RU2273787C2

RU2273787C2 - Method of producing heat-insulating pipe

Info

Publication number: RU2273787C2
Application number: RU2003101285/06A
Authority: RU
Inventors: Наиль Габдулбариевич Ибрагимов (RU); Наиль Габдулбариевич Ибрагимов; Рауф Нухович Рахманов (RU); Рауф Нухович Рахманов; Шамиль Мансурович Талыпов (RU); Шамиль Мансурович Талыпов; Марат Рауфович Рахманов (RU); Марат Рауфович Рахманов
Original assignee: Открытое Акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (ОАО "Татнефть имени В.Д. Шашина")
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2006-04-10
Also published as: RU2003101285A

Abstract

FIELD: pipeline engineering.

SUBSTANCE: method comprises setting the pipe inside the shell to define ring space, sealing ring space at the faces, and filling the space with heat-insulating material. The faces of pipes are sealed with detachable plugs. The pipe is provided with centering members. Before setting the pipe in the shell, they are mounted in the tank horizontally on the supports. By supplying fluid, the pipe and the shell become axially aligned. After setting the pipe in the shell, the tank is emptied and pipe and shell are dried.

EFFECT: reduced cost.

9 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к теплоизолированным трубам, используемым в различных отраслях промышленности и в строительстве.The invention relates to pipeline technology, namely to thermally insulated pipes used in various industries and in construction.

Известен способ изготовления теплоизолированных труб (А. с №1681132, М кл. 6 F 16 L 59/04, Б. И. №36. 1991 г.) включающий расположение трубы в кожухе и заполнение кольцевой полости между ними теплоизоляционным сыпучим материалом с одновременным вибрационным воздействием, при этом подачу теплоизоляционного материала осуществляют порционно с введением между ними разделительных дисков, а вибрацию трубы осуществляют в направлении действия силы тяжести.A known method of manufacturing heat-insulated pipes (A. with No. 1681132, M class. 6 F 16 L 59/04, B. I. No. 36. 1991) comprising the location of the pipe in the casing and filling the annular cavity between them with heat-insulating bulk material with simultaneous vibration exposure, while the supply of heat-insulating material is carried out portionwise with the introduction of separation discs between them, and the vibration of the pipe is carried out in the direction of gravity.

Недостатком способа является то, что он не технологичен, так как требует наличия вибратора, поскольку заполнение кольцевой полости между трубой и оболочкой сыпучим материалом предусмотрено под действием силы тяжести. При этом ввод в кольцевую полость разделительных дисков, установленных свободно, вызывает определенные трудности, поскольку их перемещение рассчитано под действием силы тяжести. Кроме того, за счет температурных колебаний в кольцевой полости образуется конденсат, что снижает теплоизолирующие свойства материала.The disadvantage of this method is that it is not technologically advanced, since it requires a vibrator, since filling the annular cavity between the pipe and the shell with bulk material is provided by gravity. In this case, the introduction into the annular cavity of the separation discs installed freely causes certain difficulties, since their movement is calculated under the action of gravity. In addition, due to temperature fluctuations, condensate forms in the annular cavity, which reduces the heat-insulating properties of the material.

Известен также способ нанесения на трубу термоизоляционного покрытия (Патент Р.Ф. №2136495, М. кл. 6 В 16 С 63/18, 67/20, F 16 L 59/14, Б.И. №25, 1999 г.), включающий установку трубы с центраторами внутри оболочки с образованием кольцевой полости, герметизацию кольцевой полости на торцах и заполнение ее теплоизолирующим материалом, при этом перед заполнением кольцевой полости ее торцы герметизируют заглушками.There is also a method of applying a heat-insulating coating to a pipe (RF Patent No. 2136495, M. Cl. 6 B 16 C 63/18, 67/20, F 16 L 59/14, B.I. No. 25, 1999 ), including installing a pipe with centralizers inside the shell with the formation of an annular cavity, sealing the annular cavity at the ends and filling it with heat-insulating material, while before filling the annular cavity, its ends are sealed with plugs.

Указанный способ по технической сущности более близкий к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.The specified method is technical in nature closer to the proposed one and can be adopted as a prototype.

Недостатком этого способа является не технологичность ее изготовления, особенно труб большого диаметра, связанная с трудностями размещения в тонкостенной оболочке с центраторами, поскольку при механическом воздействии стальной трубы происходят поломки центраторов и наружной оболочки из-за больших контактных нагрузок и сопротивлений. Кроме того, изготовление теплоизолированных труб известными способами требует больших материальных затрат.The disadvantage of this method is not the manufacturability of its manufacture, especially large diameter pipes, associated with difficulties in being placed in a thin-walled shell with centralizers, since mechanical action of the steel pipe breaks the centralizers and the outer shell due to high contact loads and resistances. In addition, the manufacture of thermally insulated pipes by known methods requires large material costs.

