CN1018473B - 管道加管衬的方法 - Google Patents

Abstract

一种给已安装好的管道加管衬的方法，包括如下步骤：取一节由具有保持复原能力的塑料制成的衬管，其外径大于要加衬管道的内径；使用穿过管道的拔拉装置将衬管拉过一型模，将衬管外径减小并拉过已装好的管道；然后放松拔拉装置施加的拉力，在普通大气压力和管道的环境温度下使衬管在管道内复原膨胀，其特点在于使型模与管道之间有一间隔距离，在该间隔空间内将从型模拔出的衬管扣住，并迫使其移向和通过管道。

Description

本发明涉及为现有管道加管衬的一种方法。在本发明的描述中涉及天然气管道、石油管道和给水管道，但可认为本发明适用于各种管道。

当给已安装好的管道加管衬时（当这种管道埋在地下时会由于地面移动而产生开裂），公知的办法是把一个加热的塑料管衬拔拉过一型模以减小其直径，然后把其拉进一段现有管道之中。

本发明的目的是提供一种给已装好的管道加管衬的改进的方法。在衬管被拔拉进现有管道之前用一型模减小其直径。“已装好”的管道是指那些已装在适当位置、用来完成其预期目的的管道。例如埋在地下用来输送天然气、石油、水或污水的管道，构成一个较大设施一部分的管道，如在石油和天然气提炼厂装置或储存装置里的、或支撑在地面上或者铺设安装以连接供给源与受给者的管道，比如连接油井与提炼厂或港湾的油管。

当管道埋在地下时而要进行上述加管衬的工作时，一般是使一台卷扬机靠近要加管衬的某节管道一端的开挖场地，从卷扬机处导引一根缆绳或类似柔性线穿过该管道到另一开挖处，在那边装在一塑料衬管的前端。靠近该第二开挖处有一管道加热和挤压装置，该装置有一加热器和一缩管模。在加热和挤压装置的出口端有一往复式“推进器”以扣住塑料管将其从装置中拉出并迫使其移向要加管衬的管道。

按照本发明，提供了一种给已安装好的管道加管衬的方法，它包括如下步骤：取一节由具有保持复原能力的塑料材料制成的衬管，其外径 大于要加衬管道的内径;使用穿过管道并连接于衬管前端的拔拉装置在拉力下将衬管拉过一与管道相固定的型模，将衬管外径减小，使由拔拉装置所施加的拉力在衬管从型模内拔出后能部分地抑制衬管外表面的径向膨胀;将外径减小到和/或保持在比要加衬的管道的内径小的尺寸的衬管拔拉通过已装好的管道;然后，放松所述拉力而在普通大气压力和管道的环境温度下使衬管在管道内复原膨胀;其特征在于使型模与管道之间有一间隔距离，在该间隔空间内将从型模拔出的衬管扣住，并迫使其移向和通过管道。

根据本发明的一个方面，可在模制衬管之前采用本发明涉及技术所公知的办法加热衬管。换句话说，或者说此外，也可在衬管通过型模过程中加热衬管。在这种情况下，设置了在衬管穿过型模的同时加热型模内表面的装置。

在将衬管模制之前可将其预先加热到35℃-90℃之间，较佳的是可将衬管预先加热到35℃-65℃之间，最好预先加热到45℃-55℃之间。

衬管可在其进入管道之前被冷却，这是通过当衬管从型模拔出后，在型模和管道之间的间隔空间内进行的。

根据本发明的第二方面，衬管是在环境温度下被拉进型模内的，不对型模进行加热，在型模内除了当衬管通过型模时可能产生的衬管和型模内表面之间的摩擦热之外也不产生其它的热。

