку поршня.

При этом поршень целесообразно выполнить с юбкой, длина которой превышает длину рабочего хода поршня.

Сущность изобретения заключается в том, что при реализации предложенного способа обслуживающий персонал работает с газообразным радиоактивным индикаторным веществом низкого давления без использования повышающего давление специализированного оборудования при сравнительно низкой объемной концентрации индикаторного вещества. Все операции по выравниванию давлений индикаторного вещества и газа в технологическом отсеке проводят непосредственно перед его введением в указанный отсек. Выравнивание давления в емкости и технологическом отсеке путем смешения индикаторного вещества с газом из технологического отсека сохраняет исходную объемную концентрацию индикаторного вещества в емкости и обеспечивает условия для инжектирования полученной смеси в технологический отсек. По окончании инжекции индикаторного вещества в технологический отсек остающийся в "мертвых" зонах инжекционного модуля индикаторный газ имеет объемную концентрацию, сопоставимую с его концентрацией при зарядке емкости, что повышает безопасность обслуживающего персонала при регламентных работах с внутритрубным аппаратом после проведения инспекции магистрального трубопровода.

Наличие в составе системы маркировки газа в технологическом отсеке внутритрубного аппарата дистанционно управляемых смесительно-инжекционных модулей, каждый из которых включает в себя смесительную рабочую камеру переменного объема, заполненную газообразным радиоактивным индикаторным веществом, и вытесняющее устройство для принудительной подачи смеси индикаторного вещества с транспортируемым газом из рабочей камеры в технологический отсек, позволяет проводить маркировку газа в технологическом отсеке при любом давлении транспортировки газа, так как давление при заполнении рабочей камеры газообразным радиоактивным индикаторным веществом может быть сколь угодно низким и определяется условиями безопасной работы с газообразными радиоактивными веществами. Дистанционно управляемый смесительно-инжекционный модуль с заполненной индикаторным веществом рабочей камерой может быть приведен в действие в любое время подключением его камер к полости технологического отсека, что приведет к выравниванию давления в камерах смесительно-инжекционного модуля и технологическом отсеке, а перепад давления между технологическим отсеком и смесительной рабочей камерой гарантирует надежное перемешивание среды в смесительной рабочей камере. Полученная смесь газообразного радиоактивного индикаторного вещества с транспортируемым по трубопроводу газом имеет давление, равное давлению транспортировки газа, что позволяет инжектировать ее с помощью вытесняющего устройства в технологический отсек при минимальных затратах энергии.

Поскольку каждый дистанционно управляемый смесительно-инжекционный модуль является автономным узлом, то внутритрубный аппарат для маркировки стенки магистрального трубопровода, оснащенный указанными модулями, может проектироваться на самое длительное время инспекции, а при меньшей длительности инспекции работа внутритрубного аппарата регулируется простым изменением количества модулей, заполненных газообразным радиоактивным индикаторным веществом.

Формирование из смесительно-инжекционных модулей моноблока упрощает обслуживание указанных модулей и сокращает время зарядки емкостей и закрепления инжекционных модулей на внутритрубном аппарате, что снижает время контакта обслуживающего персонала с радиоактивным излучением индикаторного вещества.

Оснащение системы маркировки газа в технологическом отсеке двумя моноблоками смесительно-инжекционных модулей с размещением их во внешнем кольцевом отсеке диаметрально противоположно относительно друг друга увеличивает его технологические возможности и способствует снижению нагрузки на шасси внутритрубного аппарата.

Заключение каждого моноблока смесительно-инжекционных модулей в защитный свинцовый контейнер повышает радиационную безопасность при обслуживании внутритрубного аппарата, а оснащение кольцевого несущего проточного корпуса двумя шпангоутами для крепления моноблоков вместе с защитными контейнерами позволяет быстро установить и снять моноблоки и сократить время контакта обслуживающего персонала с радиоактивным излучением индикаторного вещества.

