Способ нанесения балластного материала на поверхность трубы для подводного трубопровода



Способ нанесения балластного материала на поверхность трубы для подводного трубопровода
Способ нанесения балластного материала на поверхность трубы для подводного трубопровода
Способ нанесения балластного материала на поверхность трубы для подводного трубопровода

 


Владельцы патента RU 2413117:

Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП" (RU)

Изобретение относится к способу изготовления труб для подводных магистральных трубопроводов. Способ нанесения балластного покрытия на поверхность трубы подводного трубопровода состоит в том, что помещают трубу с закрепленными на ней центрирующими кольцами в наружную оболочку, так что концы трубы выступают за пределы оболочки, а между наружной поверхностью трубы и внутренней поверхностью оболочки образуется кольцевое пространство. Устанавливают по торцам оболочки кольцевые заглушки, по меньшей мере, в одной из которых имеется отверстие размером, близким к зазору между трубой и оболочкой. Закрепляют их на трубе или в оболочке. Нагнетают бетонным насосом в кольцевое пространство через отверстия в одной или обеих крышках раствор балластного материала, состоящий из цемента, воды, добавок и баритовой руды в качестве заполнителя при следующем содержании компонентов в мас.%: цемент - 12-17; вода - 6-9,5; соотношение воды к цементу - 0,49-0,56; пластификатор - 0,2-0,3; баритовая руда - остальное, при следующем содержании фракций в мас.%:

крупная фракция свыше 5 мм до 25 мм - 8-16;

мелкая фракция свыше 0,16 мм до 5 мм - 70-84;

очень мелкая фракция свыше 0,01 µм до 160 µм - 8-14,

при этом подвижность нагнетаемого балластного материала, определяемая по ГОСТ 10181-2000, находится в интервале 19-25 см. При использовании предложенного способа балластный материал высокой плотности поступает в кольцевое пространство с достаточной скоростью, обеспечивающей высокую производительность процесса, и не расслаивается на фракции с выделением воды и выпадением в осадок крупных тяжелых зерен наполнителя. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к способу изготовления труб для подводных магистральных трубопроводов.

Известна система контроля плавучести (патент US 6663453 от 29.04.02) трубы, при изготовлении которой балластный материал плотностью, равной или большей 2000 кг/м3, содержащий следующие компоненты: вяжущее, добавку, регулирующую время затвердевания, заполнители по одному или в сочетании, водопесчаную смесь или водобаритовую смесь. Балластный материал наносится на наружную поверхность трубы при наличии охватывающей ее оболочки или без оболочки. В описании к данному патенту не раскрывается содержание компонентов в балластном материале и грануляционный состав наполнителей. Для современных магистральных трубопроводов принимается плотность балластного материала существенно выше 2000 кг/м3.

Известен способ нанесения балластного материала непосредственно на поверхность трубы для подводного трубопровода в виде слоя бетона, включающего такие тяжелые заполнители, как барий или оксиды железа (патент US №3739747 от 16.12.1970).

Требование к балластному материалу при таком способе нанесения - хорошая адгезия к поверхности трубы и к арматуре и низкая подвижность, обеспечиваемая строгим дозированием небольшого количества воды.

Известен струйный способ нанесения на бетонируемые поверхности бетона, включающего барит в качестве заполнителя (заявка WO №98/01402 от 7.07.1997). При этом способе для повышения плотности заполнитель имеет заданный гранулометрический состав, при котором до 8 мас.% барита находится в виде очень мелкой фракции с размером частиц от 0,01 µм до 1000 µм; 4 мас.% - в виде мелкой фракции с размером зерен от 1 мм до 3 мм; 10 мас.% - в виде в виде крупной фракции с размером зерен от 3 до 7 мм; мелкий кварцевый песок с размером зерен от 0,1 мм до 3 мм; крупные фракции гравия от 3 мм до 75 мм. Соотношение воды к цементу по массе задано в интервале 0,30-0,35.

Недостатки такого способа нанесения бетона - невозможность гарантированного получения балластного материала заданной плотности, превышающей 2800 кг/м3, и прочности в связи с отсутствием ограничений используемого крупного наполнителя по материалам и плотности, а также небольшое массовое отношение воды к цементу в растворе бетона (0,30-0,35), не позволяющее использовать малоподвижный раствор с крупными фракциями для заполнения кольцевого пространства трубы через отверстия в крышках.

Известен способ нанесения балластного материала (цементно-песчаного раствора подвижностью 10-12 см по конусу, СтройЦНИЛ, патент RU 2257503 С1 от 22.10.2003) его нагнетанием в кольцевое пространство между трубой и оболочкой через отверстие в заглушках в трубах магистральных трубопроводов.

