RU2641820C2

RU2641820C2 - Composition for temporary sealing device used for hot works on small-diameter gas pipe

Info

Publication number: RU2641820C2
Application number: RU2016150281A
Authority: RU
Inventors: Рафкат Абдулхаевич Кантюков; Рашад Карибуллович Гимранов; Венера Наиловна Ахметова; Ринат Халафович Султангареев; Юрий Нуриевич Хакимуллин; Марат Юсупович Галимзянов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань"
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2018-01-22
Also published as: RU2016150281A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: described composition for a temporary sealing device used for hot works performance on a small-diameter gas pipe, contains oil-containing bitumen, rosin, petroleum oil and filler, and porophore blowing agent with decomposition temperature of not above 100°C is used as filler at the following ratio of components, wt %: bitumen 10-80; porophore blowing agent 5-80; rosin 0.5-14.5; petroleum oil 0.5-9.5.

EFFECT: production of a sealing plug that withstands gas pressure drop.

2 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для временного перекрытия сечения газопровода при производстве ремонтно-восстановительных работ с помощью герметизирующего устройства, а именно к композициям для изготовления пробок.The invention relates to the gas industry and is intended for temporary overlapping of the cross section of the gas pipeline during the repair and restoration work using a sealing device, namely, compositions for the manufacture of plugs.

Капитальный ремонт линейной части газопровода производится с использованием огневых работ. При проведении работ на действующем трубопроводе возникает необходимость временной локализации участка трубопровода для предотвращения попадания газов или жидкостей в зону ведения огневых работ. Данную операцию проводят с установкой в тело трубы временных герметизирующих устройств.Overhaul of the linear part of the gas pipeline is carried out using hot work. When carrying out work on an existing pipeline, it becomes necessary to temporarily localize a section of the pipeline to prevent the ingress of gases or liquids into the hot work area. This operation is carried out with the installation of temporary sealing devices in the pipe body.

Для газопроводов диаметром 200 мм и менее в основном используют глиняные пробки [СТО, Газпром 14-2005, Типовая инструкция по безопасному проведению огневых работ]. Такие пробки устанавливают в полость газопровода вручную, при этом требуется смачивание водой внутренних стенок газопровода.Clay plugs are mainly used for gas pipelines with a diameter of 200 mm and less [STO, Gazprom 14-2005, Standard instruction for the safe conduct of hot work]. Such plugs are installed manually in the cavity of the gas pipeline, and water wetting of the internal walls of the gas pipeline is required.

Недостатками глиняных пробок являются трудоемкость их установки, ненадежность обеспечения герметичности перекрытия при относительно высоких избыточных давлениях (более 0,1 МПа). По окончании ремонтных работ глиняную пробку разрушают механическим путем через технологические отверстия. При этом внутри трубы остаются абразивные частицы, которые потоком газа переносятся по трубопроводу и в случае попадания в механизмы газораспределительных станций приводят к поломке оборудования.The disadvantages of clay plugs are the complexity of their installation, the unreliability of ensuring the tightness of the overlap at relatively high excess pressure (more than 0.1 MPa). At the end of the repair work, the clay cork is destroyed mechanically through technological holes. At the same time, abrasive particles remain inside the pipe, which are transported by the gas stream through the pipeline and, if they get into the mechanisms of gas distribution stations, lead to equipment breakdown.

Известна композиция для изготовления герметизирующей пробки для перекрытия трубопровода, получаемая смешением водного раствора карбамида, дизельной фракции нефти с содержанием н-парафинов и жидкого н-парафина непосредственно в момент закачки в трубопровод (RU 1596171, F16L 55/10, 30.09.1990). Для удаления пробки участок трубопропровода нагревают до температуры ~55-57°C, при этом происходит разложение пробки на исходные компоненты.A known composition for the manufacture of a sealing plug for blocking the pipeline, obtained by mixing an aqueous solution of urea, a diesel oil fraction containing n-paraffins and liquid n-paraffin immediately at the time of injection into the pipeline (RU 1596171, F16L 55/10, 09/30/1990). To remove the plug, the pipe section is heated to a temperature of ~ 55-57 ° C, and the plug decomposes into the initial components.