Оснащение внутритрубного аппарата размещенными во внешнем кольцевом отсеке и герметизированными относительно него камерами для вспомогательного оборудования, имеющими форму цилиндрических сегментов и расположенными между моноблоками смесительно-инжекционных модулей, уменьшает объем технологического отсека и снижает радиационную нагрузку на окружающую среду при проведении инспекции магистрального трубопровода.

Конструкция инжекционного модуля позволяет провести заполнение его рабочей камеры через заправочно-раздаточную горловину и каналы в ее стенке газообразным радиоактивным индикаторным веществом (или любым другим токсичным газом) с давлением, обеспечивающим безопасную работу с радиоактивными газами и позволяющим дальнейшее использование заправленного инжекционного модуля в среде с повышенным давлением, что достигается согласованным изменением давления в рабочей и приводной камерах инжекционного модуля при его заправке и работе. Это обеспечивается одновременным перемещением вытесняющего поршня с двухсторонним штоком и закрепленных на его концах первого и второго цилиндрических запорных органов и согласования их положения относительно каналов в стенках заправочно-раздаточной горловины и дренажного патрубка. При заправке рабочей камеры газообразное радиоактивное индикаторное вещество подается в нее через каналы в стенке заправочно-раздаточной горловины. В процессе заправки, воздействуя заправочным устройством на торец штока в заправочной горловине, перемещают вытесняющий поршень, увеличивая объем рабочей камеры и сжимая пружину в приводной камере. Приводная камера в это время дренирована во внешнюю среду через каналы в стенке дренажного патрубка, что снижает усилие, которое необходимо приложить к вытесняющему поршню при заправке рабочей камеры. При выбранном взаимном расположении первого и второго запорных органов относительно каналов в стенках заправочно-раздаточной горловины и дренажного патрубка при заправке первыми перекрываются каналы в заправочно-дренажной горловине, герметизируя рабочую камеру, а затем перекрываются каналы в дренажном патрубке, герметизируя приводную камеру. Вытесняющий поршень перемещают до фиксации его в стартовом положении. Характеристики пружины сжатия и диаметры первого и второго цилиндрических запорных органов подбирают таким образом, чтобы при рабочем ходе вытесняющего поршня первоначальное усилие было достаточным для преодоления противодействия перемещению вытесняющего поршня за счет превышения давления в рабочей камере относительно приводной камеры и обеспечения достаточного усилия в конце рабочего хода вытесняющего поршня. Наличие дистанционно управляемого устройства для фиксации поршня в стартовом положении обеспечивает стабильное состояние заправленного инжекционного модуля в стартовом положении до момента введения его в действие. Срабатывание дистанционно управляемого устройства приводит к освобождению вытесняющего поршня и смещению его под действием пружины сжатия. Смещение поршня приводит к открытию каналов в дренажном патрубке и внешняя среда высокого давления, газ из технологического отсека, поступает в приводную камеру, что ускоряет перемещение поршня и приводит к сообщению рабочей камеры через заправочно-раздаточную горловину и каналы в ее стенке с технологическим отсеком. Газ из технологического отсека под высоким давлением поступает в рабочую камеру и смешивается в ней с газообразным радиоактивным индикаторным веществом с выравниванием давления в рабочей камере и технологическом отсеке, при этом рабочая камера выполняет одновременно функцию смесителя. Инжекция полученной смеси из смесительной рабочей камеры в технологический отсек происходит перемещением вытесняющего поршня под воздействием пружины сжатия и нет необходимости вводить в состав внутритрубного аппарата дополнительные системы.

Оснащение дистанционно управляемого устройства для фиксации поршня в стартовом положении электроприводом и связанным с ним стопором и выполнение поршня с кольцевой проточкой, взаимодействующей со стопором, позволяет сформировать компактный инжекционный модуль, а выполнение вытесняющего поршня с юбкой, длина которой превышает длину рабочего хода поршня, повышает надежность инжекционного модуля, так как гарантирует, что стопор будет взаимодействовать с поршнем только после перемещения поршня в стартовое положение.

