RU2219423C2

RU2219423C2 - Polymer coupling for repair of pipes having local corrosion defects and method of mounting such coupling

Info

Publication number: RU2219423C2
Application number: RU2001120673A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Шарыгин; Ю.А. Теплинский; И.В. Максютин; С.Ф. Прозоров; А.Н. Колотовский; А.И. Филиппов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Севергазпром"
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: construction engineering; operation and repair of pipe lines having non-through corrosion defects on outer surfaces. SUBSTANCE: adhesive primer is applied on prepared outer surface of pipe and coupling is secured on it; coupling consists of several layers of glass tape which are connected with adhesive layer embracing pipe line over circumference. Coupling has two separate molded halves with hinges at their ends. Both halves of polymer coupling are fitted on pipe in heated state at coinciding of holes of hinges, after which hinges are secured by means of insertion axles. EFFECT: extended functional capabilities. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для ремонта труб магистральных трубопроводов, имеющих несквозные коррозионные повреждения на наружной поверхности. The invention relates to pipeline transport and can be used for repair of pipes of main pipelines having persistent corrosion damage on the outer surface.

Известна стальная ремонтная конструкция в виде двух частей, соединение которых для обеспечения необходимого обжатия трубы осуществляют с помощью крепежных резьбовых деталей (Ермаков А.А. и др. Ремонт дефектов труб с использованием бандажа. /Газовая промышленность. - 1989. - 8. - с. 58-68). Недостатком стальных ремонтных конструкций является большой вес, требующий использования грузоподъемной техники, и необходимость создания антикоррозионной защиты самой конструкции. Кроме того, применение крепежных резьбовых деталей усложняет процесс сборки, проводимой в трассовых условиях. Known steel repair structure in the form of two parts, the connection of which to ensure the necessary compression of the pipe is carried out using fastening threaded parts (Ermakov A.A. et al. Repair of pipe defects using a brace. / Gas industry. - 1989. - 8. - with . 58-68). The disadvantage of steel repair structures is the heavy weight that requires the use of lifting equipment, and the need to create corrosion protection for the structure itself. In addition, the use of threaded fasteners complicates the assembly process carried out in the road conditions.

Известна композитная муфта, взятая нами в качестве прототипа, состоящая из нескольких витков полимерной ленты, свернутой спирально вокруг трубы, с клеевым слоем между витками и поверхностью трубы (ВСН 39-1.10-001-99. Инструкция по ремонту дефектных труб магистральных газопроводов полимерными композитными материалами. - М.: ПО Спецнефтегаз, ВНИИГАЗ, ИРЦ Газпром, 2000. - 15 с.). Known composite coupling, taken as a prototype, consisting of several turns of a polymer tape rolled spirally around a pipe, with an adhesive layer between the turns and the pipe surface (BCH 39-1.10-001-99. Instructions for repairing defective pipes of main gas pipelines with polymer composite materials . - M .: PO Spetsneftegaz, VNIIGAZ, IRC Gazprom, 2000. - 15 p.).

Недостатком этой муфты является низкий уровень обжатия трубы и незначительное повышение несущей способности дефектной трубы. The disadvantage of this coupling is the low level of compression of the pipe and a slight increase in the bearing capacity of the defective pipe.

Известен способ нанесения полимерной композиционной муфты, взятый нами в качестве прототипа, заключающийся в том, что на подготовленную наружную поверхность трубы наносят клеевую грунтовку, а затем наматывают высокопрочный стеклопластиковый материал, пропитывая его клеевой композицией в процессе намотки, при этом число витков зависит от характерных размеров дефекта и может достигать 12 (ВСН 39-1.10-001-99. Инструкция по ремонту дефектных труб магистральных газопроводов полимерными композитными материалами. - М.: ПО Спецнефтегаз, ВНИИГАЗ, ИРЦ Газпром, 2000. -15 с.). There is a known method of applying a polymer composite sleeve, taken as a prototype, which consists in applying an adhesive primer to the prepared outer surface of the pipe and then wrapping a high-strength fiberglass material, impregnating it with an adhesive composition during winding, and the number of turns depends on the characteristic dimensions defect and can reach 12 (BCH 39-1.10-001-99. Instructions for repairing defective pipes of main gas pipelines with polymer composite materials. - M .: PO Spetsneftegaz, VNIIGAZ, IRC GAZPROM, 2000. 15 s.).

