RU213497U1 - Устройство для ремонтных работ на подземном трубопроводе - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для предотвращения деформации труб при ремонте подземных трубопроводов.

Устройство для ремонтных работ на подземном трубопроводе содержит траверсу с пластинами, к которым жестко закреплена направляющая, два встречно-параллельных полукольца, снабженных проушинами, установленными на направляющей с возможностью перемещения, и закрепляемых болтовыми соединениями, при этом на полукольцах выполнены направляющие пазы для вставки и перемещения накладок с направляющими полозьями. Траверса снабжена монтажным кольцом, или монтажными крюками, или монтажными отверстиями. Основные конструктивные элементы: траверса, пластины, направляющая, полукольца, накладки, монтажное кольцо выполнены из металлических материалов или композитных материалов. Накладки имеют внутренний диаметр, соответствующий типам диаметров трубопровода, а внешний диаметр, соответствующий диаметру направляющих пазов полуколец.

Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, предотвращающих механическую деформацию трубопровода и позволяющих выполнять ремонтные работы на разных диаметрах трубопроводов за счет образования жесткого замкнутого кольца, плотно охватывающего трубопровод и фиксирующего форму окружности трубопровода. 3 з.п. ф-лы, 2 прим., 7 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам для предотвращения деформации труб при ремонте подземных трубопроводов.

Известен способ ремонта трубопроводов, выполняющийся согласно «Регламент по вырезке и врезке «катушек» соединительных деталей, заглушек, запорной и регулирующей арматуры и подключению участков магистральных нефтепроводов РД 153-39.4-130-2002», утвержден 8 октября 2002 г., который приведен в уровне техники патентного документа RU 2610798 C2, опубликованного 15.02.2017 Бюл. № 5. Настоящий Регламент устанавливает порядок организации и выполнения работ по замене дефектных элементов трубопровода, таких как «катушка», соединительная деталь, заглушка, запорная и регулирующая арматура и подключения участков магистральных нефтепроводов (в том числе методом «захлеста») с выполнением операции центрирования. Недостатком данного способа ремонта трубопровода является то, что регламент не предусматривает жесткую фиксацию концов трубопровода перед вырезкой, поэтому при окончании первого реза происходит деформация трубопровода, например, овализация. Термины «трубопровод», «труба» в контексте данной заявки являются равнозначными.

Известен способ ремонта дефектных участков трубопровода в траншее (патент RU 2708758 C2, опубликован 11.12.2019 Бюл. № 35), заключающийся в определении дефектного участка, его вскрытии, вырезке и замене, отличающийся тем, что перед вырезкой дефектного участка проводят определение его критического напряженно-деформированного состояния, оценку геологических условий залегания в траншее и геометрических отклонений от оси, на основе чего делают вывод об опасности «выстрела», и при его наличии фиксируют дефектный участок фиксирующими устройствами, имеющими возможность регулировки в горизонтальном и вертикальном направлении; после вырезки дефектного участка осуществляют центровку при помощи центровочных устройств, при этом каждое фиксирующее устройство состоит из четырех или более винтовых анкеров, предназначенных для надежной фиксации конструкции в грунте, двух или более шарнирных опор на силовых цилиндрах, имеющих возможность регулирования по высоте, включенных в единый каркас силовой станции, двух или более полузахватов, имеющих замковое устройство, и механизмов горизонтальной и вертикальной регулировки концов трубопровода, а монтаж и демонтаж, а также транспортировку фиксирующих устройств на место расположения трубопровода осуществляют при помощи манипуляторов, расположенных на транспортном средстве передвижения - на шасси. Данный способ позволяет повысить точность центрирования и точность разметки стыков трубопровода и ремонтной «катушки», что позволяет повысить качество выполнения и производительность проводимых работ, а также снизить себестоимость ремонта и трудоемкость, но не предотвращает напряженно-деформирующего состояния трубопровода, следовательно, возможна деформация, например, овализация, возникающая в момент окончания первого реза.