На фиг.1 изображен внутритрубный аппарат, реализующий предложенный способ, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.2; на фиг. 4-6 - смесительно-инжекционный модуль при трех положениях вытесняющего поршня.

Изобретение реализуется следующим образом.

Инспектируемый трубопровод 1 проложен под землей и имеет в стенке 2 сквозной дефект 3. В трубопровод вводят снаряд-дефектоскоп, в состав которого входит внутритрубный аппарат 4 для маркировки дефектов стенки трубопровода. Внутритрубный аппарат содержит цилиндрический гермокорпус 5 с управляющими приборами, кольцевой несущий проточный корпус 6 с открытыми торцами, на котором закреплены поддерживающие устройства 7, удерживающие аппарат на оси трубопровода, и уплотняющие элементы в виде эластичных манжет 8, перекрывающих зазор между корпусом 6 и стенкой 2 трубопровода с образованием внешнего кольцевого технологического отсека 9. Поддерживающие устройства 7 выполнены в виде упругих манжет, обеспечивающих также тяговое усилие для перемещения аппарата внутри трубопровода. Внутритрубный аппарат снабжен устройством 10 для подсоединения его к внутритрубному транспортирующему средству или другим модулям снаряда-дефектоскопа.

Внутритрубный аппарат 4 имеет систему маркировки газа в технологическом отсеке газообразным радиоактивным индикаторным веществом, которая включает в себя дистанционно управляемые смесительно-инжекционные модули 11, объединенные в два моноблока 12. Моноблоки 12 размещены в технологическом отсеке 9 диаметрально противоположно относительно друг друга. Каждый моноблок помещен в защитный свинцовый контейнер 13. При обслуживании аппарата моноблоки могут переноситься совместно с контейнером либо отдельно от него. Сборка контейнера с моноблоком закреплена на шпангоутах 14 корпуса 6. В моноблоке модули 11 расположены в две линии, с оппозитным расположением модулей одной линии относительно модулей другой линии, как это показано на фиг.3. Возможно также расположение модулей в моноблоке в одну линию.

Между моноблоками 12 расположены камеры 15 для вспомогательного оборудования, имеющие форму цилиндрических сегментов. Камеры 15 герметично отделены от технологического отсека 9, что исключает воздействие маркированной радиоактивным индикаторным газом среды на расположенное в них оборудование. Камеры 15 уменьшают пассивный объем технологического отсека и тем самым снижают объем маркированной технологической среды.

Каждый смесительно-инжекционный модуль 11 (фиг.4) содержит корпус 16 с цилиндрической полостью и двумя крышками 17 и 18. Крышка 17 имеет заправочно-раздаточную горловину 19 с осевым отверстием 20, а крышка 18 - дренажный патрубок 21 со сквозным отверстием 22.

В цилиндрической полости корпуса 16 размещен подпружиненный вытесняющий поршень 23 с двухсторонним штоком 24. Поршень разделяет полость корпуса на рабочую камеру 25 переменного объема и приводную камеру 26, в которой размещена пружина 27 сжатия. Рабочая камера одновременно является смесителем и в ней происходит смешение радиоактивного индикаторного вещества с транспортируемым газом с последующей инжекцией смеси в технологический отсек 9. На концах штока 24 размещены первый цилиндрический запорный орган 28, расположенный в отверстии 20 заправочно-раздаточной горловины 19, и второй цилиндрический запорный орган 29, расположенный в отверстии 22 дренажного патрубка 21, образующие зарядно-раздаточное устройство смесительно-инжекционного модуля. Диаметр отверстия 22 и перекрывающего его цилиндрического запорного органа 29 несколько превышают диаметр отверстия 20 и перекрывающего его цилиндрического запорного органа 28. Это обеспечивает усилие, достаточное для преодоления противодействия перемещению вытесняющего поршня со стороны рабочей камеры во время рабочего хода вытесняющего поршня.

