RU2664275C1

RU2664275C1 - Pipeline strength from the inside increasing method

Info

Publication number: RU2664275C1
Application number: RU2017131312A
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Кузнецов
Original assignee: Виктор Васильевич Кузнецов
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2018-08-15

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to the field of the pipelines construction and repair and can be used to increase the strength of pipes individual sections, pipe sections and pipelines of steel, cast iron and other materials, especially of the large diameter pipelines. Method consists in the expansion bushing placement in the reinforced zone and its fixing to the pipeline inner surface. Into the pipeline the expansion bushing is introduced, having the omega-shaped cross-section, in which groove an annular sling is inserted. Performing the expansion bushing pressing against the pipeline and the flanges welding to the pipe inner surface, thus ensuring the annular sling tension. On the expansion bushing the pipeline inner protective coating can also be fixed.EFFECT: increase in the pipeline strength from the inside with improved performance characteristics, such as increase in the pipe load-bearing capacity, increase in the resistance to hydraulic load.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и ремонта трубопроводов и может быть использовано для повышения прочности отдельных участков труб, трубных секций и трубопроводов из стали, чугуна и других материалов, особенно трубопроводов большого диаметра.The invention relates to the field of construction and repair of pipelines and can be used to increase the strength of individual sections of pipes, pipe sections and pipelines made of steel, cast iron and other materials, especially large diameter pipelines.

С развитием сети магистральных трубопроводов и расширением нефтегазодобывающего производства значительно возросла потребность в высокопрочных толстостенных трубах большого диаметра. Повышение прочности трубопроводов большого диаметра обусловлено в первую очередь увеличением толщины стенки, однако такой способ ограничен возможностями технологического оборудования. В заявляемом изобретении предложен более эффективный способ дальнейшего повышения прочности трубопровода.With the development of the main pipeline network and the expansion of oil and gas production, the need for high-strength thick-walled large-diameter pipes has increased significantly. The increase in the strength of large-diameter pipelines is due primarily to an increase in wall thickness, but this method is limited by the capabilities of technological equipment. The claimed invention provides a more efficient way to further increase the strength of the pipeline.

Известен способ внутренней противокоррозионной защиты зоны сварного соединения труб, описанный в патенте на изобретение РФ №2133908, опубл. 27.07.1999 г. Устройство содержит металлическую разжимную втулку, выполненную из коррозионно-стойкой ленты, концы которой снабжены замковым соединением, а также пропитанного полимерным связующим бандажа. На эластичной оболочке разжимного устройства размещают последовательно спирально свернутую металлическую ленту и спирально свернутый пропитанный полимерным связующим бандаж. Разжимное устройство вводят в трубопровод в зону сварного стыка труб. В эластичную оболочку подают под расчетным давлением рабочую среду, например сжатый воздух, эластичная оболочка расширяется, прижимает с расчетным усилием к внутренней поверхности трубопровода бандаж и металлическую ленту. Расчетное обжатие бандажа фиксируется замковым соединением на концах ленты. Общим является наличие разжимной втулки, закрепленной на внутренней поверхности трубы. Недостатком способа является его нацеленность только на антикоррозийную защиту зоны сварного соединения труб.A known method of internal anti-corrosion protection of the zone of welded pipe joints, described in the patent for the invention of the Russian Federation No. 213908, publ. 07/27/1999, the Device contains a metal expansion sleeve made of a corrosion-resistant tape, the ends of which are provided with a locking connection, as well as a bandage impregnated with a polymer binder. On the elastic shell of the expansion device, a spiral-rolled metal strip and a spiral-rolled band impregnated with a polymer binder are sequentially rolled. The expansion device is introduced into the pipeline into the welded joint zone of the pipes. A working medium, for example, compressed air, is fed into the elastic shell under design pressure, the elastic shell expands, presses the bandage and metal tape against the inner surface of the pipeline with design force. The estimated compression of the bandage is fixed by a locking connection at the ends of the tape. Common is the presence of an expansion sleeve fixed to the inner surface of the pipe. The disadvantage of this method is its focus only on corrosion protection of the zone of welded pipe joints.