Задачей заявляемого технического решения является снижение затрат на теплоизоляцию, уменьшение себестоимости производства и повышение надежности работы теплоизолированной трубы, а также возможность изготовления теплоизолированных труб большого диаметра.The objective of the proposed technical solution is to reduce the cost of thermal insulation, reduce production costs and increase the reliability of a thermally insulated pipe, as well as the possibility of manufacturing thermally insulated pipes of large diameter.

Поставленная задача решается описываемым способом изготовления теплоизолированной трубы (большого диаметра), включающим установку трубы с центраторами внутри оболочки с образованием кольцевой полости, герметизацию кольцевой полости на торцах и заполнение ее теплоизолирующим материалом.The problem is solved by the described method of manufacturing a thermally insulated pipe (large diameter), including installing a pipe with centralizers inside the shell with the formation of an annular cavity, sealing the annular cavity at the ends and filling it with insulating material.

Новым является то, что торцы трубы сначала герметизируют съемными заглушками, а центраторы на трубе закрепляют, выбирая расстояние между смежными центраторами исходя из условия несминаемости оболочки частью массы трубы, приходящейся на один центратор, и перед установкой ее в оболочку поместив их в емкость в горизонтальном положении на опоры, путем подачи жидкости и за счет ее выталкивающей силы добиваются их соосности, а после установки трубы в оболочку емкость освобождают от жидкости и с трубы с оболочки удаляют влагу, например, путем сушки, причем перед герметизацией торцов трубы съемными заглушками внутренние и наружные ее поверхности покрывают теплостойким антикоррозионным материалом. Новым является также и то, что перед герметизацией кольцевого зазора на торцах сопрягаемые поверхности заглушек покрывают герметизирующим составом. А в случае использования в качестве оболочки трубы, изготовленной из листовой оцинкованной стали спирально фальцевым методом, фальцевые замки герметизируют в процессе ее изготовления герметизирующим составом. Также новым является и то, что в качестве жидкости для подачи в емкость для всплытия трубы используют техническую воду, а точную регулировку соосности трубы относительно оболочки осуществляют с использованием балласта, путем опускания или подъемом его из жидкости. В случае использования в качестве теплоизоляционного материала воздуха в оболочку монтируют компенсационный клапан для сброса избыточного давления, образовавшегося в результате его нагрева. Кроме того, отличием является и то, что в случае использования в качестве теплоизоляции вспенивающегося материала перед закреплением центраторов на трубе ее поверхность покрывают дополнительно более теплостойким теплоизоляционным материалом, чем вспенивающийся материал теплоизоляции, причем перед установкой трубы внутри оболочки внутренние поверхности оболочки покрывают теплоотражающим материалом.What is new is that the ends of the pipe are first sealed with removable plugs, and the centralizers are fixed on the pipe, choosing the distance between adjacent centralizers based on the condition of crushing of the shell with a part of the mass of pipe falling on one centralizer, and before installing it in the shell, placing them in a container in a horizontal position on the supports, by supplying the liquid and due to its buoyant force, they achieve alignment, and after installing the pipe in the shell, the container is released from the liquid and moisture is removed from the pipe from the shell, for example, by shki, wherein prior to sealing the tube ends with removable plugs inner and outer surface thereof coated with a heat resistant anti-corrosive material. Also new is the fact that before sealing the annular gap at the ends, the mating surfaces of the caps are covered with a sealing compound. And in the case of using a pipe made of galvanized sheet steel as a spiral fold method, the fold locks are sealed in the manufacturing process with a sealing compound. Also new is the fact that industrial water is used as a liquid for supplying to the pipe ascent tank, and precise adjustment of the pipe alignment relative to the shell is carried out using ballast, by lowering or lifting it from the liquid. In the case of using air as a heat-insulating material, a compensation valve is mounted in the shell to relieve excess pressure formed as a result of its heating. In addition, the difference is that in the case of using a foaming material as thermal insulation before fixing the centralizers on the pipe, its surface is covered with an additional more heat-resistant heat-insulating material than the foaming thermal insulation material, and before installing the pipe inside the shell, the inner surfaces of the shell are covered with heat-reflecting material.