В стенке заправочно-раздаточной горловины 19 выполнены каналы 30 и 31, а в стенке дренажного патрубка 21 - каналы 32, перекрываемые запорными органами 28 и 29 при движении поршня 23.

В корпусе 16 инжекционного модуля выполнена дополнительная камера 33, в которой размещены электропривод 34 и связанный с ним стопор 35 дистанционно управляемого устройства для фиксации поршня 23 в стартовом положении. На поршне имеется кольцевая проточка 36, а в стенке, отделяющей камеру 33 от цилиндрической полости, выполнено сквозное отверстие 37. Стопор 35 пропущен через отверстие 37 и введен в проточку 36 поршня, удерживая его в стартовом положении, как это показано на фиг.4. Поршень имеет юбку 38, длина которой больше его рабочего хода.

В стартовом положении поршня 23 расстояние L1 между отсекающей кромкой первого запорного органа 28 и каналом 31 в стенке заправочно-раздаточной горловины 19 больше расстояния L2 между отсекающей кромкой второго запорного органа 29 и каналом 32 в стенке дренажного патрубка 21. При этом запорные органы 28 и 29 отделяют рабочую 25 и приводную 26 камеры от окружающей среды.

Подготовка внутритрубного аппарата 4 для маркировки дефектов стенки 2 магистрального трубопровода начинается с заправки смесительно-инжекционного модуля 11 газообразным радиоактивным индикаторным веществом. Поршень 23 при этом находится в крайнем положении, показанном на фиг.6. К заправочно-раздаточной горловине 19 подсоединяют зарядное устройство и начинают подачу газообразного радиоактивного индикаторного вещества в рабочую камеру 25. Давление и объем заправки выбираются из условий безопасной работы с газообразными радиоактивными веществами, оговоренными в соответствующей инструкции, и незначительно превышает атмосферное. Под действием избыточного давления поршень 23 начинает перемещаться, сжимая пружину 27. Приводная камера 26 сообщается с внешней средой через канал 32 и отверстие 22 дренажного патрубка 21. При перемещении поршня вместе с ним движутся запорные органы 28 и 29 и в конце заправки первый запорный орган 28 перекрывает канал 31, отсекая рабочую камеру 25 от зарядного устройства. Воздействуя на торец штока 24 со стороны зарядного устройства, продолжают перемещать поршень. Второй запорный орган 29 перекрывает канал 32, отсекая приводную камеру 26 от внешней среды, и дальнейшее перемещение поршня происходит при герметизированных рабочей 25 и приводной 26 камерах. Поршень доходит до стартового положения, кольцевая проточка 36 оказывается напротив стопора 35 и поршень фиксируется в этом положении. Низкое давление в рабочей 25 и приводной 26 камерах сохраняется до приведения смесительно-инжекционного модуля в действие.

Заправка смесительно-инжекционных модулей 11 может производиться непосредственно на аппарате 4. Возможна и другая процедура заправки, когда защитный свинцовый контейнер 13 с моноблоком 12 смесительно-инжекционных модулей снимается с аппарата, заправляется в отдельном боксе и устанавливается на аппарат в заправленном состоянии.

