EA004415B1 - Вентиляционное отверстие трубопровода с покрытием - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к устройству для использования в вентилируемых трубопроводах, которые имеют пластиковое покрытие, таких как трубопроводы для транспортирования жидких углеводородов. Узел трубопровода содержит трубопровод, антикоррозионное покрытие и круговой микрозазор, расположенный между трубопроводом и покрытием. Узел трубопровода также содержит средство вентиляции, приспособленное для установки в или через антикоррозионное покрытие, причем средство вентиляции обеспечивает проход газа от кругового микрозазора в центр узла трубопровода, но не в обратном направлении.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству для использования в вентилируемых трубопроводах, которые имеют пластиковое покрытие. Настоящее изобретение относится, в частности, но не исключительно, к трубопроводам с пластиковым покрытием, используемым для транспортировки жидких углеводородов.

Трубопроводы, используемые в нефтеперерабатывающей промышленности, обычно используются для переноса агрессивных и вызывающих коррозию жидких углеводородов. Это проблематично, поскольку трубопроводы такого типа часто проходят на значительных глубинах и их ремонт и устранение любого повреждения, которое может происходить в результате коррозии трубопровода, являются и дорогостоящими, и требующими больших затрат времени. К сожалению, стойкие к коррозии материалы являются очень дорогими и, следовательно, нежелательными для производства трубопровода, длина которого может составлять сотни метров.

Таким образом, имеется значительный выигрыш в стоимости при использовании трубопроводов из углеродистых сталей, облицованных дешевым антикоррозионным покрытием. В действительности множество покрытий из пластических материалов было предложено ранее и обычно используется в системе трубопроводов перерабатывающего завода. Хотя материалы, используемые в системе трубопроводов перерабатывающего завода, и являются эффективными для этой цели, но они не подходят для использования в нефтехимических трубопроводах, поскольку эти трубопроводы обычно являются трубопроводами малых длин, которые имеют фланцевые соединения, а не сварные, и работают при температурах, приблизительно равных температуре окружающей среды, и низких давлениях. Поэтому они не подходят для трубопроводов для углеводородов, которые работают в агрессивных химических условиях и давлениях.

При использовании там, где неуглеводородные трубопроводы, которые несут жидкости без газообразного содержимого, облицованы пластиковым покрытием, обычно сваривают значительные длины стального трубопровода и затем затягивают непрерывную трубу из пластикового материала в стальную трубу для формирования внутреннего покрытия. Это достигается за счет обжатия или сжатия материала пластика между валками для его временного уменьшения так, чтобы он установился в трубопроводе по свободной посадке. Когда с материала пластика снимается напряжение или он расширяется, то достигается плотная посадка в стальном трубопроводе. Однако между трубопроводом и пластическим покрытием отсутствует какая-либо физическая связь, и, как следствие, между ними существует небольшой круговой микрозазор.

Используемый пластический материал обычно является слегка проницаемым. В результате чего малые молекулы газа проникают из потока текучей среды в трубопроводе и сжимают круговой микрозазор между стальным трубопроводом и внутренним пластиковым покрытием. При нормальной эксплуатации давление текучей среды в трубопроводе изменяется во времени. Когда это изменение является падением давления, газ, находящийся в кольцевом зазоре, расширяется и сжимает покрытие, которое после этого не может быть снова выровнено без его повреждения.

Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям более ранней заявки на патент Англии № 9817223.2 того же заявителя, которая раскрывает вентиляционное устройство для использования в трубопроводе с пластиковым покрытием. Вентиляционное устройство установлено в стенке трубопровода и включает сквозное отверстие для обеспечения отвода газа из трубопровода и пористый элемент. Пористый элемент действует как барьер для предотвращения деформации покрытия под действием давления и перекрытия сквозного отверстия.