Однако данная композиция не может быть использована для герметизации газопровода из-за наличия в продуктах разложения значительного количества воды (пробка имеет большой размер), которая в случае попадания в механизмы газораспределительных станций может вывести из строя оборудование.However, this composition cannot be used to seal the gas pipeline due to the presence of a significant amount of water in the decomposition products (the plug is large), which, if it gets into the mechanisms of gas distribution stations, can damage the equipment.

Известно применение композиции, состоящей из смеси изотактического полиметилметакрилата и синдиотактического полиметилметакрилата или атактического полиметилметакрилата в полярных растворителях (толуол, диметилформамид, ацетон) для временного перекрытия трубопровода (RU 2076262, F16L 55/162, 27.03.1997). Композицию через технологическое отверстие закачивают в трубопровод, в котором затем образуется гелеобразная пробка.It is known to use a composition consisting of a mixture of isotactic polymethylmethacrylate and syndiotactic polymethylmethacrylate or atactic polymethylmethacrylate in polar solvents (toluene, dimethylformamide, acetone) for temporarily blocking the pipeline (RU 2076262, F16L 55/162, 03/27/1997). The composition is pumped through a technological hole into a pipeline, in which a gel-like plug is then formed.

Указанная пробка способна выдержать требуемое давление только при большой длине (при диаметре пробки 10 см ее длина составляет 150 см). Кроме того, авторами не описан способ удаления гелеобразной пробки из тела трубопровода.The specified plug is able to withstand the required pressure only with a large length (with a plug diameter of 10 cm, its length is 150 cm). In addition, the authors have not described a method for removing a gel-like plug from the body of the pipeline.

В качестве прототипа выбрана композиция, содержащая изопреновый каучук 90-92 масс. % и порофор 8-10 масс. % (SU 1702067, F16L 55/164, 30.12.1991). Указанная композиция закачивается в трубопровод под давлением, при температуре 190-200°C в течение 80 мин. Причем полимер перед вводом необходимо насытить инертным газом.As a prototype of the selected composition containing isoprene rubber 90-92 mass. % and porophore 8-10 mass. % (SU 1702067, F16L 55/164, 12/30/1991). The specified composition is pumped into the pipeline under pressure at a temperature of 190-200 ° C for 80 minutes Moreover, the polymer must be saturated with an inert gas before entering.

Недостатками данной композиции являются высокая температура образования эластичной пробки, неконтролируемое перекрытие сечения трубы. Кроме того, авторами указанного изобретения также не описан способ удаления пробки из трубопровода по окончании ремонтных работ.The disadvantages of this composition are the high temperature of the formation of elastic cork, uncontrolled overlap of the pipe section. In addition, the authors of this invention also does not describe a method for removing plugs from the pipeline after completion of repair work.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка композиции для получения временного герметизирующего устройства, используемого при проведении огневых работ на газопроводе малого диаметра, которое обеспечивает надежное перекрытие газопровода и легко удаляется после завершение ремонтно-восстановительных работ.The objective of the invention is to develop a composition to obtain a temporary sealing device used when carrying out hot work on a small diameter gas pipeline, which provides reliable closure of the gas pipeline and is easily removed after completion of the repair work.