Известно устройство фиксирования и центрирования концов трубопровода при вырезке его дефектного участка (патент RU 2763096 С1, опубликован 27.12.2021 Бюл. № 36), содержащее платформу, установленную на траверсах, оснащенных анкерами, ротатор, устанавливаемый на шестигранник, и силовые цилиндры для корректировки положения конца трубопровода в вертикальном и горизонтальном направлениях, а также трубный захват, состоящий из двух створок с замками, приводящихся в действие при помощи силовых цилиндров, взаимосвязанных с силовой станцией. Ширина платформы превышает ширину траншеи, а с каждой её стороны выполнены отверстия, в них установлены направляющие цилиндры, основание захвата выполнено из двух сборных частей, которые соединены между собой болтовыми соединениями, нижняя поверхность основания захвата соединена с дугой захвата, которая выполнена из двух полуколец и соединена с помощью оси захвата со створками захвата, шарнирно к нижней части основания захвата присоединены малые силовые цилиндры, которые противоположным концом соединены со створками захвата, по краям верхней части двух концов трубопровода установлен лазерный приемник – излучатель, который состоит из не менее чем двух лазерных устройств, которые установлены по краям верхней части концов трубопровода и оборудованы индивидуальным для каждого элементом питания, отдельно установлена силовая станция, которая при помощи шлангов или кабелей соединена с большими и малыми силовыми цилиндрами. Данное устройство повышает надежность фиксирования концов трубопровода при вырезке дефектного участка ввиду фиксирования положения самого устройства перед вырезкой и направлено на обеспечение соосности, но створки захвата не охватывают трубопровод по окружности полным жестким замкнутым кольцом, что не обеспечивает предотвращение деформации трубопровода, например, овализации. Кроме того, данное устройство имеет сложную конструкцию, которая в суровых климатических условиях может быстро выйти из строя, например, из-за загустения гидравлической жидкости, износа уплотнительных колец, хрупкости кабелей и шлангов и т.п.

Известно устройство для компенсации напряжений и защиты стыков трубопроводов с бетонным покрытием от нагрузок и воздействий (патент RU 182117 U1, опубликован 03.08.2018 Бюл. № 22), включающее парные полукольца, заполняющие пространство стыкового соединения труб с бетонным покрытием и соединенные между собой крепежом через проушины с одного торца и шарниром с противоположного. Парные полукольца разделены на модули парных полуколец, в которых полукольца соединены между собой крепежом через проушины с одного торца и съемным шарниром и крепежом, размещенными в проушинах, имеющими форму паза с противоположного торца. Модули парных полуколец могут быть снабжены внутренним арматурным каркасом и выполнены, например, из бетонной смеси с наномодифицированными добавками, или фибробетона, в том числе с наномодифицированными добавками, или из композитного состава, а арматурный каркас может быть заменен на сетку, например, металлическую, полимерную, или композитного состава. Техническое решение применяют в трассовых условиях при непосредственной укладке трубопровода, так как модули парных полуколец имеют меньшую массу и нет необходимости в использовании тяжелого грузоподъемного оборудования, а операция монтажа облегчена. Но данное решение не обеспечивает достаточно жесткой фиксации формы окружности трубопровода в виду использования арматурного каркаса и бетонной смеси для полуколец, поэтому при выполнении ремонтных работ, например, технологической вырезке дефектного участка трубопровода в момент окончания первого реза может произойти деформация. Кроме того, парные полукольца имеют строго определенный размер, следовательно, использование возможно только для одного диаметра трубопровода.

Известно устройство защиты стыка трубопровода с бетонным покрытием (патент RU 2734727 C1, опубликован 22.10.2020 Бюл. № 30), включающее парные полукольца с монтажными петлями на наружной поверхности и технологическими петлями на одной из торцевых поверхностей, выполненные из бетона и включающие в себя армирующий каркас, расположенный внутри бетонного тела полуколец, выполненный из проволоки и включающий в себя закладные детали, состоящие из двух пластин и втулки, расположенной между ними и размещенной в сквозных отверстиях, выполненных в площадках, расположенных в выемках на внешней поверхности боковых частей полуколец. Данное решение не обеспечивает достаточно жесткой фиксации формы окружности трубопровода в виду использования бетонных полуколец с армирующим каркасом, поэтому при выполнении ремонтных работ, например, технологической вырезке дефектного участка трубопровода в момент окончания первого реза может произойти деформация. Кроме того, парные полукольца имеют строго определенный размер, следовательно, использование возможно только для одного диаметра трубопровода.

