CN102077007B - 用于修理和/或加固管道的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于影响管道的修理和/或加固的方法。所述方法包括清洁管道的表面的受影响区域以为需要修理的区域提供管道表面的清洁表面；从受影响区域之前的部分围绕该管道施加连续的条带，并允许连续的条带延伸至受影响区域之后的部分。连续的条带形成螺旋套管，该螺旋套管与管道表面间隔开以在管道表面与螺旋套管之间提供环形腔。

Description

用于修理和/或加固管道的方法

技术领域

本发明涉及一种用于修理和/或加固管道的方法，并且具体地而非排他性地涉及这样一种能够适用于修理和/或加固不同直径和长度的管道的方法。

背景技术

美国专利7,168,743以及美国专利申请2007/0018448均公开了用于密封连接套管的末端的方法及装置。该套管用于修理管道且通常由金属制成。这些管道可位于地上或水下。在这两份美国说明书中，均公开了使用一种被设置成环绕管道表面的需要修理的区域放置的套管22。这意味着，套管必须适合于管道的直径，并适合于管道的需要修理的长度。这样，对于可以使用的各种管径的范围而言就需要大量套管。由于修理可能在管道的多种轴向长度上进行，通常的方法是针对每次修理制造所需要的套管。那样一来，套管就可适合于所需的长度并同样适合于所需的直径。套管的设计和制造有时会花费数月。在此期间，管线由于存在管道失效的风险而需要被封闭住。这会造成重大的破坏。在管道正在输送例如油的情况下，管道失效的后果就可能是重大的环境损害。

发明内容

根据示例性的方面，提供了一种用于影响管道的修理和/或加固的方法，该方法包括：清洁管道的表面的受影响区域以为需要修理的区域通过管道表面的清洁表面；从受影响区域之前的部分围绕管道施加连续的条带，并允许连续的条带延伸至受影响区域之后的部分。该连续的条带形成螺旋套管，该螺旋套管与管道表面间隔开以在管道表面与螺旋套管之间提供环形腔。

连续的条带是纤维增强的、机械密封的、聚合物条带或碳纤维增强HDPE条带。

连续的条带可通过重叠和互锁中的至少一种形成到螺旋套管中。

环形腔可随后由填充材料填充以在管道与螺旋套管之间提供结合。该填充材料可从由结构树脂和灰浆组成的组中选择。

根据另一示例性的方面，提供了一种用于施加连续的条带以为管道的受影响表面区域提供修理的装置。该装置包括：施加装置，其包括至少两个部分，这至少两个部分中的每个部分都具有多个辊子，这些辊子用于围绕并遍及管道的受影响表面区域引导连续的条带以形成螺旋套管，该螺旋套管至少延伸管道的受影响区域的轴向长度；以及供给装置，其用于附连至施加装置的多个部分中的该至少一个部分。该供给装置包括至少一个用于将连续的条带供给至施加装置的该至少一个部分中的驱动辊。