Внутритрубный аппарат 4 с заправленными смесительно-инжекционными модулями 11 вводится в инспектируемый трубопровод 1 любым известным способом. Транспортируемый по магистральному трубопроводу газ, например, под давлением 8,5 МПа, заполняет кольцевой проточный корпус 6 и технологический отсек 9. Для маркировки транспортируемого газа в технологическом отсеке подают команду на электропривод 34. Электропривод 34 смещает стопор 35 и выводит его из зацепления с кольцевой проточкой 36 поршня 23. Под действием пружины 27 и разности усилий, действующих на торцы штока 24, поршень 23 начинает смещаться, сжимая газообразное радиоактивное вещество в рабочей камере 25. При смещении поршня первым открывается канал 32 и транспортируемый газ под высоким давлением начинает поступать в приводную камеру 26, что приводит к ускорению движения поршня. Первый запорный орган 28 проходит мимо канала 31 и сообщает рабочую камеру 25 с полостью технологического отсека 9. Транспортируемый газ под высоким давлением устремляется в рабочую камеру и смешивается в ней с газообразным радиоактивным индикаторным веществом. Давление в рабочей камере 25 и в технологическом отсеке 9 выравнивается и под действием пружины 27 смесь транспортируемого газа и индикаторного вещества выдавливается в технологический отсек. Количество задействуемых смесительно-инжекционных модулей определяется объемом технологического отсека и заданным уровнем активности маркированной среды в технологическом отсеке.

Внутритрубный аппарат 4 перемещают вдоль инспектируемого магистрального трубопровода 1 и при снижении уровня активности среды в технологическом отсеке 9 ниже порогового значения система подпитки дает команду на задействование очередного смесительно-инжекционного модуля 11. Работа этого модуля происходит аналогично описанному выше. Таким образом, для поддержания активности маркированной среды в технологическом отсеке не требуется каких либо дополнительных систем или устройств. При необходимости неизрасходованные смесительно-инжекционные модули могут быть освобождены от газообразного радиоактивного индикаторного вещества по процедуре, аналогичной описанной выше.

Маркированная среда, остающаяся в технологическом отсеке, может быть сброшена в магистральный трубопровод любым известным способом с разбавлением ее до безопасной концентрации.

Для осуществления заявленного способа маркировки радиоактивным индикаторным веществом дефектов стенки магистрального трубопровода можно использовать радиоактивные изотопы инертных газов криптон-85 и ксенон-133, образующиеся в значительных количествах при работе атомных электростанций.

Предлагаемый внутритрубный аппарат для маркировки дефектов стенки магистрального трубопровода и смесительно-инжекционный модуль могут быть изготовлены на машиностроительных заводах с использованием известных материалов, совместимых с транспортируемой средой и широко используемых в нефтехимической и газовой промышленности.

Формула изобретения

1. Способ маркировки радиоактивным индикаторным веществом дефектов стенки магистрального трубопровода, включающий формирование в трубопроводе прилегающего к его стенке технологического отсека, заполнение полости указанного отсека технологической средой, в качестве которой используют транспортируемый по трубопроводу газ, введение в технологическую среду газообразного радиоактивного индикаторного вещества из емкостей до достижения заданной концентрации индикаторного вещества в технологическом отсеке, перемещение технологического отсека с маркированной технологической средой и емкостями с индикаторным веществом вдоль контролируемого трубопровода и периодическую подпитку в течение всего времени инспекции трубопровода технологического отсека введением в него дискретных порций газообразного радиоактивного индикаторного вещества, отличающийся тем, что газообразное радиоактивное индикаторное вещество транспортируют вдоль трубопровода в емкостях при давлении ниже давления транспортировки газа, непосредственно перед введением его в технологический отсек в емкость с газообразным радиоактивным индикаторным веществом подают газ из технологического отсека, смешивают его в емкости с газообразным радиоактивным индикаторным веществом и выравнивают давления в емкости и технологическом отсеке, а затем инжектируют полученную смесь из емкости в технологический отсек.