По мнению авторов, приведенная совокупность существенных признаков является новой, поскольку на дату подачи заявки, как показали исследования патентной и научно - технической литературы по патентному фонду института "ТатНИПИнефть", способы, аналогичные заявляемому, не обнаружены. Следовательно, можно полагать, что заявляемый объект соответствует критерию "новизна" и "изобретательский уровень".According to the authors, the given set of essential features is new, because at the filing date of the application, as shown by studies of the patent and scientific and technical literature on the patent fund of the TatNIPIneft Institute, no methods similar to the claimed were found. Therefore, we can assume that the claimed object meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

Приведенные графические материалы поясняют суть изобретения, где на фиг.1 изображена теплоизолированная труба, где в качестве теплоизоляционного материала использован воздух, общий вид в разрезе.The above graphic materials explain the essence of the invention, where Fig. 1 shows a thermally insulated pipe, where air is used as a heat-insulating material, a general sectional view.

На фиг.2 - расположение центрирующих элементов центратора в кольцевом зазоре между трубой и оболочкой, сечение А-А по фиг.1.In Fig.2 - the location of the centering elements of the centralizer in the annular gap between the pipe and the shell, section AA in Fig.1.

На фиг.3 - то же, что на фиг.2, сечение Б-Б по фиг.1.In Fig.3 - the same as in Fig.2, section bB in Fig.1.

На фиг.4 - торцевая заглушка с размерами, герметизирующие концевые участки зазора между трубой и оболочкой.Figure 4 - end cap with dimensions, sealing the end sections of the gap between the pipe and the shell.

На фиг.5 - фальцевые замки оболочки, по выноске В по фиг.1.Figure 5 - fold locks of the shell, on the leader In figure 1.

На фиг.6 - замок корпусов центратора, по выноске Г по фиг.2.In Fig.6 - the lock of the centralizer, on leader G of Fig.2.

На фиг.7 - теплоизолированная труба, изготовленная заявляемым способом, где в качестве теплоизоляции использован пенополиуретан, т.е. вспенивающийся теплоизоляционный материал.In Fig.7 - thermally insulated pipe made by the claimed method, where polyurethane foam is used as thermal insulation, i.e. foaming insulation material.

На фиг.8 - труба с комбинированной теплоизоляцией.On Fig - pipe with combined thermal insulation.

На фиг.9 - общий вид установки для осуществления способа, в разрезе.In Fig.9 is a General view of the installation for implementing the method, in section.

На фиг.10 - вид сбоку установки по фиг.9, в разрезе.Figure 10 is a side view of the installation of figure 9, in section.

На фиг.11 - вид сверху установки по фиг.9.In Fig.11 is a top view of the installation of Fig.9.

На фиг.12 - заглушка трубы по выноске А, по фиг.11.On Fig - plug pipe on callout A, Fig.11.

На фиг.13 - компенсационный клапан, в разрезе.On Fig - compensation valve, in section.

Установка для осуществления способа содержит емкость 1 (фиг.9) с размещенными в ней ложами 2 для теплоизолируемой трубы 3, ложами 4 с упорами 5 для наружной оболочки 6, емкость 7 для балласта 8, для точной регулировки соосности трубы 3 и оболочки 6, сообщающаяся с емкостью 1 (см. фиг.10 и 11). Установка имеет регулируемые по высоте стойки 9, патрубки для подачи и слива воды (последние не показаны). Установка может работать как от магистральной подачи воды и с последующим сливом в канализацию в стационарных условиях, так и по замкнутому циклу в полевых условиях - с насосом 10 и дополнительной емкостью 11 (фиг.10).The installation for implementing the method comprises a container 1 (Fig. 9) with lodges 2 placed therein for a thermally insulated pipe 3, lodges 4 with stops 5 for the outer shell 6, a container 7 for ballast 8, for fine adjustment of the alignment of the pipe 3 and the shell 6, communicating with a capacity of 1 (see figures 10 and 11). The installation has height-adjustable racks 9, nozzles for supplying and draining water (the latter are not shown). The installation can operate both from the main water supply and with subsequent discharge to the sewer in stationary conditions, and in a closed cycle in the field - with pump 10 and additional capacity 11 (figure 10).

Способ осуществляют в следующей последовательности.The method is carried out in the following sequence.