Известен способ повышения прочности трубопровода изнутри, описанный в патенте на изобретения РФ №2241172, опубл. 27.11.2004 г. Способ повышения прочности трубопровода изнутри заключается в размещении в усиливаемой зоне разжимной втулки, выполненной в виде спирально свернутой ленты с возможностью ее прижатия к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием и фиксацией достигнутого обжатия, разжимная втулка покрыта полимерным связующим и несет на себе все усиливающие функции. Разжимную втулку, покрытую полимерным связующим, вводят в усиливаемую зону трубопровода, производят прижим разжимной втулки к внутренней поверхности трубопровода с расчетным усилием, обеспечивая при этом и фиксацию достигнутого обжатия, фиксация разжимной втулки происходит посредством полимеризации связующего.A known method of increasing the strength of the pipeline from the inside, described in the patent for inventions of the Russian Federation No. 2221172, publ. November 27, 2004. A method of increasing the strength of the pipeline from the inside is to place the expandable sleeve in the reinforced area, made in the form of a spirally rolled tape with the possibility of pressing it against the inner surface of the pipeline with the calculated force and fixing the achieved compression, the expansion sleeve is covered with a polymer binder and carries all enhancing functions. The expansion sleeve coated with a polymer binder is introduced into the reinforced zone of the pipeline, the expansion sleeve is pressed against the inner surface of the pipeline with the calculated force, while ensuring that the achieved compression is fixed, the expansion sleeve is fixed by polymerization of the binder.

Известный способ имеет ряд недостатков, а именно недостаточное увеличение прочностных характеристик применительно к трубам большого диаметра, длительность и сложность способа при массовом производстве, ненадежность способа крепления разжимной втулки к трубопроводу, так как используется полимерное связующее, при прохождении загрязненных (абразивных) сред через трубопровод связующее подвержено быстрому износу, что может повлечь отрыв разжимной втулки от поверхности трубопровода. Общим с заявляемым изобретением является размещение в усиливаемой зоне разжимной втулки и фиксации ее к внутренней поверхности трубопровода, способ взят за прототип.The known method has several disadvantages, namely, insufficient increase in strength characteristics with respect to large diameter pipes, the duration and complexity of the method in mass production, the unreliability of the method of fastening the expansion sleeve to the pipeline, since a polymer binder is used, when the contaminated (abrasive) media pass through the binder pipeline subject to rapid wear, which may lead to the separation of the expansion sleeve from the surface of the pipeline. In common with the claimed invention is the placement in the reinforced area of the expansion sleeve and fixing it to the inner surface of the pipeline, the method is taken as a prototype.

Технической проблемой заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков, расширение арсенала технических средств по упрочнению трубопроводов.The technical problem of the claimed invention is the elimination of these shortcomings, the expansion of the arsenal of technical means for hardening pipelines.

Технический результат заключается в разработке нового способа повышения прочности трубопровода изнутри с улучшенными эксплуатационными характеристиками, такими как увеличение несущей способности трубы, повышение устойчивости к гидравлической нагрузке и т.д.The technical result consists in the development of a new method for increasing the strength of the pipeline from the inside with improved performance characteristics, such as increasing the bearing capacity of the pipe, increasing resistance to hydraulic load, etc.

Технический результат достигается за счет того, что способ повышения прочности трубопровода изнутри заключается в размещении в усиливаемой зоне разжимной втулки и фиксации ее к внутренней поверхности трубопровода, согласно изобретению в трубопровод вводят разжимную втулку, имеющую омегообразное сечение, в паз которой вставлен кольцевой строп, производят прижим разжимной втулки к трубопроводу и приварку полок к внутренней поверхности трубы, обеспечивая при этом натяжение кольцевого стропа, и по п. 2 на разжимной втулке фиксируется внутреннее защитное покрытие трубопровода.The technical result is achieved due to the fact that the method of increasing the strength of the pipeline from the inside consists in placing an expandable sleeve in the reinforced area and fixing it to the inner surface of the pipeline, according to the invention, an expansion sleeve having an omega-shaped cross-section is inserted into the groove of which an annular sling is inserted, a clamp is produced the expansion sleeve to the pipeline and the welding of the shelves to the inner surface of the pipe, while ensuring the tension of the annular sling, and according to claim 2, the expansion sleeve is fixed inside rennee protective coating the pipeline.