Недостатком этого способа является невозможность изготовления муфт, существенно повышающих прочность труб с дефектами, так как муфта наматывается вручную и применяемые средства малой механизации не позволяют создать значительного натяжения, обеспечивая лишь взаимное прилегание слоев без перекосов и воздушных пузырей, к тому же данный способ сопряжен с большим объемом и сложностью работ, проводимых в трассовых условиях. The disadvantage of this method is the impossibility of manufacturing couplings that significantly increase the strength of pipes with defects, since the coupling is wound manually and the small mechanization tools used do not allow significant tension to be created, providing only mutual adjacency of the layers without distortions and air bubbles, moreover, this method involves a large the volume and complexity of work carried out in the field conditions.

Задачей изобретения является повышение надежности дефектного участка трубопровода путем увеличения степени обжатия трубы и упрощение процесса установки муфты на дефектном участке трубопровода. The objective of the invention is to increase the reliability of the defective section of the pipeline by increasing the degree of compression of the pipe and simplifying the installation of the coupling on the defective section of the pipeline.

Поставленная задача в полимерной муфте для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами, состоящей из нескольких слоев стеклоткани, соединенных друг с другом клеевым слоем и охватывающей трубопровод по окружности, решается тем, что муфта выполнена из двух отдельных предварительно отформованных половин, снабженных по концам входящими друг в друга петлевыми блоками, зафиксированными между собой закладными осями, ориентированными параллельно оси трубопровода. The problem in the polymer sleeve for repairing pipes with local corrosion defects, consisting of several layers of fiberglass, connected to each other by an adhesive layer and covering the pipe around the circumference, is solved by the fact that the sleeve is made of two separate preformed halves, provided at the ends of each other each other with loop blocks fixed between each other by embedded axes oriented parallel to the axis of the pipeline.

Поставленная задача в способе установки полимерной муфты на дефектном участке, включающем подготовку наружной поверхности трубы, нанесение на нее клеевой грунтовки и закрепление полимерной муфты, решается тем, что обе половины полимерной муфты устанавливают на трубу в нагретом состоянии, обеспечивающем совпадение осей отверстий петлевых блоков соединяемых половин, после чего петлевые блоки фиксируют закладными осями. The problem in the method of installing a polymer coupling on a defective area, including preparing the outer surface of the pipe, applying an adhesive primer to it and fixing the polymer coupling, is solved by the fact that both halves of the polymer coupling are installed on the pipe in a heated state, ensuring that the axes of the holes of the loop blocks of the connected halves coincide , after which the loop blocks are fixed with embedded axes.

Существенными отличительными признаками заявленной полимерной муфты для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами являются:
- полимерная муфта выполнена из двух отдельных предварительно отформованных половин, снабженных по концам входящими друг в друга петлевыми блоками, зафиксированными между собой закладными осями, ориентированными параллельно оси трубопровода.The salient features of the claimed polymer sleeve for pipe repair with local corrosion defects are:
- the polymeric coupling is made of two separate preformed halves, provided at the ends with looping blocks entering each other, fixed with each other by embedded axes oriented parallel to the axis of the pipeline.

Существенными отличительными признаками заявленного способа установки полимерной муфты на дефектном участке являются:
- обе половины муфты устанавливают на трубу в нагретом состоянии, обеспечивают совпадение осей отверстий петлевых блоков соединяемых половин;
- петлевые блоки фиксируют закладными осями.Salient features of the claimed method of installing a polymer sleeve in a defective area are:
- both halves of the coupling are installed on the pipe in a heated state, ensure the coincidence of the axes of the holes of the loop blocks of the connected halves;
- loop blocks are fixed with embedded axes.

Вышеприведенные существенные отличительные признаки полимерной муфты для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами и способа установки этой муфты на дефектном участке нам были не известны из патентной и научно-технической информации и в связи с этим являются новыми и неочевидными для среднего специалиста данной отрасли знаний, что соответствует критерию "Изобретательский уровень". The above significant distinguishing features of a polymer coupling for repairing pipes with local corrosion defects and the method of installing this coupling on a defective area were not known to us from the patent and scientific and technical information and, therefore, are new and not obvious to the average person skilled in the art, which corresponds to the criterion of "Inventive step".

