RU2795237C1 - Method for preventing destruction of gas pipelines in protective cases - Google Patents
Method for preventing destruction of gas pipelines in protective cases Download PDFInfo
- Publication number
- RU2795237C1 RU2795237C1 RU2022127490A RU2022127490A RU2795237C1 RU 2795237 C1 RU2795237 C1 RU 2795237C1 RU 2022127490 A RU2022127490 A RU 2022127490A RU 2022127490 A RU2022127490 A RU 2022127490A RU 2795237 C1 RU2795237 C1 RU 2795237C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas pipelines
- polyethylene foam
- protective cases
- volume
- freezing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству подземных газопроводов в сезонно промерзающих-протаивающих грунтах и предназначено для исключения аварийных ситуаций, связанных с деформированием или разрушением газопроводных труб в защитных футлярах при замерзании грунтовых вод, получивших возможность проникновения в них вследствие разгерметизации торцевых уплотнений.The invention relates to the construction of underground gas pipelines in seasonally freezing-thawing soils and is intended to eliminate emergency situations associated with deformation or destruction of gas pipelines in protective cases when groundwater freezes, which have been able to penetrate into them due to depressurization of mechanical seals.
Известен способ предотвращения замерзания грунтовых вод в защитных футлярах газопроводов, прокладываемых в слоях сезоннопротаивающих и промерзающих грунтах [1. Способ предотвращения замерзания грунтовых вод в защитных футлярах газопроводов. Патент на полезную модель РФ №2730754 U1, опубл. Бюл. №24, 25.08.2020]. В указанном способе предлагается размещать в нижней части футляра хлористый кальций в количестве, определяемом с учетом объема межтрубного пространства, чтобы его концентрация в грунтовой воде обеспечивала невозможность замерзания раствора при минимально возможных температурах окружающего грунта.A known method of preventing freezing of groundwater in the protective cases of gas pipelines laid in layers of seasonally thawing and freezing soils [1. A method for preventing freezing of groundwater in protective cases of gas pipelines. Utility model patent of the Russian Federation No. 2730754 U1, publ. Bull. No. 24, 25.08.2020]. In this method, it is proposed to place calcium chloride in the lower part of the case in an amount determined taking into account the volume of the annular space, so that its concentration in groundwater ensures that the solution cannot freeze at the lowest possible temperatures of the surrounding soil.
Недостатком предложенного способа является возможность снижения концентрации хлористого кальция в грунтовой воде при ее миграциях из межтрубной полости защитного футляра в окружающий грунт при негерметичности торцевых уплотнений. Снижение концентрации хлористого кальция приводит к повышению температуры замерзания воды и возврату риска разрушения газопроводной трубы.The disadvantage of the proposed method is the possibility of reducing the concentration of calcium chloride in groundwater when it migrates from the annulus of the protective case into the surrounding soil when the mechanical seals are leaking. A decrease in the concentration of calcium chloride leads to an increase in the freezing point of water and a return to the risk of destruction of the gas pipeline.
Известно также техническое решение [2. Устройство для защиты газопроводов от механических повреждений. Патент на полезную модель РФ 202636 U1 опубл. Бюл. №7, 01.03.2021], в котором для исключения деформирования или разрушения газопроводной трубы при замерзании грунтовых вод предложено обматывать ее между центрирующими кольцами рулонным полиэтиленом, минимизируя при этом объем грунтовой воды в межтрубном пространстве.It is also known technical solution [2. A device for protecting gas pipelines from mechanical damage. Utility model patent RF 202636 U1 publ. Bull. No. 7, 03/01/2021], in which, in order to prevent deformation or destruction of the gas pipeline when groundwater freezes, it is proposed to wrap it between the centering rings with rolled polyethylene, while minimizing the volume of groundwater in the annulus.
Недостатком такого технического решения является сложность монтажа газопроводной трубы в защитный футляр из-за зацепов наружной поверхности пенополиэтиленовой обмотки с внутренней поверхностью защитной трубы, особенно при наличии сварных швов. Кроме того, для заполнения межтрубной полости пенополиэтиленом требуется значительное количество дорогостоящего материала. Особенно усложняется монтаж при использовании не центрирующих, а направляющих колец, в которых газопроводная труба размещается в защитном футляре с достаточно большим эксцентриситетом.The disadvantage of this technical solution is the difficulty of mounting the gas pipe in a protective case due to hooks on the outer surface of the polyethylene foam winding with the inner surface of the protective pipe, especially in the presence of welds. In addition, a significant amount of expensive material is required to fill the annulus with polyethylene foam. Installation is especially complicated when using not centering, but guide rings, in which the gas pipe is placed in a protective case with a sufficiently large eccentricity.