Сначала наружные и внутренние поверхности трубы 3, подлежащие теплоизоляции, покрывают теплостойким антикоррозионным материалом, способным работать при рабочих температурах теплоизолированной трубы. Затем торцы труб герметизируют съемными заглушками 12 (см. фиг.12). Далее к трубе 3 прикрепляют центраторы, корпуса которых выполнены в виде поясов 13, и ими плотно стягивают к трубе П-образным приспособлением (не показан) внахлест, скручивая в одном направлении, и полученный замок 14 затем сплющивают (см. фиг.6). Выполнение корпусов центраторов в виде поясов ускоряет их монтаж. Фальцевый замок (а) предварительно герметизируют в процессе его изготовления герметизирующим составом. При этом центрирующие элементы 15 смежных центраторов на трубе расположены в шахматном порядке, их количество, а также расстояние между смежными центраторами выбраны исходя из условия несминаемости оболочки частью массы трубы, приходящейся на один центрирующий элемент (см. фиг.2 и 3). После приведения установки в горизонтальное положение с помощью стоек 9 трубу 3 с закрепленными центраторами устанавливают на ложе 2 емкости 1, а оболочку 6, изготовленную из оцинкованной листовой стали и дополнительно покрытую теплоотражающим материалом, устанавливают на ложе 4 с упором 5 (см. фиг.9), предварительно вмонтировав компенсационный клапан 16 (см. фиг.13), выполненный в виде лепестка из эластичного материала, для сброса избыточного давления, образуемого от нагрева теплоизолирующего материала, когда в качестве такого используют воздух. Путем подачи в емкость 1 и 7 жидкости, в качестве которой используют техническую воду, и за счет ее выталкивающей силы добиваются соосности теплоизолируемой трубы 3 и оболочки 6, при этом точную регулировку осуществляют с использованием балласта 8 путем опускания и подъема его из жидкости. Далее трубу вводят в оболочку 6 путем проталкивания. После установки трубы в оболочку емкость освобождают от жидкости с трубы, а также и с оболочки удаляют влагу путем сушки. Затем кольцевой зазор со стороны торцов герметизируют заглушками 17 и 18 (см. фиг.1 и 4), выполненными в виде усеченного конуса с наружной и внутренней конусностью 19 и 20 соответственно, большими основаниями направленными противоположно. Наружный конус ограничен диаметрами D₁и D₂, а внутренний конус - диаметрами d₂ и d₁, причем (D₁-D₂) - поле допуска внутреннего диаметра оболочки, a (d₂-d₁) - поле допуска наружного диаметра трубы 3, предварительно покрыв герметизирующим составом сопрягаемые поверхности заглушек.First, the outer and inner surfaces of the pipe 3 to be insulated are coated with a heat-resistant anticorrosive material capable of working at operating temperatures of the insulated pipe. Then the ends of the pipes are sealed with removable plugs 12 (see Fig. 12). Next, centralizers are attached to the pipe 3, the housings of which are made in the form of belts 13, and they are tightly pulled together to the pipe with a U-shaped device (not shown) overlapping, twisting in one direction, and the resulting lock 14 is then flattened (see Fig. 6). The execution of centralizer housings in the form of belts accelerates their installation. The rebate lock (a) is pre-sealed in the manufacturing process with a sealant. At the same time, the centering elements of 15 adjacent centralizers on the pipe are staggered, their number, as well as the distance between adjacent centralizers, are selected based on the condition of crushing resistance of the shell by a part of the mass of pipe falling on one centering element (see FIGS. 2 and 3). After bringing the installation into a horizontal position using racks 9, the pipe 3 with fixed centralizers is installed on the bed 2 of the tank 1, and the shell 6, made of galvanized sheet steel and additionally coated with heat-reflecting material, is installed on the bed 4 with a stop 5 (see Fig. 9 ), having previously mounted the compensation valve 16 (see Fig. 13), made in the form of a petal made of elastic material, to relieve excess pressure generated by heating the insulating material when air is used as such x. By supplying a liquid to the containers 1 and 7, technical water is used, and due to its buoyant force, the coaxiality of the heat-insulated pipe 3 and the shell 6 is achieved, while fine adjustment is carried out using ballast 8 by lowering and raising it from the liquid. Next, the pipe is introduced into the shell 6 by pushing. After installing the pipe in the shell, the tank is freed of liquid from the pipe, and also moisture is removed from the shell by drying. Then, the annular gap on the side of the ends is sealed with plugs 17 and 18 (see FIGS. 1 and 4), made in the form of a truncated cone with the outer and inner tapers 19 and 20, respectively, with large bases directed opposite. The outer cone is bounded by the diameters D ₁ and D ₂ , and the inner cone by the diameters d ₂ and d ₁ , and (D ₁ -D ₂ ) is the tolerance field of the inner diameter of the shell, and (d ₂ -d ₁ ) is the tolerance field of the outer diameter of the pipe 3, previously covering the mating surfaces of the plugs with a sealing compound.