Заявленная полимерная муфта для ремонта труб с локальными коррозионными дефектами с предложенным способом ее установки может быть изготовлена и использована для ремонта трубопровода в трассовых условиях с применением отечественного оборудования, что вполне соответствует критерию "Промышленная применимость". The claimed polymer sleeve for repair of pipes with local corrosion defects with the proposed method of its installation can be manufactured and used to repair the pipeline in route conditions using domestic equipment, which fully meets the criterion of "Industrial applicability".

Общий вид полимерной муфты, установленной на трубу, показан на фиг.1. Полимерная полумуфта в аксонометрической проекции приведена на фиг.2. A general view of the polymer sleeve mounted on the pipe is shown in FIG. The polymer coupling half in axonometric projection is shown in figure 2.

Полимерная муфта, охватывающая трубу по окружности, состоит из двух предварительно отформованных полимерных полумуфт 1, каждая из которых представляет многослойную из стеклоленты клеенную конструкцию с утолщениями по концам в виде петлевых блоков 2 с отверстиями 3 для закладных осей 8. На внутренних поверхностях полимерных полумуфт 1 предусмотрены продольные пазы 4. The polymer coupling, covering the pipe around the circumference, consists of two preformed polymer half-couplings 1, each of which is a laminated glass tape with thickenings at the ends in the form of loop blocks 2 with holes 3 for embedded axes 8. On the inner surfaces of the polymer coupling halves 1 are provided longitudinal grooves 4.

После очистки поверхности трубы 5 на ремонтируемом участке и заполнения коррозионных углублений наносят клеевую грунтовку 6. Затем устанавливают на трубу в зоне дефектов 7 подогретые полимерные полумуфты 1, добиваясь того, чтобы продольные пазы 4, предусмотренные на их внутренней поверхности, совпадали с валиками усиления продольных сварных швов 9. Полимерные полумуфты 1 предварительно нагревают до нужной температуры, определяемой с учетом повышенного значения температурного коэффициента линейного расширения материала муфты, превышающего коэффициент линейного расширения стали в 4-5 раз. В завершении закрепляют полимерную муфту на трубе с помощью входящих друг в друга петлевых блоков 2, расположенных по концам полимерных полумуфт 1, и продольных закладных осей 8, проходящих через отверстия в петлевых блоках 2 параллельно продольной оси трубы. По окончании процесса отверждения клеевой композиции и выравнивания температур полимерных полумуфт 1 и поверхности трубы 5 муфта обеспечит консервацию дефекта и заданное увеличение несущей способности отремонтированной трубы. After cleaning the surface of the pipe 5 in the repaired area and filling the corrosion recesses, an adhesive primer is applied 6. Then, heated polymer coupling halves 1 are mounted on the pipe in the defect zone 7, ensuring that the longitudinal grooves 4 provided on their inner surface coincide with the reinforcing rollers of the longitudinal welded seams 9. The polymer coupling halves 1 are preheated to the desired temperature, determined taking into account the increased temperature coefficient of linear expansion of the coupling material, exceeding th linear expansion coefficient of steel is 4-5 times. At the end, the polymer sleeve is fixed to the pipe with the help of loop units 2 located at each other located at the ends of the polymer coupling halves 1 and the longitudinal embedded axes 8 passing through the holes in the loop blocks 2 parallel to the longitudinal axis of the pipe. At the end of the curing process of the adhesive composition and equalization of the temperature of the polymer coupling halves 1 and the surface of the pipe 5, the coupling will ensure the preservation of the defect and a specified increase in the bearing capacity of the repaired pipe.

Эффект применения заявленного изобретения проявляется в том, что обеспечивает равномерное обжатие заданного уровня, повышающее живучесть дефектной трубы и приводящее в конечном итоге к повышению эксплуатационной надежности трубопровода. The effect of the application of the claimed invention is manifested in that it provides uniform compression of a given level, increasing the survivability of the defective pipe and ultimately leading to an increase in the operational reliability of the pipeline.