用本发明的方法，在单个操作中可以加衬的管道长度一般可在10米以上。在任何特殊情况下，可加衬的管道的有限长度将取决于下述几个因素的组合：在管道内衬管移动的摩擦阻力;进入管道后直径已变小的衬管承受变形的程度（该问题在直径较大，SDR比例相当大的衬管中碰到过）;在衬管前端的极限应力，即超过此应力时衬管可能会受到永久性破坏或伸长;带动拔拉装置的机械（如卷扬机）的功率;衬管直 径和/或平直度的均匀性及管道内侧直径或平直度的均匀性。在任何特殊情况下，最合适的可行的加衬长度能通过反复试验容易地确定。采用本发明的方法，管道加衬的长度可达到450米或更多。模的表面抛光可用现有技术中已知办法做到。这种表面抛光应至少低于N7，较好的要一般低于N6，最好低于N5，理想的是在N4左右或更低。

已发现，当该型模的倾斜面相对于其轴心线具有相当小的倾斜角时是有利的，这个角的大小在12～29度之内，最好是20～25度。减小这个角度会帮助降低用来产生对衬管的压力所需的拔拉荷载，但对任何给定压缩程度的压力而言，同时也增加了模制面的面积。最佳角度将为，在任何特殊的情况下，使高荷载的所有缺点减少到最少，以一方面产生压缩和另一方面产生大的摩擦诱发模表面面积。该模表面形状可为截头圆锥体。换句话说，在上述模倾斜角范围内，模的倾斜面可有一个相对于其轴心线的可变倾斜角。当采用与本发明方法相匹配的保持恢复变形的材料构成的衬管时，衬管可处于其材料的恢复力的影响下并可望在加衬管道内发生径向膨胀，这是本发明的一个重要的和很好的特征。通过适当选用衬管的原始直径、在模制操作中的压力大小、以及与要加衬的管道内直径有关的模出口直径，在管道内环境温度和压力下，在放松应力后，由恢复力而诱发了管道内衬管的膨胀，本发明能以上述措施而提供一种与管道紧密配合的衬管的方法。没有必要用现有技术所提供的方法使在管道内的衬管膨胀。这些方法如：用衬管内特大的大气压力，从内侧给衬管加温，或最初就对衬管使用非常高的拉力，使其在进入管道之前就引起其直径的预先减小。在任何特殊的情况下，为实施本发明方法而使用的精确的操作条件将取决于上述几个因素，而且将根据管道的内直径和管道被使用的目的（如是否用于水或气体）、衬管的材料和衬管的SDR（SDR表示在衬管模制前其直径与其壁厚的比）。

衬管用的较好材料是聚乙烯，但具有必要的保持复原特性的其它材 料，如聚乙烯的共聚物和十个碳原子以上的至少为一个α-烯烃的化合物也可同样使用。虽然在通过型模的过程中衬管的直径减少高达15%，但其减小值最好在5.0%到9.8%范围内，该减小值应允许衬管能拔拉过现有管道。现有管道内径常常不是准确的，可能沿管道长度而变化。而且衬管的恢复率可能随着环境条件和该衬管的材料的不同而变化，由于这些事实，上述较为简单的要求就变复杂了。与该管道的使用和提供现有管道充分内密封的要求相符的前提下，该衬管的壁厚应尽可能薄。最好衬管的直径对其壁厚的比在10～46之间。

把衬管拉过现有管道所选择的最大拉力应是在上述衬管的屈服强度的45%～55%之内为最好，特别是约50%。型模的入口直径对现有管道直径的比最好应在1.05∶1至1.15∶1范围内。可以使用往复运动的推进器增大所述把衬管拔拉过型模的拔拉装置所施加的拉力。

为可更清楚地理解本发明，现将通过本发明实施例来例举的方式，同时参照附图，来描述本发明，其中：

图1是按照本发明的一种设备的侧垂直剖面图;

图2是如图1所示的一种改进了的设备的侧垂直剖面图。

参见图1，本设备由一个在一端装有管道夹紧装置2而在另一端装有型模3的支撑结构1所组成。型模3通常是圆筒形的，其较大直径的断面4由一圆锥形断面6连接到较小直径的断面5上。模有一抛光的模表面，此表面倾斜于模的轴心线，其倾斜角在6～32度之间，其中在12～29度之间较为有利，最好是在20～25度之间。抛光度至少要低于N7，一般情况下低于N6，最好低于N5，理想情况是N4左右或更低。断面4和5的直径比最好在1.05∶1至1.15∶1的范围内。已经发现这种配置能使作为大多数普通管的衬管和管道内径之间有足够的恰当间隙，而且正好在材料的直径尺寸恢复范围内。