В случае использования в качестве теплоизоляции воздуха при прокладке теплопроводов компенсационный клапан должен находиться в нижней части теплоизолированных труб. В нормальном состоянии он закрыт. При аварии трубопровода по наличию жидкости, вытекающей из нее, определяют место порыва.In the case of using air as thermal insulation when laying heat pipes, the compensation valve should be located at the bottom of the heat-insulated pipes. In normal condition, it is closed. In the event of a pipeline accident, the location of the rush is determined by the presence of fluid flowing from it.

При использовании в качестве теплоизоляции вспенивающегося материала, например пенополиуретана, поступают следующим образом. С помощью дискообразного приспособления 21 с направляющей хвостовой частью 22 плотно герметизируют кольцевые зазоры на торцах заглушками 23 и 24, после чего фиксируют стопорными болтами 25 и 26. Затем через отверстие оболочки кольцевой зазор заполняют вспенивающимся теплоизолирующим материалом (см. фиг.7). При этом значительный эффект теплоизоляции достигается в случае, когда наружную поверхность трубы предварительно покрывают теплоизоляционным материалом 27 (см. фиг.8), более теплостойким, чем вспенивающийся материал теплоизоляции. При заполнении кольцевого зазора вспенивающимся материалом последний, оказывая давление на теплостойкий изоляционный материала трубы, способствует более плотному прилеганию его к поверхности трубы, предотвращая его отслаивание.When used as thermal insulation, a foaming material, such as polyurethane foam, proceed as follows. Using a disk-shaped device 21 with a tail portion 22, the annular gaps at the ends are tightly sealed with plugs 23 and 24, and then fixed with locking bolts 25 and 26. Then, through the shell opening, the annular gap is filled with a foaming heat-insulating material (see Fig. 7). At the same time, a significant effect of thermal insulation is achieved when the outer surface of the pipe is preliminarily coated with heat-insulating material 27 (see Fig. 8), which is more heat-resistant than the foaming material of thermal insulation. When filling the annular gap with foaming material, the latter, exerting pressure on the heat-resistant insulating material of the pipe, contributes to a more snug fit to the surface of the pipe, preventing its peeling.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.The technical and economic advantage of the proposal is as follows.

Применение заявляемого способа обеспечивает получение надежной теплоизолированной трубы. Способ прост в осуществлении и позволяет изготавливать теплоизолированную трубу любого диаметра как в стационарных, так и в полевых условиях, что позволяет проводить замену аварийных участков теплопроводов без существенных затрат дефицитных материалов и энергии.The application of the proposed method provides a reliable insulated pipe. The method is simple to implement and allows you to produce a thermally insulated pipe of any diameter both in stationary and in the field, which allows replacement of emergency sections of heat pipes without significant costs of scarce materials and energy.

Claims

1. A method of manufacturing a heat-insulated pipe (large diameter), including installing a pipe with centralizers inside the shell to form an annular cavity, sealing the annular cavity at the ends and filling it with insulating material, characterized in that the ends of the pipe are sealed with removable plugs, centralizers are fixed to the pipe, choosing the distance between adjacent centralizers based on the condition of crushing of the shell by a part of the mass of pipe falling on one centralizer, and placing it in the shell before installing it x into the container in a horizontal position on the support, and by feeding fluid due to its buoyancy achieve their alignment, and after installation of the pipe in the sheath container is freed of fluid and a pipe sheathed remove moisture, e.g. by drying.

2. The method according to claim 1, characterized in that before sealing the ends of the pipe with removable plugs, the inner and outer surfaces thereof are coated with a heat-resistant anticorrosive material.

3. The method according to claim 1, characterized in that before sealing the annular gap at the ends, the mating surfaces of the caps are covered with a sealing compound.

4. The method according to claim 1, characterized in that in the case of using a pipe made of galvanized sheet steel as a spiral-folded method, the fold locks are sealed with a sealing compound during its manufacture.

5. The method according to claim 1, characterized in that technical water is used as the liquid for supplying into the container for the ascent of the pipe.

6. The method according to claim 1, characterized in that air is used as the heat-insulating material.

7. The method according to claim 1 or 6, characterized in that in the case of using air as a heat-insulating material, a compensation valve is mounted in the wall of the shell to relieve the excess pressure generated from the heating of the air.

8. The method according to claim 1, characterized in that if a foaming material is used as thermal insulation before fixing the centralizers on the pipe, its surface is covered with an additional more heat-resistant heat-insulating material than the thermal insulation material.

9. The method according to claim 1, characterized in that before installing the pipe inside the shell, the inner surfaces of the shell are coated with heat-reflecting material.

10. The method according to claim 1, characterized in that the fine adjustment of the alignment of the pipe relative to the shell is carried out using ballast by lowering or lifting from a liquid.