RU2125677C1

RU2125677C1 - Pipe line envelope

Info

Publication number: RU2125677C1
Application number: RU97100059A
Authority: RU
Inventors: И.Х. Бикбулатов; Н.Б. Садыков; О.И. Ильин; Ю.Г. Одегов
Original assignee: Бикбулатов Игорь Хуснутович
Priority date: 1997-01-05
Filing date: 1997-01-05
Publication date: 1999-01-27

Abstract

FIELD: erection of pipe lines; erection of technological pipe lines. SUBSTANCE: cylindrical envelope has inner cavity for pipe line and projections engageable with pipe line; recesses - passages provided between these projections are used for discharge and drainage of product being transported. Separate sections of envelope are provided with trapezoidal lugs for securing the ballasting units. EFFECT: extended technological capabilities due to insulation of pipe line, discharge of product in an emergency and attachment of ballasting units on pipe line envelope. 3 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области сооружения транспортных и технологических продуктопроводов, а именно к оболочкам трубопроводов, изготовленных из полимерных материалов, и может быть использовано для изоляции труб от внешней среды и предотвращения выбросов в окружающую природную среду загрязняющих веществ из-за аварийных разрывов при транспортировке различных сред по трубопроводам. The invention relates to the field of construction of transport and technological product pipelines, namely, the shells of pipelines made of polymer materials, and can be used to isolate pipes from the environment and prevent emissions of pollutants into the environment due to accidental breaks during transportation of various media pipelines.

Известна оболочка типа "труба в трубе" [1] преимущественно для переходов через естественные и искусственные препятствия с заполненным антикоррозионной жидкостью, например минеральным маслом, межтрубным пространством, причем внутренний транспортный трубопровод снабжен опорами, выполненными в виде полых каналов, например трубопроводов меньшего диаметра, в которых проложены кабели связи и электроснабжения. Известная конструкция повышает надежность трубопроводов, однако не решает задачу предотвращения разлива продукта при разрыве трубопровода. Known shell type "pipe in pipe" [1] mainly for crossing natural and artificial obstacles filled with anticorrosive fluid, such as mineral oil, annulus, and the internal transport pipeline is equipped with supports made in the form of hollow channels, such as pipelines of smaller diameter, which laid communication and power cables. The known design increases the reliability of pipelines, however, does not solve the problem of preventing product spills when the pipeline ruptures.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению (прототипом) [2] является конструкция оболочки типа "труба в трубе", содержащая в межтрубном пространстве антикоррозионную жидкость и каналы-опоры для транспортной трубы с размещенными в них кабелями, стенки которых выполнены в виде спиральных гофр с противоположно направленными вогнутыми участками и расположены на стенке транспортной трубы, а между каналами-опорами в межтрубном пространстве размещены плоскосворачиваемые рукава, заполненные под давлением расширяющимся при затвердевании цементным раствором. Известное решение отличается сложностью конструкции и не решает задачу предотвращения разлива продукта в окружающую среду. The closest technical solution to the claimed invention (prototype) [2] is the design of the shell type "pipe in pipe" containing anticorrosive fluid in the annulus and support channels for the transport pipe with cables placed in them, the walls of which are made in the form of spiral corrugations with oppositely directed concave sections and are located on the wall of the transport pipe, and between the support channels in the annulus there are flat-rolled sleeves filled under pressure with expanding When hardening with cement mortar. The known solution is notable for the complexity of the design and does not solve the problem of preventing product spill into the environment.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение экологической безопасности при аварийных разрывах трубопровода, упрощение конструкции и расширение ее функциональных возможностей. The aim of the invention is to ensure environmental safety during emergency pipeline ruptures, simplifying the design and expanding its functionality.

Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции оболочки трубопровода, содержащей каналы и опоры, расположенные во внутренней полости между транспортной трубой и оболочкой, согласно изобретению каналы и опоры образованы продольными выступами и впадинами, выполненными по всей длине внутренней поверхности оболочки, высотой, равной разнице между внутренним радиусом оболочки и наружным радиусом транспортного трубопровода. Оболочка выполнена в виде звеньев из полимерного материала, например из поливинилхлорида или полиэтилена высокого или низкого давления, причем отдельные участки оболочки имеют наружный прилив трапециевидного сечения, вплотную примыкающий по малому основанию трапеции к цилиндрической части оболочки, причем предпочтительно в нижней точке профиля уложенного на рельеф местности, заключенного в оболочку участка трубопровода, она снабжена отводом для слива продукта в буферную емкость при разгерметизации трубопровода, и минимум в двух точках: в высшей точке профиля трубопровода и через буферную емкость внутренний объем оболочки имеет сообщение в атмосферной при помощи свечи-факела с огнераспределителем и автоматическим поджигом, срабатывающим на определенный перепад давления. The goal is achieved by the fact that in the known construction of the shell of the pipeline containing channels and supports located in the inner cavity between the transport pipe and the shell, according to the invention, the channels and supports are formed by longitudinal protrusions and depressions made along the entire length of the inner surface of the shell, a height equal to the difference between the inner radius of the sheath and the outer radius of the transport pipeline. The shell is made in the form of links made of a polymeric material, for example, polyvinyl chloride or high or low pressure polyethylene, with individual sections of the shell having an external tide of trapezoidal section adjacent closely to the cylindrical part of the shell along the small base of the trapezoid, preferably at the lower point of the profile laid on the terrain enclosed in the shell of the pipeline section, it is equipped with a tap for draining the product into the buffer tank during depressurization of the pipeline, and at least two points kakh: at the highest point of the pipeline profile and through the buffer tank, the inner volume of the shell has a message in the atmosphere using a candle-torch with a flame distributor and automatic ignition, which is triggered by a certain pressure drop.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез трубопровода в оболочке (оболочка без нижнего прилива); на фиг. 2 - поперечный разрез трубопровода в оболочке с приливом (по A-A, см. фиг. 1); на фиг. 3 - разрез трубопровода в оболочке вдоль оси (в вертикальной плоскости, по B-B, см. фиг. 2); на фиг. 4 - разрез трубопровода вдоль оси (в плоскости под углом 45^o к вертикали, по C-C, см. фиг. 2); на фиг. 5 - монтаж первого звена трубопровода с оболочкой; на фиг. 6 - крепление балласта к оболочке; на фиг. 7 - схематическое изображение звеньев оболочки с отводами; на фиг. 8 - схема установки аварийных буферных емкостей на расчетном участке продуктопровода; на фиг. 9 - зависимость давления в оболочке от времени.In FIG. 1 shows a cross section of a pipeline in a shell (shell without a lower tide); in FIG. 2 is a cross-sectional view of a pipeline in an envelope with a tide (in accordance with AA, see FIG. 1); in FIG. 3 - section of the pipeline in the shell along the axis (in the vertical plane, along BB, see Fig. 2); in FIG. 4 - section of the pipeline along the axis (in the plane at an angle of 45 ^o to the vertical, according to CC, see Fig. 2); in FIG. 5 - installation of the first link of the pipeline with a shell; in FIG. 6 - fastening of the ballast to the shell; in FIG. 7 is a schematic illustration of shell links with taps; in FIG. 8 is a diagram of the installation of emergency buffer tanks in the calculated section of the product pipeline; in FIG. 9 - dependence of pressure in the shell on time.

Устройство содержит полый корпус (1) оболочки с цилиндрической внешней поверхностью, внутренняя поверхность имеет продольное каналы (2) и выступы (3) во всю длину оболочки транспортного трубопровода (4), фланцы 5, 6. Для обеспечения герметичности первого и последнего звеньев оболочки, отбортовка (7) на торец оболочки, скользящая монтажная опора (8) для перемещения оболочки при стягивания фланцев, балласт (9), боковой отвод (10) для слива продукта в сообщающуюся с атмосферой буферную емкость (11). The device comprises a hollow body (1) of the shell with a cylindrical outer surface, the inner surface has longitudinal channels (2) and protrusions (3) over the entire length of the shell of the transport pipeline (4), flanges 5, 6. To ensure the tightness of the first and last links of the shell, flanging (7) on the end of the shell, a sliding mounting support (8) for moving the shell when tightening the flanges, ballast (9), side outlet (10) for draining the product into the buffer tank (11) connected with the atmosphere.