Известен центратор-деовализатор (каталог продукции Mathey Dearman Машины для резки труб и снятия фаски. Центраторы и деовализаторы. Инструменты для ремонта труб https://alkor-pipe.ru/mathey_dearman_2013.pdf, дата кеширования информации по данным сайта https://web.archive.org – 2013.09.09), содержащий цепь для подъема центратора, полукольца, соединенные шарнирно, запорный механизм, поворотные, неподвижную и стопорную струбцины, симметрично расположенные упорные винты, обеспечивающие высокую точность соединения и деовализации труб/обечаек. При установке центратора-деовализатора на трубопровод потребуется точечное подкручивание вручную упорных винтов, расположенных по окружности полуколец на некотором расстоянии друг от друга, что приведет к неравномерному давлению на трубопровод, которое в свою очередь приведет к деформации трубопровода.

Техническая проблема заключается в том, что при выполнении ремонта подземного трубопровода, например, технологической вырезке дефектного участка трубопровода, большая его часть находится под землей, а малая часть открыта (выполнен шурф), при этом на сам трубопровод оказывает влияние давление окружающего массива грунта, вследствие чего у трубопровода возникает сложное объемное напряженно-деформированное состояние, которое в момент окончания первого реза приводит к деформации трубопровода, например, овализации.

Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, предотвращающих механическую деформацию трубопровода и позволяющих выполнять ремонтные работы на разных диаметрах трубопроводов за счет образования жесткого замкнутого кольца, плотно охватывающего трубопровод и фиксирующего форму окружности трубопровода.

Технический результат обеспечивает устройство для ремонтных работ на подземном трубопроводе, содержащее траверсу с пластинами, к которым жестко закреплена направляющая, два встречно-параллельных полукольца, снабженных проушинами, установленными на направляющей с возможностью перемещения, и закрепляемых болтовыми соединениями, при этом на полукольцах выполнены направляющие пазы для вставки и перемещения накладок с направляющими полозьями.

Дополнительно траверса снабжена монтажным кольцом, или монтажными крюками, или монтажными отверстиями.

Предпочтительно выполнение основных конструктивных элементов: траверсы, пластины, направляющей, полуколец, накладок, монтажного кольца из металлических материалов или композитных материалов.

Целесообразно выполнение накладок, имеющих внутренний диаметр, соответствующий типам диаметров трубопровода, а внешний диаметр, соответствующий диаметру направляющих пазов полуколец.

Предложенное устройство поясняют чертежи:

фиг. 1 – общий вид устройства без накладок и без трубы;

фиг. 2 – вид спереди устройства без накладок;

фиг. 3 – общий вид устройства без накладок на трубе;

фиг. 4 –общий вид устройства с накладками и без трубы;

фиг. 5 – вид спереди устройства с накладками;

фиг. 6 – общий вид устройства с накладками на трубе;

фиг. 7 – общий вид соединенных полуколец с накладками без трубы и вид с торца полукольца.

Устройство для ремонтных работ на подземном трубопроводе 1 (фиг. 1-3) содержит траверсу 2 с пластинами 3, на которых жестко закреплена направляющая 4. Два полукольца 5 расположены встречно-параллельно друг другу и снабжены проушинами 6, посредством которых установлены на направляющей 4 с возможностью перемещения (фиг. 2). На концах полуколец 5 выполнены отверстия 7 с направляющими пазами для болтовых соединений 8, с помощью которых указанные полукольца 5 закрепляют между собой после монтажа на трубопроводе 1. Внутренний диаметр полукольца 5 соответствует диаметру трубопровода 1, а внешний диаметр на 5-25 % больше диаметра трубопровода 1. В результате образуется жесткое замкнутое кольцо, равномерно плотно охватывает трубопровод 1 и фиксирует форму окружности трубопровода 1.