至少两个部分中的一个部分包括顶板和底板。顶板与底板之间延伸有多个大致等间距间隔开的导件。

至少一个辊子可以可旋转的方式安装在多个导件中的每个导件上，邻近该导件的顶端。

供给装置可还包括供给顶板和供给底板；以及多个驱动和导向杆，这些杆在供给顶板与供给底板之间延伸。

这些杆中的至少一个杆包括辊子并可适于由驱动系统驱动。

该驱动系统可包括链轮，该链轮位于供给顶板的上方并被紧固地附连于这些杆中的该至少一个杆的上端以驱动这些杆中的该至少一个杆绕其纵向轴线旋转。

驱动系统可被构造成驱动这些杆和辊子，以使得连续的条带通过供给装置被供给到施加装置的该至少两个部分中。

附图说明

为了清楚地理解本发明并使其易于实现，现仅作为示例描述本发明的示例性实施方式，该说明参照所附说明性的附图进行。

图中：

图1是受损管道的主视图；

图2是处于修理过程中第一阶段的立体图；

图3是处于修理过程中第二阶段的对应于图2的视图；

图4是处于修理过程中第三阶段的对应于图2和3的视图；

图5是处于修理过程中第四阶段的对应于图2至4的视图；

图6是处于修理过程中第五阶段的对应于图2至5的视图；

图7是图1的其上具有螺旋套管的受损管道的主视图；

图8是图7的立体图；

图9是密封于图7的螺旋套管和受损管道的端盖的横截面示意图；

图10是图9的端盖的连接部的平面示意图；

图11是图7的管道的位于X处的横向横截面图；

图12是图8的管道的位于Y处的纵向横截面图；

图13是图12的管道的示出了定位件(spacer)的近视图；

图14是图13的分隔件的侧视图；以及

图15是图13的分隔件的平面图。

具体实施方式

如图1中所示，需要对管道10进行修理。准备对管道10进行修理的初始步骤是根据已知的磨料喷砂技术或高压水喷砂技术进行的以去除锈迹和所有涂层的残留物，从而在管道的表面上露出金属裸面等。对管道10进行的磨料喷砂可以由利用不含铁的(例如，石榴石、氧化铝以及铜渣)、玻璃珠或不锈钢珠的精细喷砂的扫掠式喷砂来实现。最大清理速度以及最有效的清理通过系统的喷砂获得。该操作被封闭在30cm²内，并且对每平方厘米进行均匀地喷砂直至完成。继续喷砂最少25mm以进入到任一相邻的涂覆区中，并将边缘刨薄。

受管道10的状况的影响，沿管道纵向延伸的复合加强件可以绕管道10的外表面放置于预定的间距处。

现在参照图2，示出了本发明的一个示例性实施方式。在这种情况下，施加装置12的第一部分邻近管道10放置。施加装置12是部分环绕管道10的弓形部分。它可以如示出用于管道的180°或者可以是用于更小的节段。第一部分12可以是基本上为刚性的，或者可以是彼此枢转地附连的多个节段，从而可将第一部分12用于多种不同直径的管道。作为选择，第一部分12可用于预定直径的管道10并可绕管道延伸180°。第一部分12的直径可以随不同管道的直径而变化。

第一部分12具有顶板14和底板16。在顶板14与底板16之间延伸的是多个大致均等间距间隔开的导件18。可旋转地安装在各个导件18上、邻近导件18的顶端的是多个辊子20。除了多个单独的辊子20以外，可以设置大型的单个辊子或较少数量的中等尺寸的辊子。辊子20延伸导件18的轴向长度的一部分，并被保持邻近导件18的上端。

如图3中所示，随后将施加装置的第二部分22放置在适当位置中、与第一部分12对齐并紧固于该第一部分12。此外，第二部分22具有顶板24和底板26，导件28在两者之间延伸并且大致等间距间隔开。导件28还具有邻近上端的辊子30。本质上，第二部分22与第一部分12大致相同。

对于不同的管道直径而言，第二部分22可以是彼此枢转地附连的多个节段。那样一来，它们可能根据需要被开启或关闭以容置不同直径的管道。自然，对于大直径管道而言，可需要不止两个部分12、22。

附连于第二附连部分22的是供给装置32。该供给装置32包括顶板34和底板36。在顶板34与底板36之间延伸有多个驱动和导向杆38。在一些或所有杆38上的是辊子40。各杆38适于由包括链轮44的驱动系统42驱动，该链轮44位于顶板34的上方，但紧固地附连于各杆38的上端。各链轮44将驱动杆38绕其纵向轴线旋转。设置有链46以驱动链轮。杆38中的一根杆48可容纳诸如电气动马达、减速箱和电池之类的驱动系统(未示出)。可以使用任何适当的驱动系统。它可以是能够自行操作的或可以具有外部电源(未示出)。

驱动系统42旨在驱动杆38和辊子40，从而使条带50能够通过供给装置42被进给到施加装置的两个部分12、22中。

条带50是连续的、纤维增强的、机械密封的聚合物条带。例如，条带50可以是碳纤维增强高密度聚乙烯(HDPE)条带。如图4至6中所示，条带50通过由导管系统42驱动的供给装置32进给。它在杆38之间进给，并且这些杆被设置在供给装置32的纵向轴线的两侧上、处于交替的序列中。条带50被绕管道10卷绕并绕管道10形成连续的、重叠的或机械互锁的螺旋套管52。随着条带50形成该螺旋套管52，该螺旋套管52将在重力的作用下被从附连部分12、22拉出。这是由于螺旋套管52因底板26与顶板24的内径等于螺旋套管52的外径而并未在竖直方向上受到约束。为了水平布置管道，螺旋套管52仍可在没有重力拉动的情况下而形成，因为条带50的进给由驱动系统42有效驱动。条带50的进给可达到通过处于适当的角度而形成螺旋套管52的程度。当管道10并非竖直的时，这也有助于形成螺旋套管52。因此，条带50的螺旋套管52将被绕在管道10上，环绕管道10的受损部分-即需要修理的部分形成套管52。优选地，螺旋套管52从管道10的受损部分之前开始并延伸超过管道10的该受损部分，以为实际载荷至管道10的传递提供所需。