Предлагаемая конструкция оболочки монтируется следующим образом. Первое звено продуктопровода, сращенное с перекачивающим устройством (или емкостью) вблизи от места примыкания снабжается фланцем (5), к которому крепится фланец 6 первого звена оболочки 1 (фиг. 5). На лежащий на опоре 8 свободный конец жестко закрепленного к перекачивающему устройству (емкости) первого звена трубопровода 4 надевается снабженное фланцем 6 первое звено оболочки 1. Причем длина первого звена оболочки 1 меньше длины первого звена трубопровода 4, чтобы провести сварку трубопровода со вторым звеном, не повредив оболочки. Второе звено оболочки 1, как и все последующие звенья, кроме первого, равно длине звена трубопровода 4. Таким образом, при сращивании звеньев трубопровода внутренняя труба выступает из оболочки на необходимую длину для проведения операции сращивания сваркой (фиг. 5). Последнее звено трубопровода 4, как и первое, снабжается фланцем 5, который через уплотнительную прокладку крепится к ответному фланцу 6 последнего звена оболочки 1. Торец каждого звена трубопровода 4 перед надеванием на него оболочки 1 обрабатывается с целью снятия с него острых кромок, заусениц, чтобы не вызвать задира при надевании оболочки 1. Возможно смазывание торца трубопровода продуктом, который будет транспортироваться по трубопроводу 4, если этот продукт обладает необходимыми свойствами. Звено трубопровода 4, на которое надевается оболочка 1, укладывается на скользящие опоры 8 с помощью обычных механизмов и приспособлений. Для протягивания оболочки 1 по трубопроводу 4 можно использовать любое "тянущее" (например, "лебедка-трос-петля") или "толкающее" (направляющий стакан-штанга-толкатель) приспособления, при этом объем свободного пространства между оболочкой 1 и трубопроводом 4, толщина оболочки 1 рассчитываются в зависимости от диаметра изолируемого трубопровода, давления в нем, свойств транспортируемой среды, объема возможного пролива, а также требуемого коэффициента надежности. Последний увеличивается для предотвращения загрязнения водных артерий, мест проживания или скопления людей. Пространство между трубопроводом 4 и оболочкой 1 можно использовать
для прокладки кабелей связи и электроснабжения,
для прокладки проводников при монтаже схем мгновенного точного определения места разрыва,
для продувки газообразной средой с целью поддержания нужной температуры транспортируемой среды или стенки трубы,
для обработки жидкими упрочняющими, защитными средами с целью продления срока службы трубы и (или) оболочки,
для пневмотранспорта,
для закачки полимеризующихся или иных упрочняющих сред, необратимо заполняющих пространство при вынужденном продлении срока эксплуатации с потерей возможности сбора пролива при разрыве. Соосность транспортной трубы 4 и оболочки 1 обеспечивается за счет выступов 3 оболочки 1. Балластировка трубопровода 4 обеспечивается любым числом звеньев оболочки 1, снабженных приливами для крепления бетонного (железобетонного) балласта 9 (фиг. 6). Крепление балласта 9 на нижнем приливе оболочки 1 проводят как надвиганием (надеванием) соответствующей формы бетонного (железобетонного) блока-монолита на прилив оболочки 1 с его торца, так и заливом бетоном (с арматурой или без нее) прилива оболочки 1, предварительно поместив его в зашивочную форму из дерева, металла или другого материала. При креплении бетонного балласта можно обеспечить подвижность трубопровода с оболочкой по горизонтальной оси, чем в определенной степени компенсировать тепловые сжатия - расширения. Для этого следует обеспечить минимум трения по поверхности пары: "прилив полимерной оболочки - бетонный монолит". При этом на дне водной преграды в какой-то мере снижение трения обеспечит водная среда, а на участках сухого грунта можно применять, например, графитовую смазку или любое другое долго сохраняющее свойство снижать коэффициент трения вещество.The proposed shell design is mounted as follows. The first link of the product pipeline, spliced with a pumping device (or tank) close to the junction is provided with a flange (5), to which the flange 6 of the first link of the shell 1 is attached (Fig. 5). On the free end lying on the support 8, the first link of pipe 4, which is rigidly fixed to the pumping device (tank), is put on the first link of shell 1 equipped with a flange 6. damaging the shell. The second link of the sheath 1, like all subsequent links, except the first, is equal to the length of the link of the pipeline 4. Thus, when the joints of the pipeline are spliced, the inner pipe protrudes from the shell to the required length for the splicing operation by welding (Fig. 5). The last link of the pipeline 4, like the first, is equipped with a flange 5, which is fastened through the sealing gasket to the mating flange 6 of the last link of the shell 1. The end face of each link of the pipeline 4 is processed before putting on the shell 1 to remove sharp edges, burrs, so that do not cause scuffing when donning the sheath 1. It is possible to lubricate the end of the pipeline with a product that will be transported through pipeline 4, if this product has the necessary properties. The pipe link 4, on which the shell 1 is worn, is laid on the sliding supports 8 using conventional mechanisms and devices. For pulling the shell 1 through the pipeline 4, you can use any "pulling" (for example, "winch-rope-loop") or "pushing" (guide glass-rod-pusher) device, while the amount of free space between the shell 1 and the pipe 4, the thickness of the shell 1 is calculated depending on the diameter of the insulated pipeline, the pressure in it, the properties of the transported medium, the volume of the possible spill, as well as the required reliability coefficient. The latter increases to prevent contamination of water arteries, places of residence or crowds. The space between pipe 4 and shell 1 can be used
for laying communication and power cables,
for laying conductors during installation of circuits for instant accurate determination of the place of rupture,
for purging with a gaseous medium in order to maintain the desired temperature of the transported medium or pipe wall,
for treatment with liquid reinforcing, protective media in order to extend the life of the pipe and (or) shell,
for pneumatic transport,
for injection of polymerizing or other strengthening media that irreversibly fill the space during the forced extension of the service life with the loss of the ability to collect the strait at break. The alignment of the transport pipe 4 and the sheath 1 is ensured by the protrusions 3 of the sheath 1. The ballasting of the pipe 4 is provided by any number of links of the sheath 1, equipped with tides for mounting the concrete (reinforced concrete) ballast 9 (Fig. 6). The ballast 9 is fastened to the lower tide of the shell 1 both by pushing (putting on) the appropriate form of the concrete (reinforced concrete) monolith block onto the tide of the shell 1 from its end, and by pouring concrete (with or without reinforcement) of the tide of the shell 1, after placing it in sewing form made of wood, metal or other material. When fixing concrete ballast, it is possible to ensure the mobility of the pipeline with the shell along the horizontal axis, which to some extent compensate for thermal compression - expansion. For this, a minimum of friction on the surface of the pair should be ensured: "the tide of the polymer shell is a concrete monolith." At the same time, the aquatic environment will provide some reduction in friction at the bottom of the water barrier, and, for example, graphite lubricant or any other long-lasting property to reduce the coefficient of friction of a substance can be used in areas of dry soil.