Задача решается композицией для временного герметизирующего устройства, используемого при проведении огневых работ на газопроводе малого диаметра, содержащей битум, канифоль, нефтяное масло и наполнитель, при этом в качестве наполнителя используют порообразователь-порофор с температурой разложения не более 100°С, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved by the composition for a temporary sealing device used during hot work on a small diameter gas pipeline containing bitumen, rosin, petroleum oil and a filler, while a porogen-porophore with a decomposition temperature of not more than 100 ° C is used as a filler, with the following ratio of components , wt.%:

БитумBitumen 10-8010-80 Порообразователь-порофорBlowing agent-porophore 5-805-80 КанифольRosin 0,5-14,50.5-14.5 Нефтяное маслоPetroleum oil 0,5-9,50.5-9.5

Техническим результатом изобретения является композиция, обеспечивающая получение герметизирующей пробки, которая выдерживает перепад давления газа не менее 1 бар при сравнительно небольших размерах. Удаление пробки осуществляют нагреванием участка трубы с пробкой до температуры 100°С.The technical result of the invention is a composition that provides a sealing plug, which withstands a pressure drop of at least 1 bar with a relatively small size. Removing the cork is carried out by heating the pipe section with the cork to a temperature of 100 ° C.

Предлагаемая композиция содержит битум, который в интервале температур от минус 40°С до плюс 40°С (температура окружающей среды при проведении ремонтно-восстановительных работ) обладает высокой прочностью и твердостью, что позволяет получить пробку, устойчивую к деформации под давлением газа и способную выдержать давление газа, равное 1 бар в течение времени, необходимого для проведения ремонтных работ. При этом пробка имеет сравнительно небольшие размеры: ее длина не превышает двух диаметров трубы. Битум обладает также термопластичными свойствами, т.е. при нагревании размягчается и способен течь, что позволяет легко удалить пробку по окончании ремонтных работ.The proposed composition contains bitumen, which in the temperature range from minus 40 ° C to plus 40 ° C (ambient temperature during repair and restoration work) has high strength and hardness, which allows to obtain a tube that is resistant to deformation under gas pressure and able to withstand gas pressure equal to 1 bar during the time required for repairs. Moreover, the cork has a relatively small size: its length does not exceed two pipe diameters. Bitumen also has thermoplastic properties, i.e. when heated, it softens and is capable of flowing, which makes it easy to remove the cork at the end of repair work.

В качестве наполнителя используют порообразователь-порофор, который выполняет две функции: как наполнитель - увеличивает твердость и прочность герметизирующей пробки, как порообразователь-порофор - уменьшает количество продуктов разложения, остающихся в трубопроводе после удаления временной герметизирующей пробки.As a filler, a porogen-porophore is used, which performs two functions: as a filler, it increases the hardness and strength of the sealing plug, and as a porogen-porophore, it reduces the amount of decomposition products remaining in the pipeline after removal of the temporary sealing plug.

Канифоль, благодаря высоким адгезионным свойствам, обеспечивает прочность крепления герметизирующей пробки к стенкам трубы. Нефтяное масло (пластификатор) позволяет наполнить композицию большим количеством порообразователя-порофора и обеспечивает его равномерное распределение в композиции.Rosin, due to its high adhesive properties, ensures the strength of the fastening of the sealing tube to the walls of the pipe. Petroleum oil (plasticizer) allows you to fill the composition with a large amount of blowing agent-porophore and ensures its uniform distribution in the composition.

Композицию получают смешением компонентов при нагревании, затем прессованием из нее изготавливают пробку, которую устанавливают в газопровод через технологическое отверстие. По окончании ремонтно-восстановительных работ для удаления пробки достаточно нагреть участок трубы с пробкой до температуры 100°С. При этом порообразователь-порофор разлагается с образованием газа, остальные компоненты переходят в жидкое состояние и растекаются по внутренней поверхности трубы, образуя по мере охлаждения тонкое твердое покрытие, которое практически не влияет на пропускную способность газопровода. Канифоль обеспечивает надежное крепление покрытия к трубе, исключая его отслаивание.The composition is obtained by mixing the components when heated, then by pressing a cork is made from it, which is installed in the gas pipeline through the process hole. At the end of the repair work, to remove the cork, it is enough to heat the pipe section with the cork to a temperature of 100 ° C. In this case, the blowing agent-porophore decomposes with the formation of gas, the remaining components become liquid and spread along the inner surface of the pipe, forming a thin hard coating as it cools, which practically does not affect the throughput of the gas pipeline. Rosin provides reliable fastening of the coating to the pipe, excluding its peeling.