Хотя это устройство предшествующего уровня техники предохраняет кольцевой зазор от сжатия и таким образом позволяет использовать трубопроводы с пластиковыми покрытиями для углеводородов, следует отметить, согласно настоящему изобретению большим преимуществом было бы создание вентиляционного устройства, которое позволяет газу протекать обратно в поток, в отличие от вентиляционного устройства, которое отводит газ в окружающую среду. Следует отметить, что в ряде обстоятельств нежелателен отвод газовых содержимых текучей среды наружу трубопровода, как из соображений безопасности, так и коммерческих перспектив. Кроме того, посредством предотвращения выпусков из трубопровода и удержания в нем газа кольцевой микрозазор между трубопроводом и покрытием не будет подвергаться воздействию внешней окружающей среды и потенциально коррозийных материалов, и, как следствие, коррозия трубопровода будет контролироваться. Аналогично, покрытие не подвергается какому-либо давлению внешней среды, которое может также привести к сжатию.

Таким образом, целью изобретения является создание вентиляционного устройства, которое предотвращает повышение давления в кольцевом зазоре между трубопроводом и пластиковым покрытием. В частности, цель настоящего изобретения заключается в создании вентиляционного устройства, которое основано не на выпуске газа из трубопровода и, следовательно, защищает круговой зазор между трубопроводом и пластиковым покрытием от чрезмерного воздействия коррозийного материала.

Согласно настоящему изобретению создан узел трубопровода, содержащий трубопровод, антикоррозионное покрытие и кольцевой микрозазор, расположенный между трубопроводом и покрытием, причем узел трубопровода также содержит средство вентиляции, проходящее через антикоррозионное покрытие, при этом средство вентиляции обеспечивает протекание газа от кругового микрозазора в центр узла трубопровода.

Предпочтительно покрытие выполнено из пластика.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения средство вентиляции введено через отверстие в покрытии из пластика. Однако в альтернативном варианте осуществления изобретения средство вентиляции удерживается буртиком в стенке покрытия из пластика.

Предпочтительно средство вентиляции является предварительно выполненным узлом.

Средство вентиляции может удерживаться в покрытии из пластика с помощью резьбы, клея или плавления.

По выбору средство вентиляции имеет средство контроля для регулирования потока текучей среды.

Средство контроля может быть, например, спеченным металлом, спеченной проволочной сеткой, керамическим материалом или проволочной сеткой из нержавеющей стали. Средство контроля может также быть выполнено из различных пластиковых или композитных материалов, таких как РЕЕК (полиэфирэфиркетон) в сплаве с Тефлоном (РАТ - полиаминотриазол).

По выбору средство вентиляции включает невозвратный клапан. Невозвратный клапан может содержать узел шарового клапана с пружинным поджатием.

По выбору клапанный узел содержит подвижный элемент, перемещаемый между первым и вторым положением, причем подвижный элемент находится в первом положении, если давление в трубопроводе превышает установленный уровень, и подвижный элемент находится во втором положении, если давление внутри трубопровода падает ниже установленного уровня.

В первом положении подвижный элемент предотвращает выход содержимого трубопровода из трубопровода.

Во втором положении подвижный элемент позволяет газу протекать в трубопровод.

По выбору вентиляционное средство может содержать конструкцию пластинчатого клапана, образованную непосредственно в покрытии.

В альтернативном варианте осуществления изобретения элемент рукава проходит по периферии окружности вокруг покрытия и вдоль каждой стороны вентиляционного средства так, чтобы образовать удлиненный тракт вентилирования между круговым микрозазором и центром узла трубопровода.

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны посредством примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых фиг. 1 - вид в поперечном сечении первого варианта осуществления узла трубопровода в соответствии с настоящим изобретением, фиг. 2 - торцевой вид в поперечном сечении альтернативного варианта осуществления узла трубопровода, фиг. 3 - вид в поперечном сечении альтернативного варианта осуществления узла трубопровода в соответствии с настоящим изобретением, фиг. 4 - вид в поперечном сечении дополнительного альтернативного варианта осуществления узла трубопровода в соответствии с настоящим изобретением и фиг. 5 и 6 - виды в поперечном сечении двух конструкций дополнительного альтернативного варианта выполнения узла трубопровода в соответствии с настоящим изобретением.