При осуществлении заявленного способа образуется система, повышающая эксплуатационные характеристики трубопровода, а именно прочностные характеристики за счет того что в системе работает предварительно напряженный кольцевой строп в совокупности с разжимной втулкой омегообразного сечения. Система в совокупности образует элемент жесткости для наружного давления и одновременно повышает прочность трубопровода по расчету по внутреннему давлению. Сечение втулки имеет больший момент сопротивления чем плоское сечение втулки у прототипа. Момент сопротивления характеризует прочность объекта. Чем больше момент сопротивления, тем выше способность детали выдерживать изгибающее или крутящее воздействия. Данный способ позволяет обеспечить повышение прочности одновременно для внутренних, раздающих давлений и для внешних сжимающих усилий, например собственного веса при транспортировке или при укладке трубопровода на дне водоема.When implementing the inventive method, a system is formed that increases the operational characteristics of the pipeline, namely the strength characteristics due to the fact that the system operates a prestressed annular sling in conjunction with an expansion sleeve of omega-shaped cross section. The system together forms a stiffener for external pressure and at the same time increases the strength of the pipeline according to the calculation of internal pressure. The cross section of the sleeve has a greater moment of resistance than the flat section of the sleeve of the prototype. The moment of resistance characterizes the strength of the object. The greater the moment of resistance, the higher the ability of the part to withstand bending or torsion. This method allows to increase strength simultaneously for internal, distributing pressures and for external compressive forces, for example, its own weight during transportation or when laying the pipeline at the bottom of the reservoir.

При реализации способа в усиливаемой зоне нагрузку от внутреннего давления в первую очередь воспринимает втулка, далее натянутый кольцевой металлический строп, и в последнюю очередь трубопровод, приваренная втулка с кольцевым стропом не дают деформироваться трубопроводу от внутреннего давления, при нагрузке от внешнего давления трубопровод поддерживает разжимная втулка и не дает деформироваться, при равномерном размещении нескольких втулок со стропами по длине труб повышается прочность всего трубопровода. По п. 2 в трубе равномерно устанавливаются разжимные втулки со стропами, на разжимных втулках закрепляются защитные элементы трубопровода, перекрывающие внутреннюю поверхность трубы и обеспечивающие защиту трубопровода от различных факторов.When implementing the method in the amplified zone, the sleeve primarily accepts the load from the internal pressure, then the tensioned annular metal sling, and, in the last turn, the pipeline, the welded sleeve with the ring sling do not allow the pipeline to deform due to internal pressure, when the load is exerted by the external pressure, the pipeline supports the expandable sleeve and does not allow deformation, with the uniform placement of several bushings with slings along the length of the pipes, the strength of the entire pipeline increases. According to p. 2, expanding sleeves with slings are evenly installed in the pipe, protective elements of the pipeline are fixed on the expanding sleeves, overlapping the inner surface of the pipe and protecting the pipeline from various factors.

Способ повышения прочности трубопровода изнутри поясняется чертежами на которых изображено:A method of increasing the strength of the pipeline from the inside is illustrated by the drawings which depict:

Фиг. 1 - разрез поперек разжимной втулки;FIG. 1 is a section across the expansion sleeve;

Фиг. 2 - продольный разрез трубы;FIG. 2 - longitudinal section of the pipe;

Фиг. 3 - разрез поперек разжимной втулки;FIG. 3 is a section across the expansion sleeve;

Фиг. 4 - продольный разрез трубы с защитными элементами.FIG. 4 is a longitudinal section of a pipe with protective elements.