Температура разложения порообразователя-порофора не должна превышать 100°С, так как при нагревании участка газопровода до более высокой температуры для удалении пробки возможно повреждение полимерной изоляции газопровода.The decomposition temperature of the blowing agent-porophore should not exceed 100 ° C, since when the gas pipeline section is heated to a higher temperature to remove the cork, the polymer insulation of the gas pipeline may be damaged.

В качестве битума в указанной композиции могут быть использованы битумы нефтяные дорожные вязкие по ГОСТ 22245-90, битум нефтяной кровельный по ГОСТ 9548-74, битумы нефтяные строительные по ГОСТ 6617-76.Viscous petroleum bitumen in accordance with GOST 22245-90, roofing oil bitumen in accordance with GOST 9548-74, construction bitumen in accordance with GOST 6617-76 can be used as bitumen in this composition.

В качестве наполнителя могут быть использованы органические и неорганические порообразователи-порофоры с температурой разложения не выше 100°С (например, бикарбонат натрия, 2,2-азо-бис-(изобутиронитрил) - порофор ЧХ3-57, 1,1-азо-бис-(1-циклогексилцианид) - Porofor 254). Нижний предел температуры разложения порообразователя-порофора определяется температурой смешения композиции, которая зависит от используемого битума.As a filler, organic and inorganic pore-forming poroformers with a decomposition temperature of not higher than 100 ° C (for example, sodium bicarbonate, 2,2-azo-bis- (isobutyronitrile) - porphore ЧХ3-57, 1,1-azo-bis can be used - (1-cyclohexyl cyanide) - Porofor 254). The lower limit of the decomposition temperature of the blowing agent-porophore is determined by the mixing temperature of the composition, which depends on the bitumen used.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Для получения композиций использовали нефтяное масло ПН-6Ш (ТУ 38.1011217-89), канифоль сосновую (ГОСТ 19113-84) и порообразователь-порофор 2,2-азо-бис-(изобутиронитрил) - порофор ЧХ3-57 (ТУ 113-03-365-82). Композицию готовили на пластикордере «Brabender» смешиванием компонентов в течение 3 мин при скорости вращения роторов 60 об/мин.To obtain the compositions, we used PN-6Sh petroleum oil (TU 38.1011217-89), pine rosin (GOST 19113-84) and a blowing agent-porophore 2,2-azo-bis- (isobutyronitrile) - porphore ChKh3-57 (TU 113-03- 365-82). The composition was prepared on a Brabender plastic mixer by mixing the components for 3 min at a rotor speed of 60 rpm.

Пример 1.Example 1

В смесительную камеру пластикордера загружали битум строительный марки БН 90/10 (ГОСТ 6617-76) - 100 г, канифоль - 50 г, нефтяное масло - 95 г и порционно 800 г порообразователя-порофора. Смешение компонентов проводили при температуре 65-70°С. Затем из полученной композиции компрессионным формованием изготавливали герметизирующую пробку с диаметром 110 мм и длиной 200 мм.Bitumen of construction grade BN 90/10 (GOST 6617-76) - 100 g, rosin - 50 g, petroleum oil - 95 g and portionwise 800 g of porogen-porofore was loaded into the mixing chamber of the plastic scaler. The components were mixed at a temperature of 65-70 ° C. Then, a sealing plug with a diameter of 110 mm and a length of 200 mm was made from the resulting composition by compression molding.