Оболочка изготавливается методом экструзии из полимерных материалов (например, из полиэтилена высокого или низкого давления, из поливинилхлорида и т.д.). Изменений в зависимости от вида полимерного материала предлагаемая конструкция оболочки не претерпевает, так как материал может влиять только на толщину оболочки, подбираемую в зависимости от его свойств. Экструдер для формирования оболочки из полимерного материала снабжается формующей и калибрующей головкой, повторяющей форму сечения оболочки. Длина звена оболочки ничем не ограничена, определяется в зависимости от конкретных условий. The shell is made by extrusion from polymeric materials (for example, from high or low pressure polyethylene, from polyvinyl chloride, etc.). The proposed design of the shell does not undergo changes depending on the type of polymer material, since the material can only affect the thickness of the shell, selected depending on its properties. The extruder for forming a shell of a polymeric material is equipped with a forming and calibrating head, repeating the shape of the cross section of the shell. The length of the shell link is not limited by anything; it is determined depending on specific conditions.

Для крепления с помощью накидного фланца (первое и последнее звенья) на оболочке делается отбортовка 7 (фиг. 5) обычным способом (прогрев и опрессовывание в оправке). For fastening with a flange (the first and last links) on the shell flanging 7 (Fig. 5) is done in the usual way (heating and crimping in the mandrel).

Для сообщения оболочки с буферными емкостями-сборниками (фиг. 8), для вывода газовой фазы из оболочки "на свечу", для ввода в каналы оболочки и вывода из них каких-либо устройств, проводников, датчиков и т.п. между обычными звеньями оболочки может монтироваться необходимое число коротких звеньев с боковыми отводами 10 (фиг. 7), соединяющихся с обычными звеньями сваркой или через фланцы. Число боковых отводов может быть равно числу каналов в оболочке, углы между осями отводов и каналов оболочки от 90^o и меньше. Число и конфигурация каналов в звеньях с отводами такое же, как в звеньях оболочки, не имеющих отводов.For communication of the shell with buffer tanks-collectors (Fig. 8), for the withdrawal of the gas phase from the shell "to the candle", for the input into the channels of the shell and the output of any devices, conductors, sensors, etc. between the usual links of the shell can be mounted the required number of short links with lateral branches 10 (Fig. 7), connected to the usual links by welding or through flanges. The number of lateral branches can be equal to the number of channels in the shell, the angles between the axes of the branches and channels of the shell from 90 ^o or less. The number and configuration of channels in the links with taps is the same as in the links of the shell without taps.