螺旋套管52的两端可以设置有端盖70，该端盖70如图7至9中所示被密封至螺旋套管52。端盖优选地由聚乙烯(PE)制成，并包含入口端口72及出口端口74，这些端口可以例如根据先前所述的美国专利7,168,743或美国专利申请2007/0018448制成的。端盖70与螺旋套管52之间、并且端盖70与管道10之间设置有诸如“特氟龙”密封件78之类的密封件。端盖70优选地具有一般形式的柔性扣环，用于装配在管道10的周围，并通过如在图10中的平面图中所示的诸如聚氯乙烯(PVC)或PE连接器76之类的连接器而被紧固住。

如图11和12中所示，螺旋套管52的直径被确定尺寸为在管道10与螺旋套管52之间形成环形腔80。环形腔80在管道10的外表面与螺旋套管52的内表面之间在径向程度上在25mm至50mm之间变化。环形腔80的径向尺寸将取决于诸如所需要的凹进、壁突起、管道的不圆度以及纵向加强件的体积之类的管道10的受影响区域的使用情况。环形腔80优选地通过在螺旋套管52与管道10之间安装诸如聚合物定位件82之类的定位件而被紧固住。各个聚合物定位件82优选地为带有两个臂85和一个腿88的Y形。各个臂85包括用于均接合棘钉90的角形端86。棘钉90优选地具有类似于微型圣诞树的多层倒钩。棘钉90用于将条带50保持在适当位置中。定位件82优选地通过在卷绕条带50以形成螺旋套管52期间将各个定位件82夹持在两个棘钉90之间而被手动插入。对于直径高达约20英寸至24英寸而长度不超过3m至4m的螺旋套管52而言，将不需要定位件82，因为螺旋套管52将是足够刚硬的，以便在条带50的卷绕期间绕管道被自动恰当地间隔开。端盖70的安装进一步确保螺旋套管52的刚度，并修正螺旋套管52与管道10的间距以形成环形腔80。

当螺旋套管52完成时，存在于环形腔80中的水将借助于施加通过进口端口72进入并允许通过出口端口74排出的压缩空气或其它气体而被排出。随后，可利用清水来冲洗该环形腔80，并且清水通过利用空气或惰性气体而被去除。随后，根据已知技术，在通过结合于管道10和螺旋套管52而在管道10与该螺旋套管52之间提供结合的情况下，利用已知结构树脂或灰浆84来填充该环形腔80。棘钉90进一步将螺旋套管52锚固到结构树脂或灰浆84中。随后，可去除附连部分12、20和供给系统32并完成管道修理。优选地，在安装底部端盖70时，去除附连部分12、20。螺旋套管52被留在适当位置中以在该结构树脂或灰浆84上设置外部加固和保护层。

尽管已经在上述说明书中描述了示例性实施方式，但是所属领域的技术人员将会明白，在不脱离本发明的情况下，可以对设计、构造和/或操作的细节作出多种改变。

Claims (4)

1.一种用于对管道进行修理和/或加固的方法，所述方法包括：

清洁所述管道的表面的受影响区域以为需要修理的区域提供管道表面的已清理表面；

从所述受影响区域之前的部分围绕所述管道施加连续的条带，并允许所述连续的条带延伸至所述受影响区域之后的部分，所述连续的条带形成刚硬的螺旋套管，所述螺旋套管与所述管道表面间隔开以在所述管道表面与所述螺旋套管之间提供环形腔；以及

随后由填充材料填充所述环形腔，用于在所述管道与所述螺旋套管之间提供结合，所述填充材料从由结构树脂和灰浆构成的组中选择；

其中，通过施加装置和供给装置来施加连续的条带，并且其中，所述施加装置包括至少两个部分，所述至少两个部分中的每个部分都具有多个辊子，所述多个辊子用于引导所述连续的条带围绕并遍及所述管道的所述受影响表面区域以形成所述螺旋套管，所述螺旋套管延伸至少所述管道的表面的受影响区域的轴向长度；所述供给装置用于附连至所述施加装置的所述多个部分中的至少一个部分，所述供给装置包括至少一个用于将所述连续的条带供给到所述施加装置的所述至少一个部分中的驱动辊。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述连续的条带是纤维增强的、机械密封的、聚合物条带。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述连续的条带是碳纤维增强HDPE条带。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述连续的条带通过重叠和互锁中的至少一种形成到所述螺旋套管中。