Испытания на выдерживаемое давление проводили следующим образом: герметизирующую пробку устанавливали в металлическую трубу диаметром 110 мм и длиной 1000 мм с закрытым одним из торцевых концов крышкой со штуцером для подачи газа и с технологическим отверстием, выполненным в соответствии с СТО Газпром 14-2005. Место установки пробки предварительно подогревали до 50-60°С и обрабатывали внутреннюю поверхность трубы составом, содержащим битум и канифоль, для лучшего сцепления пробки со стенками трубы. Затем устанавливали герметизирующую пробку. Через штуцер в трубу подавали воздух с давлением 1 бар. Фиксировали показания манометра в течение 24 часов. Для определения максимального выдерживаемого герметизирующей пробкой давления, давление воздуха в трубе постепенно увеличивали и фиксировали показание манометра, при котором происходил пробой.The tests withstand pressure were carried out as follows: the sealing plug was installed in a metal pipe with a diameter of 110 mm and a length of 1000 mm with a lid closed with one of the end ends with a gas connection and with a technological hole made in accordance with STO Gazprom 14-2005. The plug installation site was preheated to 50-60 ° C and the inner surface of the pipe was treated with a composition containing bitumen and rosin, for better adhesion of the plug to the pipe walls. Then installed a sealing plug. Through the fitting, air was supplied to the pipe with a pressure of 1 bar. The pressure gauge was recorded for 24 hours. To determine the maximum pressure maintained by the sealing plug, the air pressure in the pipe was gradually increased and the pressure gauge at which the breakdown occurred was recorded.

Для удаления герметизирующей пробки участок трубы нагревали до температуры 100°С и выдерживали в течение 40 минут. За это время происходит полное разложение порообразователя-порофора и разгерметизация трубы.To remove the sealing plug, the pipe section was heated to a temperature of 100 ° C and held for 40 minutes. During this time, a complete decomposition of the blowing agent-porophore and depressurization of the pipe.

Примеры 2-6 аналогичны примеру 1.Examples 2-6 are similar to example 1.

В примере 3 использовали битум нефтяной дорожный марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90, температура смешения компонентов составила 60-65°С, в примере 4 - битум нефтяной кровельный марки БНК-40/180 по ГОСТ 9548-74, температура смешения компонентов составила 50-55°С.In example 3, road oil grade bitumen BND 60/90 was used in accordance with GOST 22245-90, the temperature of mixing the components was 60-65 ° C, in example 4, roofing oil bitumen was BNK-40/180 according to GOST 9548-74, the temperature of mixing of the components amounted to 50-55 ° C.

Составы композиций и свойства герметизирующей пробки представлены в таблицах 1 и 2.The compositions and properties of the sealing plug are presented in tables 1 and 2.

Как видно из данных, приведенных в таблице 2, все герметизирующие пробки удовлетворяют требованиям СТО Газпром 14-2005 и способны выдерживать давление 1 бар не менее 24 часов.As can be seen from the data given in table 2, all sealing plugs meet the requirements of STO Gazprom 14-2005 and are able to withstand a pressure of 1 bar for at least 24 hours.

Таким образом, герметизирующая пробка, получаемая из заявляемой композиции, обеспечивает надежную герметизацию трубопровода при сравнительно небольших размерах, легко и просто удаляется по окончании ремонтно-восстановительных работ, при этом исключается попадание фрагментов герметизирующей пробки на рабочие части газораспределительного оборудования.Thus, the sealing plug obtained from the inventive composition provides reliable sealing of the pipeline at a relatively small size, is easily and simply removed at the end of the repair work, while excluding the ingress of fragments of the sealing plug on the working parts of gas distribution equipment.

Claims

A composition for a temporary sealing device used during hot work on a small diameter gas pipeline containing bitumen, rosin, petroleum oil and a filler, while a porogen-porophore with a decomposition temperature of not more than 100 ° C is used as filler, in the following ratio, wt .%:

Bitumen 10-80 Blowing agent-porophore 5-80 Rosin 0.5-14.5 Petroleum oil 0.5-9.5