Таким образом, полный комплект предлагаемой конструкции оболочки содержит следующее. Thus, a complete set of the proposed shell design contains the following.

1. Соединенные сваркой звенья из полимерного материала длиной, равной длине звеньев защищаемого трубопровода. 1. United by welding links of polymer material with a length equal to the length of the links of the protected pipeline.

2. Короткие звенья из полимерного материала - вставки с отводами для сообщения каналов оболочки с емкостями - сборниками, для ввода в каналы каких-либо устройств. 2. Short links made of polymeric material - inserts with bends for communication of shell channels with containers - collectors, for input into the channels of any devices.

3. Два звена оболочки, имеющие соединительные фланцы, которые используются в начале и в конце сплошного участка трубопровода. 3. Two sections of the shell having connecting flanges that are used at the beginning and at the end of a continuous section of the pipeline.

4. Звенья оболочки с приливом для крепления балласта, длина которых зависит от требуемого веса балласта. 4. Shell links with a tide for fastening ballast, the length of which depends on the required weight of the ballast.

Конструкция оболочки работает следующим образом. За счет материала оболочки 1 и воздушной прослойки каналов 2 удерживаемый выступами 3 трубопровод 4 изолируется от внешней среды, на приливах оболочки 1 удерживается балласт 9. Герметичность первого и последнего звеньев оболочки 1 обеспечивается за счет фланцев 5, 6 и отбортовки 7 на торец оболочки 1, при стягивании фланцев оболочка 1 перемещается по скользящей монтажной опоре 8. При разгерметизации продуктопровода 4 продукт попадает в каналы 2 оболочки 1 и заполняет их, а затем через боковой отвод 10 оболочки 1 попадает в сообщающуюся с атмосферой буферную сборную емкость 11, не загрязняя окружающую среду. The shell design works as follows. Due to the material of the sheath 1 and the air gap of the channels 2, the pipe 4 held by the protrusions 3 is isolated from the external environment, the ballast 9 is kept on the tides of the sheath 1. The tightness of the first and last links of the sheath 1 is ensured by flanges 5, 6 and flanging 7 on the end of the sheath 1, when the flanges are pulled together, the shell 1 moves along the sliding mounting support 8. When the product pipeline 4 is depressurized, the product enters the channels 2 of the shell 1 and fills them, and then through the lateral outlet 10 of the shell 1 enters into the atmosphere buffer collecting tank 11, without polluting the environment.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при сооружении транспортных и технологических трубопроводов. The present invention can be used in the construction of transport and technological pipelines.

Использование предлагаемого изобретения позволит не только изолировать трубопровод от внешней среды, предохранения его от коррозии, уменьшая теплообмен через стенки, но и предотвратить розлив транспортируемой среды при повреждениях и разрывах трубы, обеспечивая тем самым экологическую безопасность окружающей среды. Using the proposed invention will allow not only to isolate the pipeline from the external environment, to protect it from corrosion, reducing heat transfer through the walls, but also to prevent the medium from being transported during damage and pipe ruptures, thereby ensuring the environmental safety of the environment.

Источники информации
1. Авт. свид. СССР N 624048, кл. F 16 L 1/04, 1978.Sources of information
1. Auth. testimonial. USSR N 624048, class F 16 L 1/04, 1978.

2. Авт. свид. СССР N 1460512, кл. F 16 L 1/04, 1989. 2. Auth. testimonial. USSR N 1460512, class F 16 L 1/04, 1989.

Claims

1. The shell of the pipeline, containing located in its inner cavity channels and supports of the pipeline, characterized in that the channels and supports are formed along the entire length of the inner surface of the shell, respectively, longitudinal depressions and protrusions, and some sections of the shell are provided with external tides of trapezoidal section adjacent to a small the base of the trapezoid to the cylindrical part of the shell and designed to be fixed on the tides of blocks running the pipeline.

2. The shell according to claim 1, characterized in that it is made in the form of units of a polymeric material, for example, polyvinyl chloride.

2. The shell according to claim 1, characterized in that in the lower or upper part of the profile of the pipeline it is equipped with a tap, respectively, to drain or communicate with the atmosphere of the liquid or gaseous transported product during depressurization of the pipeline.