Как видно из фиг. 1, узел трубопровода обозначен в целом ссылочным номером 1. Узел 1 трубопровода состоит из трубопровода 2, который облицован антикоррозийным покрытием 3, и кругового зазора или микрозазора 4, образованного между покрытием 3 и трубопроводом

2. Антикоррозийное покрытие обычно выполнено из материала пластика. Средство 5 вентиляции введено в предварительно просверленное отверстие в стенке пластикового покрытия 3. В альтернативной конструкции, в которой используется относительно толстое пластиковое покрытие 3, средство 5 вентиляции может быть приспособленным для посадки на буртики в толщине пластиковой стенки 3. Трубопровод 2 обычно производится из углеродистой стали и переносит углеводороды, которые протекают внутри трубопровода 10.

Средство 5 вентиляции является предварительно изготовленным узлом, который может быть введен в покрытие 3 в любое время до того, как покрытие установлено в трубопровод 2. Обычно предварительно изготовленное средство 5 вентиляции вводится в заранее просверленное отверстие покрытия 3 с помощью резьбы, приклеивания или плавления. Следует отметить, что сквозное отверстие средства 5 вентиляции имеет особые требования к конструкции, такие как диаметр, глубина и форма, для обеспечения наиболее эффективного управления коррозии.

Как следствие, средство 5 вентиляции обычно должно быть точно спроектировано до введения в покрытие 3. Этот процесс предварительного изготовления позволяет сквозному отверстию 6 средства 5 вентиляции иметь более сложную конструкцию. Дополнительное преимущество использования предварительно изготовленного средства вентиляции заключается в том, что могут быть использованы более термически и химически инертные материалы, такие как РЕЕК или стойкие к коррозии металлы, для обеспечения соответствию требованиям в течение всего срока службы.

Средство 5 вентиляции действует для поддержания геометрических размеров предварительно просверленного отверстия в покрытии 3, то есть оно действует по существу как расширитель отверстия. Следует отметить, что поскольку пластики обычно имеют высокие коэффициенты теплового расширения, большие усилия расширения имеют место в покрытии 3 при нагревании трубопровода 2. Эти усилия стремились бы закрыть любое отверстие без опоры. Аналогично, некоторые пластики стремятся к разбуханию при поглощении ими воды и к разрушению от воздействия сырых жидких углеводородов, вызывая аналогичное замыкание отверстия. Таким образом, важная функция средства 5 вентиляции состоит в поддержании отверстия в покрытии открытым.

Число средств 5 вентиляции, необходимых на узле 1 трубопровода, будет меняться в соответствии, например, с длиной и типом используемого трубопровода 2. Например, число вентиляционных отверстий могло бы находиться в диапазоне от одного на каждые 30-40 метров трубопровода (т.е. одно отверстие на каждые несколько соединений) до одного отверстия на каждые несколько метров (т.е. много отверстий на одном соединении).

При пользовании сквозное отверстие предназначено для уменьшения скорости текучей среды и минимизации вихрей и воронок на поверхности стали для того, чтобы замедлить подпитку коррозийной среды. Сквозное отверстие также предназначено для предотвращения вымывания какого-либо продукта коррозии, таким образом эффективно формируя защитный слой на стальном основании.

Пример выполнения узла вентиляционного отверстия, показанный на фиг. 1, содержит основной корпус со сквозным отверстием 6, через которое могут проходить молекулы газа. Средство 5 вентиляции также включает невозвратный клапан 7, имеющий шарик 8, который минимизирует количество продукта, проникающего в круговой микрозазор. Узел клапана может содержать средство 9 контроля для регулирования прохождения текучей среды через сквозное отверстие 6. Средство 9 контроля имеет строго контролируемую пористость и проницаемость и, следовательно, обеспечивает строгий контроль процесса обмена текучей среды через узел клапана.