2. Внутритрубный аппарат для маркировки дефектов стенки магистрального трубопровода, содержащий кольцевой несущий проточный корпус с открытыми торцами, закрепленные на внешней поверхности кольцевого корпуса уплотняющие элементы, формирующие внешний кольцевой технологический отсек, заполненный транспортируемым по трубопроводу газом, и систему маркировки газа в технологическом отсеке газообразным радиоактивным индикаторным веществом, отличающийся тем, что система маркировки газа в технологическом отсеке газообразным радиоактивным индикаторным веществом оснащена дистанционно управляемыми смесительно-инжекционными модулями, каждый из которых включает в себя смесительную рабочую камеру переменного объема, заполненную индикаторным радиоактивным веществом, и вытесняющее устройство для принудительной подачи смеси индикаторного вещества с транспортируемым газом из указанной рабочей камеры в технологический отсек.

3. Аппарат по п.2, отличающийся тем, что смесительно-инжекционные модули соединены между собой с образованием моноблока.

4. Аппарат по п.3, отличающийся тем, что система маркировки газа в технологическом отсеке оснащена двумя моноблоками смесительно-инжекционных модулей, размещенными во внешнем кольцевом отсеке диаметрально противоположно относительно друг друга.

5. Аппарат по п.3 или 4, отличающийся тем, что смесительно-инжекционные модули расположены в моноблоке линейно.

6. Аппарат по п.3 или 4, отличающийся тем, что смесительно-инжекционные модули расположены в моноблоке в две линии с оппозитным расположением модулей одной линии относительно модулей другой линии.

7. Аппарат по любому из пп.3 - 6, отличающийся тем, что каждый моноблок смесительно-инжекционных модулей помещен в защитный свинцовый контейнер, а кольцевой несущий проточный корпус оснащен двумя шпангоутами для крепления моноблоков вместе с защитными контейнерами.

8. Аппарат по п. 7, отличающийся тем, что он оснащен размещенными во внешнем кольцевом технологическом отсеке и герметизированными относительно него камерами для вспомогательного оборудования, имеющими форму цилиндрических сегментов и расположенными между моноблоками смесительно-инжекционных модулей.

9. Аппарат по п.2, отличающийся тем, что он снабжен устройством для подсоединения его к внутритрубному транспортирующему средству.

10. Инжекционный модуль, содержащий корпус с цилиндрической полостью и двумя крышками, одна из которых выполнена с заправочно-раздаточной горловиной, а другая крышка оснащена введенным в цилиндрическую полость дренажным патрубком, размещенный в цилиндрической полости подпружиненный вытесняющий поршень, делящий указанную полость на рабочую камеру переменного объема, заполненную инжектируемым веществом, и приводную камеру, в которой размещена пружина сжатия, и зарядно-раздаточное устройство, включающее первый цилиндрический запорный орган, взаимодействующий с заправочно-раздаточной горловиной, отличающийся тем, что он оснащен дистанционно управляемым устройством для фиксации поршня в стартовом положении, а его зарядно-раздаточное устройство снабжено вторым цилиндрическим запорным органом, взаимодействующим с дренажным патрубком, в стенках заправочно-раздаточной горловины и дренажного патрубка выполнены каналы, поршень выполнен с двухсторонним штоком, на концах которого размещены первый и второй запорные органы, отделяющие в стартовом положении поршня рабочую и приводную камеры от окружающей среды, при этом расстояние между отсекающей кромкой первого запорного органа и каналами в стенке заправочно-раздаточной горловины больше расстояния между отсекающей кромкой второго запорного органа и каналами в стенке дренажного патрубка.

11. Модуль по п.10, отличающийся тем, что в корпусе модуля выполнена дополнительная камера, в которой размещено дистанционно управляемое устройство для фиксации поршня в стартовом положении, оснащенное электроприводом и связанным с ним стопором, поршень выполнен с кольцевой проточкой, а в стенке, отделяющей дополнительную камеру от цилиндрической полости, выполнено сквозное отверстие, при этом стопор пропущен через указанное отверстие и введен в проточку поршня.

12. Модуль по п. 11, отличающийся тем, что поршень выполнен с юбкой, длина которой превышает длину рабочего хода поршня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.01.2009

Извещение опубликовано: 10.01.2009        БИ: 01/2009