Чугунный груз для балластировки трубопровода (варианты)

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении и ремонте подводных трубопроводов. Чугунный груз содержит два полугруза цилиндрической формы, внутренняя цилиндрическая поверхность каждого из них снабжена выступающими цилиндрическими опорными поясами и элементами, обеспечивающими возможность закрепления полугрузов на наружной поверхности трубопровода. В варианте чугунного груза каждый опорный пояс выполнен цилиндрическим в виде дна кольцевой полости с возможностью размещения в ней уплотняющего элемента. Даны соотношения размеров, обеспечивающих устойчивое положение чугунных грузов на футерованной поверхности трубопровода при его протаскивании. Повышает надежность балластировки трубопровода. 2 н. и 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении и ремонте трубопроводов на переходах через водные преграды, на обводненных грунтах, болотах.

Из уровня техники известны устройства для балластировки и защиты наружной поверхности трубопровода, когда прокладку трубопроводов осуществляют, предварительно защитив изоляцию трубопровода футеровкой из деревянных брусков, стянутых стальными хомутами или проволокой, а балластировку трубопроводов осуществляют железобетонными или чугунными кольцевыми грузами. Трубопроводную плеть предварительно футеруют и раскладывают вдоль нее на расчетном расстоянии половинки грузов - «полугрузы». На выложенные половинки грузов укладывают футерованную трубопроводную плеть и навешивают на нее верхние половинки грузов, после чего половинки грузов соединяют болтами (см. БОРОДАВКИН П.П. и др. «Подводные трубопроводы». - М.: Недра, 1979, стр.179-181).

К недостатком известного устройства относится необходимость повторной обтяжки крепления футеровки трубопровода вследствие релаксации усилия затяжки, повреждение изоляционного покрытия при стягивании половинок грузов болтами, а также возможное смещение футеровки и грузов по трубопроводу при его укладке протаскиванием или при продольных эксплуатационных перемещениях трубопровода, вызванное большим лобовым сопротивление балластирующих грузов при их перемещении в донном грунте.

Кроме того, недостатком известного решения является необходимость использования пиломатериалов, подверженных гниению.

Необходимо отметить значительный недостаток существующих на сегодня чугунных грузов - недостаточная линейная масса утяжелителя. При расчете на прочность и устойчивость трубопроводов при выборе нагрузок и воздействий по рекомендациям СНиП 2.05.06.-85* (см. п.8.14) при расчете выталкивающей силы воды ее плотность следует принимать с учетом растворенных в ней солей. В примечании 3 п.8.8 СНиП 2.05.06.-85* рекомендуется плотность воды принимать с учетом наличия в ней взвешенных частиц.

Однако эти рекомендации носят общий характер применительно ко всему водоему. На практике при размыве траншеи в локальном объеме воды вокруг трубопровода происходит значительное изменение плотности воды из-за наличия взвешенных частиц грунта засыпки подводной траншеи. Практика показывает, что плотность воды при этом может возрастать на 20-30%, что приводит к увеличению выталкивающей силы, действующей на трубопровод.

Такое изменение внешнего воздействия на трубопровод превосходит принятый по рекомендациям коэффициент надежности по нагрузке, что приводит к всплытию и смещению трубопровода с проектной отметки.

Следует отметить, что в известных чугунных грузах для балластировки магистральных газопроводов с наружным диаметром 529-1020 мм соотношение длины опорной поверхности к ее диаметру составляет меньше 1,0 (для газопровода диаметром 1020 мм соотношение равно 0,7), что характерно для базирования по торцевой поверхности колец, а не цилиндров, и при протаскивании снаряженного трубопровода не способствует устойчивости грузов на футерованной поверхности трубопровода.

Задачей изобретения является создание простого, в применении и несложного устройства, обеспечивающего надежное и устойчивое положение балластирующих грузов на трубопроводе при его сооружении методом протаскивания, а также в период эксплуатации трубопровода.

Указанная задача решается тем, что чугунный груз для балластировки трубопровода содержит два полугруза цилиндрической формы, внутренняя цилиндрическая поверхность каждого полугруза снабжена выступающими цилиндрическими опорными поясами и элементами, обеспечивающими возможность закрепления полугрузов на наружной поверхности трубопровода, при этом отношение расстояния между опорными поясами к диаметру опорных поясов составляет не менее 1,2.

В частном случае выполнения чугунного груза наружный диаметр каждого полугруза равен (1,4-1,5) диаметра опорного пояса. Для увеличения пригружающей способности чугунного груза каждый его полугруз выполнен увеличенной длины, снабжен дополнительным симметрично расположенным опорным поясом и размещенными вблизи него дополнительными крепежными элементами.

Задача решается вариантом заявленного чугунного груза для балластировки трубопровода, который содержит два полугруза цилиндрической формы, внутренняя цилиндрическая поверхность каждого полугруза снабжена опорными поясами с возможностью закрепления полугрузов на наружной поверхности трубопровода, при этом каждый опорный пояс выполнен цилиндрическим в виде дна кольцевой полости с возможностью размещения в ней уплотняющего элемента, а наружный диаметр каждого полугруза равен (1,4-1,5) диаметра опорного пояса.