При использовании трубопровод 2 будет подвергнут воздействию высокого давления и температуры, причем при таких условиях пластиковое покрытие будет иметь некоторую проницаемость для газа внутри углеводородного продукта, содержащегося в трубопроводе 2. В результате, небольшое количество газа может пройти в круговой микрозазор по причине про ницаемости пластикового покрытия 3. Средство 5 вентиляции поддерживает предварительно просверленное отверстие в покрытии 3 открытым и, следовательно, обеспечивает повторный проход газа в трубопровод из кольцевого микрозазора.

Вариант осуществления узла вентиляционного отверстия, показанный в фиг. 2 и 3, также расположен в предварительно просверленном отверстии пластикового покрытия в трубопроводе и включает подвижный элемент 11, обычно в форме диска, который при нормальной работе прижат к корпусу 12 отверстия давлением нефтепродуктов в трубопроводе. Это предотвращает вытекание продукта из трубопровода 10 и попадания в круговой микрозазор 6. Однако, когда давление внутри трубопровода 10 падает и имеется соответствующее увеличение давления в круговом микрозазоре 6, разница давлений будет расти на покрытии и давление газа будет отжимать диск 11 от корпуса 12 отверстия и позволять газу протекать обратно в центр трубопровода 10. Конец отверстия, показанный фиг. 3, имеет форму для захвата диска 11, когда газовое давление увеличивается и соответственно препятствует тому, чтобы диск 11 оставался внутри содержимого трубопровода 10.

Следует отметить, что хотя варианты осуществления изобретения, показанные на фиг. 13, используют невозвратные клапаны и подвижные элементы, узел вентиляционного отверстия может содержать гораздо более простую конструкцию.

Фиг. 4 и 5 иллюстрируют такую конструкцию, аналогичную конструкции, показанной на фиг. 1, но не имеющую подвижных частей. Узел вентиляционного отверстия, показанный на фиг.

и 5, действует просто для предотвращения закрывания отверстия в покрытии 3 под действием давления и тепла содержимого трубопровода 10. Отверстие в покрытии 3 является достаточно малым, чтобы обеспечить сброс давления через него, однако нет никакой свободной циркуляции коррозийной среды за покрытием 3.

Вариант осуществления конструкции, показанный на фиг. 6, является аналогичной простой конструкцией, но имеет средство 9 контроля для регулирования потока текучей среды через сквозное отверстие, как показано на фиг. 1. Для средства 9 контроля предусмотрены различные материалы, например спеченный металл, спеченная проволочная сетка или материал типа фарфор/керамика. Кроме того, средство 9 контроля может быть выполнено из различных пластиковых и композитных материалов, таких как РЕЕК (полиэфирэфиркетон), сплавленного с Тефлоном (РАТ). Средство 9 контроля действует как перегородка между поверхностью, требующей защиты, которая является трубопроводом 2 из углеродистой стали, и коррозийным продуктом, который обычно является углеводородом внутри трубопровода 10 и имеет строго контролируемую пористость и прони

Ί цаемость, что позволяет строго контролировать процесс обмена текучей среды.

В еще одном варианте осуществления конструкции и для того, чтобы увеличить извилистость пути между точкой доступа коррозийной среды и поверхностью стали, может быть желательно наличие ряда покрытий, установленных концентрично, каждое с узлами вентиляционных отверстий, смещенными в достаточной степени, чтобы обеспечить быстрое выравнивание давления, но эффективно исключить свободную передачу коррозийной среды между содержимым трубопровода и сталью.

В еще одном дополнительном варианте осуществления конструкции может быть установлен дополнительный рукав из пластика в секции пластиковой трубы, содержащей вентиляционное отверстие так, чтобы любой продукт, который проходит через отверстие, имел дополнительное расстояние, которое надо пройти для вхождения в контакт со стенкой стальной трубы, таким образом снижая вероятность коррозии внутри стальной трубы, поскольку турбулентная текучая среда, находящаяся в трубе, никогда не была бы в контакте со сталью сразу после прохождения отверстия.