Для осуществления способа используют разжимную втулку 1, которая имеет омегообразное поперечное сечение, которое может быть представлено П-образным профилем 2 с полками для приварки 3. По второму варианту разжимная втулка 1, имеет омегообразное поперечное сечение, которое может быть представлено П-образным профилем 2 с острыми внутренними углами 4 (по типу соединения «ласточкин хвост») и с полками для приварки 3. Разжимную втулку 1 сжимают любым известным способом таким образом, что ее внешний диаметр становится меньше внутреннего диаметра трубы 5, в П-образное углубление профиля 2 разжимной втулки 1 вставляют кольцевой строп 6. После изготовления трубы 5 по любой известной технологии в трубу 5 заводят разжимную втулку 1 с кольцевым стропом 6, доводят до установочного места и разжимают. Разжимную втулку 1 прижимают к внутренней поверхности трубы 5 (например, распорками или любым другим способом), торцы разжимной втулки 1 стыкуются. В результате прижима втулки 1 к трубе 5 происходит расчетное натяжение кольцевого стропа 6, далее приваривают края полок 3 разжимной втулки 1 к внутренней поверхности трубы 5. Для укрепления всего трубопровода разжимные втулки 1 с кольцевым стропом 6 приваривают по всей длине трубопровода или в месте, требующем усиления. Равномерно расположенные перпендикулярно оси трубы 5 на равном расстоянии разжимные втулки 1 с кольцевым стропом 6 позволяют оснастить трубопровод изнутри различными средствами защиты 7. На разжимные втулки 1 в трубе 5 могут быть установлены защитные элементы 7 трубопровода, причем на разных участках могут быть элементы 7, имеющие различные защитные свойства; против коррозии, против истирания и износа, снижающие трение среды о стенки, может применяться композиционный материал, одновременно являющийся и антикоррозионным покрытием, и покрытием, уменьшающим сопротивление трения текучей среды и т.д. Разжимные втулки 1 образуют внутри трубы 5 своеобразную матрицу, используя которую любым известным способом закрепляется защитное покрытие, например соединение типа «ласточкин хвост», причем оно может быть не однородным, а таким как требуют условия эксплуатации данного участка трубопровода.To implement the method, an expandable sleeve 1 is used, which has an omega-shaped cross section, which can be represented by a U-shaped profile 2 with shelves for welding 3. In the second embodiment, the expandable sleeve 1 has an omega-shaped cross section, which can be represented by a U-shaped profile 2 with sharp internal angles 4 (according to the “dovetail” type of connection) and with shelves for welding 3. The expansion sleeve 1 is compressed by any known method so that its outer diameter becomes smaller than the inner diameter Pipes 5, a U-shaped profile recess 2 of the expansible sleeve 1 is inserted into the annular lanyard 6. When the manufacture of the tube 5 by any known technology in the pipe 5 plants 1 expansion sleeve with an annular sling 6 is brought to the installation site and decompress. The expansion sleeve 1 is pressed against the inner surface of the pipe 5 (for example, spacers or in any other way), the ends of the expansion sleeve 1 are joined. As a result of pressing the sleeve 1 to the pipe 5, the calculated tension of the annular sling 6 occurs, then the edges of the shelves 3 of the expanding sleeve 1 are welded to the inner surface of the pipe 5. To strengthen the entire pipeline, the expanding sleeves 1 with the annular sling 6 are welded along the entire length of the pipeline or in a place requiring gain. Evenly located perpendicular to the axis of the pipe 5, at the same distance, the expanding sleeves 1 with an annular sling 6 allow the pipe to be equipped with various means of protection from the inside 7. Protective elements 7 of the pipeline can be installed on the expanding sleeves 1 in the pipe 5, and there may be elements 7 on different sections having various protective properties; against corrosion, against abrasion and wear, which reduce the friction of the medium against the walls, a composite material can be used, which is both an anti-corrosion coating and a coating that reduces the friction resistance of a fluid, etc. The expanding sleeves 1 form a kind of matrix inside the pipe 5, using which a protective coating is fixed in any known way, for example a dovetail joint, which may not be uniform, but such as require the operating conditions of this section of the pipeline.

Claims

1. A method of increasing the strength of the pipeline from the inside is to place the expansion sleeve in the reinforced area and fix it to the inner surface of the pipeline, characterized in that an expansion sleeve having an omega-shaped cross section is inserted into the pipe, an annular sling is inserted into its groove, and the expansion sleeve is pressed to piping and welding of shelves to the inner surface of the pipe, while ensuring the tension of the annular sling.

2. A method of increasing the strength of the pipeline from the inside according to claim 1, characterized in that the internal protective coating of the pipeline is fixed on the expansion sleeve.