Способ включает последовательность следующих действий:

помещают трубу с закрепленными на ней центрирующими кольцами в наружную оболочку, так что концы трубы выступают за пределы оболочки, а между наружной поверхностью трубы и внутренней поверхностью оболочки образуется кольцевое пространство,

устанавливают по торцам оболочки кольцевые заглушки, по меньшей мере в одной из которых имеется отверстие размером, близким к зазору между трубой и оболочкой,

закрепляют их на трубе или в оболочке,

нагнетают бетонным насосом в кольцевое пространство через отверстие в крышке раствор балластного материала, состоящий из цемента, воды и добавок и песка в качестве заполнителя.

Недостаток данного способа в том, что получаемая плотность балластного материала не превышает 2400 кг/м3 даже при включении в заполнитель гранитной крошки. Кроме того, для исключения разделения раствора на фракции с выделением воды в верхнем слое и гранитной крошки в нижнем раствор должен иметь повышенное содержание цемента.

Задачей изобретения является разработка такого способа нанесения балластного материала на поверхность трубы для подводного трубопровода путем его нагнетания в кольцевое пространство между наружной поверхностью трубы и внутренней поверхностью оболочки, при котором балластный материал высокой плотности поступал бы в кольцевое пространство с достаточной скоростью, обеспечивающей высокую производительность процесса, а в кольцевом пространстве не расслаивался на фракции с выделением воды и выпадением в осадок крупных тяжелых зерен заполнителя.

Техническая задача решена в способе нанесения балластного покрытия на поверхность трубы подводного трубопровода, состоящем в следующей последовательности действий:

помещают трубу с закрепленными на ней центрирующими кольцами в наружную оболочку, так что концы трубы выступают за пределы оболочки, а между наружной поверхностью трубы и внутренней поверхностью оболочки образуется кольцевое пространство;

устанавливают по торцам оболочки кольцевые заглушки, по меньшей мере в одной из которых имеется отверстие размером, близким к зазору между трубой и оболочкой;

закрепляют их на трубе или в оболочке;

нагнетают бетонным насосом в кольцевое пространство через отверстие в крышке раствор балластного материала, состоящий из цемента, воды и добавок и баритовой руды в качестве заполнителя, имеющий следующее содержание компонентов в мас.%:

Цемент 12-17
Вода 6-9,5
Соотношение воды к цементу 0,49-0,56
Пластификатор 0,2-0,3
Баритовая руда остальное,

при следующем содержании фракций в мас.%:

Крупная фракция свыше 5 мм до 25 мм 8-16
Мелкая фракция свыше 0,16 мм до 5 мм 70-84
Очень мелкая фракция свыше 0,01 µм до 160 µм 8-14,

при этом подвижность нагнетаемого балластного материала, определяемую по ГОСТ 10181-2000, выбирают из интервала 19-25 см.

Для увеличения производительности процесса нагнетают раствор балластного материала, включающий крупную фракцию, имеющую размеры зерен свыше 5 мм до 10 мм.

Для увеличения прочности после затвердевания нагнетают раствор балластного материала, имеющий отношение масс компонентов очень мелкой фракции к крупной фракции, выбираемое из интервала 0,7-1,0.

Для увеличения плотности нагнетают раствор балластного материала, имеющий воздухоподавляющую добавку - трибутилофосфат в количестве 0,0015 мас.%, а для увеличения его плотности до 3100-3300 кг/м3 нагнетают балластный материал, имеющий в качестве заполнителя баритовую руду с плотностью зерен крупной и мелкой фракций 4300-4500 кг/м3.

Раствор балластного материала можно нагнетать в кольцевое пространство как при горизонтальном, так и при наклонном положении трубы. В последнем случае образуется меньше пустот и плотность балластного материала выше.

Анализ патентной информации показал, что предложенный способ нанесения балластного материала является новым. Изобретательский уровень обеспечивается тем, что способ нанесения балластного материала разработан в результате проведения множества натурных экспериментов.

На чертеже показан процесс нанесения балластного покрытия в соответствии с предложенным способом.

Способ реализуется с использованием ложемента 1, на который укладывают трубу комбинированную 2 в сборе с оболочкой 3 и заглушками 4, присоединяют бетонопровод 5 с ответвлениями 5а и 5б к отверстиям 6а и 6б в заглушках 4а и 4б, подают балластный материал в виде подвижной бетонной смеси, состоящей из цемента, воды, баритовой руды и добавок, увеличивающих подвижность бетона.

Нагнетаемый в кольцевое пространство раствор балластного материала имеет следующее содержание компонентов в мас.% при конкретном их содержании, приведенном в таблице 1:

Цемент 12-17
Вода 6-9,5
Соотношение воды к цементу 0,49-0,56
Пластификатор 0,2-0,3
Баритовая руда остальное,

при следующем содержании фракций в мас.%:

Крупная фракция свыше 5 мм до 25 мм 8-16
Мелкая фракция свыше 0,16 мм до 5 мм 70-84
Очень мелкая фракция свыше 0,01 µм до 160 µм 8-14,

при этом подвижность нагнетаемого балластного материала, определяемая по ГОСТ 10181-2000, находится в интервале 19-25 см.