在所描述的实施例中的型模3的壳体是空的，内装一加热盘管8，由供电线路9供电。经加热盘管8供电是为把衬管加热至35到90摄氏度这个范围内，而且最好是在50摄氏度。在衬管离开该模时，通过安装在衬管周围并能从衬管吸收热的环状热交换器12使模制后的衬管冷却。这种热交换介质可以是二氧化碳、空气、水或任何其它合适的液体。

管道夹紧装置2被固定在现有管道的自由端并与现有管道10一起形成一固定圈以阻止衬管7被拉出来的可能。管道夹紧装置连接在其上的支撑结构的形状可以是筒形的或可以由许多把管道夹紧装置2和模3连结在一起的支托架构成。

在上述的设备操作中，一般聚乙烯或其它合适的材料做的衬管7的一端可被做成斜的或在该端实际上预先做成一个前锥体，把一个带口的金属前锥体套在其上。衬管的直径对壁厚之比最好在10～46的范围内。在衬管的斜面部分冲几个孔，这些孔与金属前锥体内的那些孔相对应，通过这些孔把钢铰线连到衬管上。钢铰线穿过模3和现有管道，然后与某种形式如固定在适当位置的卷扬机的拔拉装置相连。接通供电开关，把模加热到所需温度，再把衬管斜端插入该模的入口端。该钢铰线的拉力被增加到所需的值（一般为该衬管的屈服强度的45%至55%之间，特别是50%），直到衬管在模内开始运动并被拉入现有的管道内。用这种方法把该衬管完全拉进该现有管道内。放松钢铰线，然后允许衬管的材料复原特性使该衬管发生膨胀，直到该衬管与现有管道的内表面相接触。

如果需要，可用一衬管推进器来协助把衬管推进现有的管道内。在附图2中描述了这样一种装置。参照该图，推进器通常由一个机架21、液压缸22、夹管环23和安装在型模3和管道夹紧装置2之间的辅助件所组成。在操作中，推进器把衬管拉过型模3，然后推进现有管道内。

可以认为，上述实施例仅以列举的方式进行了描述，还可以有许多按照本发明的这种装置。例如该衬管可在进入型模拉长部件之前加热，如我们在正在申请中的共同申请案2186340中所述。

Claims (7)

1、一种给已安装好的管道加管衬的方法，它包括如下步骤：取一节由具有保持复原能力的塑料材料制成的衬管，其外径大于要加衬管道的内径；使用穿过管道并连接于衬管前端的拔拉装置在拉力下将衬管拉过一与管道相固定的型模，将衬管外径减小，使由拔拉装置所施加的拉力在衬管从型模内拔出后能部分地抑制衬管外表面的径向膨胀；将外径减小到和/或保持在比要加衬的管道的内径小的尺寸的衬管拔拉通过已装好的管道；然后，放松所述拉力而在普通大气压力和管道的环境温度下使衬管在管道内复原膨胀；其特征在于使型模与管道之间有一间隔距离，在该间隔空间内将从型模拔出的衬管扣住，并迫使其移向和通过管道。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于加热型模，使衬管在从型模拔出之前被加热。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于当衬管从型模拔出后，衬管在型模和管道之间的间隔空间内被冷却。

4、根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于在进行模制步骤之前，可将衬管预先加热到35℃-90℃之间。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于将衬管预先加热到35℃-65℃之间。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于将衬管预先加热到45℃-55℃之间。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于衬管是在环境温度下被拉进型模内的，不对型模进行加热，在型模内除了当衬管通过型模时可能产生的衬管和型模内表面之间的摩擦热之外也不产生其它的热。

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