Дополнительно на полукольцах 5 выполнены направляющие пазы 9 (фиг. 1-3) для вставки накладок 10, обеспечивающих сопряжение с трубопроводом 1 меньшего диаметра. Накладки 10 выполнены с возможностью перемещения по длине направляющего паза 9 до упора, при этом длина паза 9 меньше длины полуколец 5 для ограничения перемещения накладок 10 и удержания их от выскальзывания под собственным весом. Накладка 10 представляет собой полукольцо снабженное направляющими полозьями 11 (фиг.7) для перемещения по направляющему пазу 9 полукольца 5, внутренний диаметр которого соответствует диаметру трубопровода 1. Целесообразно выполнение накладок 10, имеющих внутренний диаметр, соответствующий типам диаметров трубопровода, а внешний диаметр соответствующий диаметру направляющих пазов 9 полуколец 5. Т.о. использование накладок 10, имеющих внутренний диаметр, соответствующий разным типам диаметров трубопровода 1, уменьшает внутренний диаметр полуколец 5 предложенного устройства, что позволяет использовать предложенное устройство на разных диаметрах трубопроводов, обеспечивая плотный охват и фиксируя форму окружности трубопровода, уменьшая напряженно-деформирующее состояние трубопровода 1, приводящее к механической деформации, например, овализации.

Траверса 2 выполнена прямолинейной и снабжена монтажным кольцом 12 или (на фиг. не показаны), расположенными на концах траверсы 2, для зацепления грузоподъемным устройством, например, крюком или стропами трубоукладчика/крана (на фиг. не показаны).

Основные конструктивные элементы предложенного устройства: траверса 2, пластины 3, направляющая 4, полукольца 5, накладки 10, монтажное кольцо 12 могут быть выполнены из металлических материалов таких, как сталь, титан и т.п. или из композитных материалов, при условии обеспечения надежности.

Предложенное устройство используют следующим образом:

Монтажник (на фиг. не показан) зацепляет крюк грузоподъемного устройства (на фиг. не показаны) за монтажное кольцо 12 (фиг.1-2) траверсы 2 (или монтажными крюками (на фиг. не показаны), или стропами монтажные отверстия (на фиг. не показаны), расположенные на концах траверсы 2) и спускает предложенное устройство в шурф к трубопроводу 1, где устанавливает его на расстоянии 100-300 мм от места выполнения технологического реза. Полукольца 5 перемещают на проушинах 6 по направляющей 4 к концам траверсы 2 (фиг. 2) и сдвигают направлении к трубопроводу 1 до смыкания так, чтобы полукольца 5 охватили трубопровод 1. После смыкания полукольца 5 закрепляют на трубопроводе 1 болтовыми соединениями 8 в отверстиях 7. В результате полукольца 5 образуют жесткое замкнутое кольцо, плотно охватывающее трубопровод 1 (фиг. 3), которое фиксирует форму окружности трубопровода 1 и уменьшает напряженно-деформирующее состояние трубопровода 1, приводящее к механической деформации, например, овализации.

При установке предложенного устройства на трубопровод 1 диаметром меньше, чем диаметр полуколец 5, для обеспечения плотного охвата используют накладки 10 (фиг. 4-7). Для этого полукольца 5 по направляющей 4 перемещают к концам траверсы 2 (фиг. 5). Затем в направляющие пазы 9 полуколец 5 вставляют направляющие полозья 11 (фиг.7) накладок10 и перемещают их до упоров. После этого монтажник (на фиг. не показан) зацепляет крюк грузоподъемного устройства (на фиг. не показаны) за монтажное кольцо 12 траверсы 2 и спускает предложенное устройство к трубопроводу 1 в шурф, где устанавливает его на трубопроводе 1 на расстоянии 100-300 мм от места выполнения технологического реза. Полукольца 5 со вставленными насадками 10 перемещают на проушинах 6 по направляющей 4 сдвигают в направлении трубопровода 1 до смыкания так, чтобы полукольца 5 со вставленными насадками 10 охватили трубопровод 1. После смыкания полукольца 5 закрепляют на трубопроводе 1 болтовыми соединениями 8 в отверстиях 7. В результате полукольца 5 со вставленными накладками 10 и образуют жесткое замкнутое кольцо, плотно охватывающее трубопровод 1 (фиг. 6). Т.о. использование накладок 10, вставляемых в полукольца 5. обеспечивает установку предложенного устройства на трубопроводы 1 разного диаметра, обеспечивая плотный охват и фиксируя форму окружности трубопровода 1, что уменьшает напряженно-деформирующее состояние, приводящее к механической деформации, например, овализации.