От бетоносмесителя 7 (см. чертеж) в бункер 8 бетонного насоса 9 нагнетают балластный материал бетонным насосом 9 в кольцевое пространство 10 до его заполнения при одновременном выпуске воздуха из кольцевого пространства через воздуховыпускное отверстие 11, затем отсоединяют бетонопровод 5 от отверстий 6 и закрывают отверстия 6.

Трубу с заполненным балластным материалом кольцевым пространством оставляют в ложементе не менее чем на 8 часов для затвердевания балластного материала. Затем трубу транспортируют на склад и выдерживают до набора балластным материалом прочности, достаточной для транспортирования.

Примеры составов балластного материала, нагнетаемого в кольцевое пространство трубы, представлены в таблице 1. Свойства составов балластного материала в таблице 1 представлены в таблице 2. Определение средней плотности смесей выполнено в соответствии с ГОСТ 12730.1-78. Прочности бетона на сжатие - по ГОСТ 10180-90. Подвижность нагнетаемого балластного материала определена по ГОСТ 10181-2000.

Результаты испытаний балластного материала перед его нагнетанием в кольцевое пространство трубы (определения подвижности) и после двадцати восьми суток выдержки при затвердевании показаны в таблицах 1 и 2. Полученные свойства балластных материалов, нанесенных на трубу по предложенному способу, демонстрируют преимущества предложенного способа.

1. Способ нанесения балластного покрытия на поверхность трубы подводного трубопровода, состоящий в том, что помещают трубу с закрепленными на ней центрирующими кольцами в наружную оболочку, так что концы трубы выступают за пределы оболочки, а между наружной поверхностью трубы и внутренней поверхностью оболочки образуется кольцевое пространство; устанавливают по торцам оболочки кольцевые заглушки, по меньшей мере в одной из которых имеется отверстие размером, близким к зазору между трубой и оболочкой; закрепляют их на трубе или в оболочке; нагнетают бетонным насосом в кольцевое пространство через отверстие в крышке раствор балластного материала, состоящий из цемента, воды, добавок и баритовой руды в качестве заполнителя,
отличающийся тем, что нагнетают в кольцевое пространство раствор балластного материала, имеющий следующее содержание компонентов, мас.%:

Цемент 12-17
Вода 6-9,5
Соотношение воды к цементу 0,49-0,56
Пластификатор 0,2-0,3
Баритовая руда остальное,

при следующем содержании фракций, мас.%:
Крупная фракция свыше 5 до 25 мм 8-16
Мелкая фракция свыше 0,16 до 5 мм 70-84
Очень мелкая фракция свыше 0,01 до 160 мм 8-14,

при этом подвижность нагнетаемого балластного материала, определяемая по ГОСТ 10181-2000, находится в интервале 19-25 см.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагнетают раствор балластного материала, включающий крупную фракцию, имеющую размеры зерен свыше 5 до 10 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагнетают раствор балластного материала, имеющий плотность зерен крупной и мелкой фракции баритовой руды 4300-4500 кг/м3.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что нагнетают раствор балластного материала, имеющий отношение масс компонентов очень мелкой фракции к крупной фракции, выбираемое из интервала 0,7-1,0.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что нагнетают раствор балластного материала, имеющий воздухоподавляющую добавку - трибутилофосфат в количестве 0,0015 мас.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при прокладке магистральных нефтепроводов, газопроводов, трубопроводов нефтяных и газовых промыслов, а также водоводов любого назначения.

Изобретение относится к способам закрепления трубопровода на проектных отметках. .

Изобретение относится к способу монтажа трубопровода, соединяющего подводное месторождение с морской платформой. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для прокладки или ремонта трубопроводов в слабых грунтах. .

Изобретение относится к трубопроводному транспорту природного газа к потребителям и трубной арматуре из труб разного материала. .

Изобретение относится к вспомогательным устройствам, используемым при ремонте и восстановлении трубопроводов. .

Изобретение относится к способам прокладки магистральных подземных трубопроводов в зонах с повышенной сейсмичностью

Изобретение относится к способам строительства подводных магистральных трубопроводов

Изобретение относится к способам строительства подводных магистральных трубопроводов

Изобретение относится к способам ремонта труб под водой специальными приспособлениями

Изобретение относится к ремонту трубопроводов, в частности к ремонту трубопровода с подъемом в траншее и укладкой на лежки

Изобретение относится к оборудованию для выполнения ремонтных работ, в частности к устройствам для ремонта трубопроводов

Изобретение относится к ремонту трубопроводов

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано для бестраншейной замены трубопроводов при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к конструкциям подводного трубопровода и способам его изготовления

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к конструкциям подводного трубопровода и способам его изготовления
Наверх