Рукав был бы добавлен после того, как покрытие было обжато для установки в основной трубе, но прежде, чем само покрытие было введено в трубу. Предусмотрено, чтобы рукав был нанесен посредством обертывания его вокруг трубы покрытия.

Преимущество настоящего изобретения состоит в том факте, что узел вентиляционного отверстия действует для обеспечения протекания газа из кольцевого микрозазора между трубопроводом и покрытием обратно в содержимое трубопровода в отличие от отвода газа в окружающую среду. В результате, выбросы из трубопровода не имеют места. Это имеет и коммерческие, и экологические преимущества, и загрязнение окружающей среды вокруг трубопровода будет значительно снижено.

Хотя уже обсуждались различные конструкции узла вентиляционного отверстия, не следует понимать, что раскрытые примеры должны быть ограничивающими, и другие возможные конструкции явно очевидны для специалиста в данной области техники. Одна такая конструкция предусматривала наличие отверстия, имеющего форму пластинчатого клапана. Отверстие было бы выполнено с использованием долота для пробития покрытия, образуя пластинку в покрытии, которая останется закрытой до тех пор, пока не будет подвергнута воздействию разности давлений, обеспечивающей сброс давления в кольцевом зазоре. Пластинчатый клапан может быть образован внутри пластикового покрытия, в какой-либо точке до его введения в стальную основную трубу.

Другие модификации и усовершенствования могут быть сделаны без отступления от объема патентных притязаний изобретения.

Claims (12)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Узел трубопровода, содержащий трубопровод, антикоррозионное покрытие и круговой микрозазор, расположенный между трубопроводом и покрытием, причем узел трубопровода также содержит средство вентиляции, проходящее через антикоррозионное покрытие и выполненное с возможностью обеспечения прохождения газа от кругового микрозазора к центру узла трубопровода.
2. 2. Узел по п.1, в котором средство вентиляции введено через отверстие в пластиковом покрытии.
3. 3. Узел по п.2, в котором средство вентиляции удерживается буртиком в стенке пластикового покрытия.
4. 4. Узел по любому из пп.1-3, в котором средство вентиляции является предварительно изготовленным узлом.
5. 5. Узел по любому из пп.1-4, в котором средство вентиляции удерживается в пластиковом покрытии с помощью резьбы, приклеивания или плавления.
6. 6. Узел по любому из пп.1-5, в котором средство вентиляции имеет средство контроля для регулирования потока текучей среды.
7. 7. Узел по п.6, в котором средство контроля является конструкцией, выбранной из группы, состоящей из спеченного металла, спеченной металлической сетки, керамического материала, проволочной сетки из нержавеющей стали, пластикового материала и композитных материалов, такого как РЕЕК (полиэфирэфиркетон), сплавленного с Тефлоном (РАТ - полиаминотриазол).
8. 8. Узел по любому из пп.1-7, в котором средство вентиляции содержит невозвратный клапан.
9. 9. Узел по п.8, в котором невозвратный клапан содержит узел шарового клапана с пружинным поджатием.
10. 10. Узел по п.8, в котором клапан содержит подвижный элемент, перемещаемый между первым и вторым положением, причем подвижный элемент находится в первом положении, если давление внутри трубопровода превышает установленный уровень, и во втором положении, если давление внутри трубопровода опускается ниже установленного уровня, причем в первом положении подвижный элемент предотвращает выход содержимого трубопровода из трубопровода, и во втором положении подвижный элемент обеспечивает протекание газа в трубопроводе.
11. 11. Узел по п.1, в котором средство вентиляции содержит конструкцию пластинчатого клапана, образованную непосредственно в покрытии.
12. 12. Узел по любому из пп.1-11, в котором по периферийной окружности вокруг покрытия и в продольном направлении вдоль любой сто роны средства вентиляции проходит элемент рукава с образованием продольного тракта вентиляции между круговым микрозазором и центром узла трубопровода.