Пример. Применение заявленного изобретения для ремонта трубы 5 диаметром 1220 мм с коррозионными повреждениями 7, снижение несущей способности от которых составило 15%. Рабочее давление в трубопроводе принято равным 5,4 МПа. Необходимое разгружающее давление, создаваемое муфтой, определяют из соотношения:
р_разгр=0,15•5,4=0,81 (МПа).Example. The use of the claimed invention for repair of pipe 5 with a diameter of 1220 mm with corrosion damage 7, the reduction of bearing capacity from which was 15%. The operating pressure in the pipeline is assumed to be 5.4 MPa. The necessary unloading pressure created by the coupling is determined from the ratio:
p _discharge = 0.15 • 5.4 = 0.81 (MPa).

Расчетную толщину стенок полимерных полумуфт 1 при допускаемом напряжении, принятом равным 100 МПа, вычисляют по формуле:

и принимают равным 5,0 мм.The estimated wall thickness of the polymer coupling halves 1 with an allowable voltage of 100 MPa is calculated by the formula:

and taken equal to 5.0 mm.

Для концевых частей полимерных полумуфт 1 назначают троекратное утолщение по сравнению с толщиной стенки. Здесь предусмотрены отверстия 3 прямоугольного сечения размерами 10•20 мм. For the terminal parts of the polymer coupling halves 1, a three-fold thickening is prescribed in comparison with the wall thickness. Holes 3 of rectangular section with dimensions 10 • 20 mm are provided here.

Таким образом можно определить оптимальные размеры для формования полимерных полумуфт 1 в стационарных условиях. Thus, it is possible to determine the optimal dimensions for forming polymer coupling halves 1 under stationary conditions.

Поверхность трубы 5 на ремонтируемом участке очищают до металлического блеска. Затем заполняют коррозионные углубления 7, наносят клеевую грунтовку 6. В это же время подогревают полумуфты 1. The surface of the pipe 5 in the repaired area is cleaned to a metallic luster. Then fill the corrosion recesses 7, apply an adhesive primer 6. At the same time, the coupling halves 1 are heated.

Температуру подогрева полумуфт 1 перед установкой их на трубу определяют по формуле:

где k - коэффициент, учитывающей охлаждение в процессе монтажа.The heating temperature of the coupling halves 1 before installing them on the pipe is determined by the formula:

where k is a coefficient taking into account cooling during installation.

Принимая α = 6,0•10^-5 1/град, Е=17000•10⁶ Па, t_тр=10^oС, k=1,1, получают численное значение t=126^oC.Taking α = 6.0 • 10 ^-5 1 / deg, E = 17000 • 10 ⁶ Pa, t _tr = 10 ^o C, k = 1,1, get a numerical value t = 126 ^o C.

Окончательную температуру нагрева полимерных полумуфт 1 принимают равной 130^oС. Концы полимерных полумуфт 1 соединяют последовательно, вставляя закладные оси 8 с нанесенной на их поверхности клеевой грунтовкой в отверстия 3 одной пары петлевых блоков 2, а затем - другой, прижимая к поверхности трубы 5 место соединения первой пары петлевых блоков 2.The final heating temperature of the polymer coupling halves 1 is taken equal to 130 ^o C. The ends of the polymer coupling halves 1 are connected in series, inserting the embedded axis 8 with the adhesive primer applied on their surface into the holes 3 of one pair of loop blocks 2, and then the other, pressing 5th place to the pipe surface connection of the first pair of loop blocks 2.

Применение заявленного изобретения позволяет улучшить качество ремонта коррозионно поврежденных труб, а следовательно, в конечном итоге повысить эксплуатационную надежность трубопроводов. The application of the claimed invention allows to improve the quality of repair of corrosion-damaged pipes, and therefore, ultimately to increase the operational reliability of pipelines.

Claims

1. A polymer sleeve for repairing pipes with local corrosion defects, consisting of several layers of glass tape connected to each other by an adhesive layer, and covering the pipe around the circumference, characterized in that the sleeve is made of two separate, preformed halves, provided at the ends of the incoming into each other with loop blocks fixed between themselves by embedded axes oriented parallel to the axis of the pipeline.

2. A method of installing a polymer sleeve in a defective area, including preparing the outer surface of the pipe, applying an adhesive primer to it and securing the sleeve, characterized in that both halves of the polymer sleeve are installed on the pipe with local corrosion defects in the heated state, ensuring that the axes of the holes of the loop blocks are aligned connected halves, after which the loop blocks are fixed with embedded axes.