Способ повышения прочности трубопровода изнутри

 

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении и эксплуатации трубопроводов для противокоррозионной защиты отдельных участков внутренних поверхностей труб, трубных секций и трубопроводов. В усиливаемую зону внутри трубопровода вводят разжимную втулку. Разжимная втулка выполнена в виде спирально свернутой металлической ленты, имеет расчетные прочностные характеристики, покрыта полимерным связующим и несет в себе все усиливающие функции. Разжимную втулку вводят в усиливаемую зону трубопровода, производят ее прижим к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием, обеспечивая при этом и фиксацию достигнутого обжатия. Прижим разжимной втулки и ее фиксация осуществляется под действием сил упругости в ленте, из которой изготовлена втулка. Расширяет арсенал технических средств. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства и ремонта трубопроводов и может быть использовано для повышения прочности и герметичности отдельных участков труб, трубных секций и трубопроводов из стали, чугуна и других материалов.

За прототип предлагаемого решения принят способ повышения противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб (Патент РФ №2133908, заявка 97117309/06 от 16.10.97 г., опубликован 27.07.99 г. Авторы: Моисеенков В.А., Шведов В.В., Шведов В.Н. Патентообладатель: Научно-производственное объединение “Тарис”). Способ осуществляется следующим образом. Внутрь трубопровода в зону сварного стыка вводят разжимное устройство с раздуваемой изнутри эластичной оболочкой, на которой последовательно размещены спирально свернутая металлическая лента с замковым соединением и пропитанный полимерным связующим бандаж. В эластичную оболочку подают под давлением рабочую среду. Эластичная оболочка, расширяясь, разжимает спирально свернутую ленту и спирально свернутый бандаж и прижимает их к внутренней поверхности трубы. После достижения расчетной степени обжатия бандажа происходит фиксация обжатия в замковом соединении ленты.

Желательно иметь способ, позволяющий наряду с антикоррозионной защитой повысить прочность усиливаемой зоны.

Поставленная задача решается тем, что в способе внутреннего повышения прочности зоны трубопровода, заключающемся в размещении в усиливаемой зоне разжимной втулки, выполненной в виде спирально свернутой ленты, с возможностью ее прижатия к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием и фиксацией достигнутого обжатия, новым является то, что разжимная втулка, выполненная в виде спирально свернутой ленты, имеет расчетные прочностные характеристики, покрыта полимерным связующим и несет на себе все усиливающие функции, разжимную втулку вводят в усиливаемую зону трубопровода, производят прижим разжимной втулки одним из известных приемов к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием, обеспечивая при этом и фиксацию достигнутого обжатия. Разжимная втулка может быть изготовлена в коррозионно-стойком исполнении. Прижим разжимной втулки и ее фиксация может осуществляться под действием сил упругости в ленте, из которой изготовлена втулка.

Изобретение иллюстрируется графическим материалом, где на фиг.1 представлена зона усиленная согласно предлагаемому способу; на фиг.2 представлена расчетная схема усиленной зоны.

Способ осуществляется следующим образом. Разжимную втулку размещают внутри трубопровода в усиливаемой зоне. При этом обеспечивают зазор между внешней поверхностью разжимной втулки 1 и внутренней поверхностью трубопровода 3. Прижимают разжимную втулку 1 одним из известных приемов к внутренней поверхности трубопровода 4 с расчетным усилием, обеспечивая при этом и фиксацию достигнутого обжатия. Расчетная величина усилия прижатия разжимной втулкой 1 к внутренней поверхности трубопровода 4 обеспечивает необходимую степень герметизации усиливаемой зоны трубопровода от перекачиваемого по нему продукта. Полимерное связующее 2, частично выдавленное из разжимной втулки 3, формирует защитные валики по всему периметру втулки, что дополнительно повышает герметичность и надежность противокоррозионной защиты усиливаемой зоны трубопровода. Полимерное связующие 2 заполняет все неровности внутренней поверхности трубопровода под разжимной втулкой и зазор между внутренней поверхностью трубопровода и разжимной втулкой под первым витком и между всеми витками втулки.

Пример конкретного выполнения устройства. Произведено повышение прочности зоны трубопровода с наружным диаметром - 530 мм, толщиной стенки - 10 мм разжимной втулкой, выполненной из трех витков пружинной холоднокатаной нагартованной стальной ленты по ГОСТ 2283-79. Толщина ленты 1 мм. Трубопровод выполнен из стали с R_y=230 МПа. Цель усиления обеспечить работу трубопровода под давлением 90 атм. Усиление необходимо, так как условие прочности не выполняется:

где - тангенциальное напряжение внутренней поверхности усиливаемой зоны трубы до упрочнения;

- радиальное напряжение на внутренней поверхности усиливаемой зоны трубы до упрочнения;

r₃=0,265 м - радиус внешней поверхности усиливаемой зоны трубопровода;

r ₂=0,255 м - радиус внутренней поверхности усиливаемой зоны трубопровода;

Р_in - внутреннее давление.

После усиления условие прочности на внутренней поверхности усиливаемой зоны трубопровода выполняется с запасом в 21%:

где - тангенциальное напряжение на внутренней поверхности усиливаемой зоны трубы после упрочнения;

- радиальное напряжение на внутренней поверхности усиливаемой зоны трубы после упрочнения;

- давление между внутренней поверхностью усиливаемой зоны трубопровода и внешней поверхностью разжимной втулки;

r₁=0,252 м - внутренний радиус разжимной втулки;

Р_out - наружное давление, в данном случае принято равным нулю.

Условие прочности на внутренней поверхности разжимной втулки также выполняется

где - тангенциальное напряжение на внутренней поверхности разжимной втулки;

- радиальное напряжение на внутренней поверхности разжимной втулки трубы.

Формула изобретения

1. Способ повышения прочности трубопровода изнутри, заключающийся в размещении в усиливаемой зоне разжимной втулки, выполненной в виде спирально свернутой ленты с возможностью ее прижатия к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием и фиксацией достигнутого обжатия, отличающийся тем, что разжимная втулка, выполненная в виде спирально свернутой ленты, имеет расчетные прочностные характеристики, покрыта полимерным связующим и несет на себе все усиливающие функции, разжимную втулку вводят в усиливаемую зону трубопровода, производят прижим разжимной втулки одним из известных приемов к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием, обеспечивая при этом и фиксацию достигнутого обжатия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разжимная втулка может быть изготовлена в коррозионно-стойком исполнении.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что прижим разжимной втулки и ее фиксация может осуществляться под действием сил упругости в ленте, из которой изготовлена втулка.

РИСУНКИ