Пример 1

Предложенное устройство установили на трубопровод диаметром 1420 мм. Полукольца 5 имеют внешний диаметр – 1740 мм, внутренний диаметр – 1420 мм. Монтажник (на фиг. не показан) зацепил крюк грузоподъемного устройства (на фиг. не показаны) за монтажное кольцо 12 траверсы 2 и спустил предложенное устройство к трубопроводу 1 в шурф, где установил его на трубопровод 1 в месте выполнения технологического реза, переместил по направляющей 4 проушины 6 полуколец 5 так, что полукольца 5 охватили трубопровод 1. После этого полукольца 5 сомкнул и закрепил болтовыми соединениями 8 в отверстиях 7. В результате полукольца 5 плотно охватили трубопровод 1 диаметром 1420 мм, образовав жесткое замкнутое кольцо. Выполнили с помощью устройства плазменной резки первый технологический рез трубопровода 1, при этом жесткое замкнутое кольцо, образованное полукольцами 5, зафиксировало форму окружности трубопровода 1, что уменьшило его напряженно-деформирующее состояние и исключило механическую деформацию трубопровода, т.е. овализация не произошла, следовательно, предложенное устройство выполнило свое назначение и обеспечило технический результат. Далее продолжили вырезку дефектного участка трубопровода 1 без риска его деформации.

Пример 2

Предложенное устройство устанавливают на трубопровод диаметром 630 мм. Полукольца 5, имеющие внешний диаметр – 1044 мм, внутренний диаметр – 720 мм, по направляющей 4 переместили к концам траверсы 2. Затем в направляющие пазы 9 полуколец 5 вставили накладки10, имеющие внешний диаметр 910 мм и внутренний диаметр 630 мм, и переместили их до упоров, ограничивающих перемещение накладок 10 по направляющим пазам 9 и удерживающих их от выскальзывания. После этого монтажник (на фиг. не показан) зацепил стропами грузоподъемного устройства монтажные крюки (на фиг. не показаны), расположенные на концах траверсы 2, спустил предложенное устройство в шурф к трубопроводу 1, где установил его в месте выполнения технологического реза Переместил по направляющей 4 проушины 6 полуколец 5 со вставленными накладками 10 так, что полукольца 5 со вставленными накладками 10 охватили трубопровод 1. Сомкнул полукольца 5 со вставленными накладками 10 и закрепил их болтовыми соединениями 8 в отверстиях 7. В результате полукольца 5 со вставленными накладками 10 плотно охватили трубопровод 1, образовав жесткое замкнутое кольцо. Выполнили с помощью устройства газовой резки первый технологический рез трубопровода 1, при этом жесткое замкнутое кольцо, образованное полукольцами 5 со вставленными накладками 10, зафиксировало форму окружности трубопровода 1, что уменьшило его напряженно-деформирующее состояние и исключило механическую деформацию трубопровода 1, т.е. овализация не произошла, следовательно, предложенное устройство выполнило свое назначение и обеспечило технический результат. Далее продолжили вырезку дефектного участка трубопровода 1 без риска его деформации.

Claims (4)

1. Устройство для ремонтных работ на подземном трубопроводе, содержащее траверсу с пластинами, к которым жестко закреплена направляющая, два встречно-параллельных полукольца, снабженных проушинами, установленными на направляющей с возможностью перемещения, и закрепляемых болтовыми соединениями, при этом на полукольцах выполнены направляющие пазы для вставки и перемещения накладок с направляющими полозьями.

2. Устройство для ремонтных работ на подземном трубопроводе по п.1, отличающееся тем, что траверса снабжена монтажным кольцом, или монтажными крюками, или монтажными отверстиями.

3. Устройство для ремонтных работ на подземном трубопроводе по п.1, отличающееся тем, что основные конструктивные элементы: траверса, пластины, направляющая, полукольца, накладки, монтажные кольца выполнены из металлических материалов или композитных материалов.

4. Устройство для ремонтных работ на подземном трубопроводе по п.1, отличающееся тем, что накладки имеют внутренний диаметр, соответствующий типам диаметров трубопровода, а внешний диаметр, соответствующий диаметру направляющих пазов полуколец.

Images