В частном случае выполнения чугунного груза в каждом полугрузе отношение расстояния между опорными поясами к диаметру опорного пояса составляет не менее 1,2.

Кроме того, для увеличения пригружающей способности чугунного груза каждый его полугруз выполнен увеличенной длины, снабжен дополнительным симметрично расположенным опорным поясом и размещенными вблизи него дополнительными крепежными элементами.

Устройство работает следующим образом. Вдоль подготовленной к укладке трубопроводной плети на расчетных расстояниях укладывают полугрузы - нижние половинки чугунных грузов. На выложенные полугрузы укладывают футерующие элементы, воспринимающие усилия затяжки резьбовых соединений полугрузов, чем обеспечивается фиксация балластирующих чугунных грузов на трубопроводе.

В качестве футерующих элементов используют, например, ленты - уплотняющие элементы с опорными элементами. Ленты укладывют на нижние полугрузы с учетом того, чтобы они равномерно закрывали опорные пояса полугрузов, при этом концы лент отгибают и фиксируют.

На выложенные полугрузы укладывают трубопроводную плеть и навешивают на нее соответственно верхние уплотняющие элементы, концы которых внахлест перекрывают концы ранее уложенных соответствующих нижних уплотняющих элементов, при этом соединенные внахлест концы лент - уплотняющих элементов располагается на уровне горизонтального диаметра трубопровода.

Затем на трубопровод навешивают верхние полугрузы, после чего верхние и нижние полугрузы соединяют шпильками и резьбовые соединения заливают битумной или резинобитумной мастикой. Усилие затяжки резьбового соединения полугрузы воспринимается опорными элементами указанных лент, при этом опорные элементы имеют значительную толщину: 30-50 мм.

Это обеспечивает целостность опорных элементов и передачу усилия затяжки более равномерно через уплотняющие элементы на футеровку или изоляцию трубопровода без повреждений, а структура материала уплотняющих элементов обеспечивает необходимое сцепление их с футеровкой или изоляцией трубопровода, исключающее проскальзывание грузов при протаскивании трубопроводной плети или в период эксплуатации трубопровода при его продольных подвижках.

Особенно надежное закрепление грузов на трубопроводе обеспечивается при футеровании трубопровода известным из уровня техники «скальным листом», изготовленным из материала, идентичного материалу уплотняющих элементов. Уплотняющие элементы, изготовленные из НСМ, прошитые и пропитанные полимерной композицией, после ее отверждения обладают высокой механической прочностью и долговечностью в условиях эксплуатации, оставаясь достаточно эластичной конструкцией, что облегчает монтаж балластирующих грузов на трубопроводе.

Кроме того, уплотняющие элементы обладают хорошими диэлектрическими свойствами, что важно при защите трубопроводного перехода от блуждающих токов.

Соотношение расстояния между опорными поясами и размером их диаметра, составляющее не меньше 1,2, обеспечивает устойчивое положение чугунных грузов на футерованной поверхности трубопровода при его протаскивании. Увеличение погонной массы чугунных грузов устраняет смещение и всплытию трубопровода с проектной отметки при увеличении плотности воды вследствие размыва грунта засыпки.

1. Чугунный груз для балластировки трубопровода, содержащий два полугруза цилиндрической формы, внутренняя цилиндрическая поверхность каждого полугруза снабжена выступающими цилиндрическими опорными поясами и элементами, обеспечивающими возможность закрепления полугрузов на наружной поверхности трубопровода, отличающийся тем, что отношение расстояния между опорными поясами к диаметру опорных поясов составляет не менее 1,2.

2. Чугунный груз по п.1, отличающийся тем, что наружный диаметр каждого полугруза равен (1,4-1,5) диаметра опорного пояса.

3. Чугунный груз по п.1 или 2, отличающийся тем, что для увеличения пригружающей способности каждый его полугруз выполнен увеличенной длины снабжен дополнительным симметрично расположенным опорным поясом и размещенными вблизи него дополнительными крепежными элементами.

4. Чугунный груз для балластировки трубопровода, содержащий два полугруза цилиндрической формы, внутренняя цилиндрическая поверхность каждого полугруза снабжена опорными поясами с возможностью закрепления полугрузов на наружной поверхности трубопровода, отличающийся тем, что каждый опорный пояс выполнен цилиндрическим в виде дна кольцевой полости с возможностью размещения в ней уплотняющего элемента, а наружный диаметр каждого полугруза равен (1,4-1,5) диаметра опорного пояса.

5. Чугунный груз по п.4, отличающийся тем, что отношение расстояния между опорными поясами к диаметру опорного пояса составляет не менее 1,2.

6. Чугунный груз по п.5, отличающийся тем, что для увеличения пригружающей способности каждый его полугруз выполнен увеличенной длины, снабжен дополнительным симметрично расположенным опорным поясом и размещенными вблизи него дополнительными крепежными элементами.