Целью настоящего изобретения является повышение удобства монтажа защитного футляра и снижение затрат на его изготовление за счет уменьшения необходимого объема рулонного пенополиэтилена.The purpose of the present invention is to increase the ease of installation of the protective case and reduce the cost of its manufacture by reducing the required volume of rolled polyethylene foam.
На фиг.1 показаны графики изменения водопоглощения образцов вспененных полимерных материалов от циклов замораживания-оттаивания: 1 - nopaplank; 2 - ethafoam220; 3 - arctic65; 4 - arctic100; 5 - tekhnoplex; 6 - penofol.Figure 1 shows graphs of changes in water absorption of samples of foamed polymeric materials from freeze-thaw cycles: 1 - nopaplank; 2 - ethafoam220; 3 - arctic65; 4 - arctic100; 5 - technoplex; 6 - penofol.
Для достижения поставленной цели была исследована стойкость пенополиэтиленов с различной плотностью к многократному замораживанию в воде. Исследовалось шесть типов пенополиэтилена с плотностью от 27 кг/м3 до 100 кг/м3. Испытываемые образцы пенополиэтилена подвергались пятидесятикратному циклическому замораживанию-оттаиваниюTo achieve this goal, the resistance of polyethylene foams with different densities to repeated freezing in water was studied. Six types of polyethylene foam with a density of 27 kg/m 3 to 100 kg/m 3 were studied. The tested samples of polyethylene foam were subjected to fifty-fold cyclic freeze-thaw
соответственно при температурах минус 20°С и 20°С. Образцы выполнялись в виде кубиков со сторонами 50±1 мм. Емкость герметичных стальных бюксов, в которых проводились эксперименты составляла около одного литра.respectively at temperatures of minus 20°C and 20°C. The samples were made in the form of cubes with sides of 50 ± 1 mm. The capacity of the sealed steel weighing bottles in which the experiments were carried out was about one liter.
Эксперименты проводились со следующими типами пенополиэтиленов:Experiments were carried out with the following types of polyethylene foams:
1. Arctic100 - «сшитый» пенополиэтилен плотностью 100 кг/м3;1. Arctic100 - "cross-linked" polyethylene foam with a density of 100 kg / m 3 ;
2. Arctic65 - «сшитый» пенополиэтилен плотностью 65 кг/м3;2. Arctic65 - "cross-linked" polyethylene foam with a density of 65 kg / m 3 ;
3. Ethafoam220 - «сшитый» пенополиэтилен плотностью 38 кг/м3;3. Ethafoam220 - "cross-linked" polyethylene foam with a density of 38 kg / m 3 ;
4. Nopaplank - «сшитый» пенополиэтилен плотностью 35 кг/м3;4. Nopaplank - "cross-linked" polyethylene foam with a density of 35 kg / m 3 ;
5. Tekhnoplex - пенополистирол плотностью 30 кг/м3;5. Tekhnoplex - expanded polystyrene with a density of 30 kg / m 3 ;
6. Penofol - «несшитый» пенополиэтилен плотностью 27 кг/м3.6. Penofol - "non-crosslinked" polyethylene foam with a density of 27 kg / m 3 .
Результаты проведенных экспериментов представлены на Фиг. 1, на котором показаны графики изменения водопоглощения различных типов пенополиэтиленов. В качестве наиболее стойкого к многократному циклическому замораживанию определен материал с наименьшей плотностью - «несшитый» пенополиэтилен типа penofol. Водопоглощение penofol после пятидесяти замораживаний увеличивается на 9%, что позволяет сделать вывод о снижении объема замкнутых пор на эту величину.The results of the experiments performed are shown in Fig. 1, which shows graphs of changes in water absorption of various types of polyethylene foams. As the most resistant to repeated cyclic freezing, the material with the lowest density was determined - "non-crosslinked" polyethylene foam of the penofol type. The water absorption of penofol after fifty freezing increases by 9%, which allows us to conclude that the volume of closed pores has decreased by this value.
При замораживании воды ее объем увеличивается примерно на 9% [3. Войтовский К.Ф. Механические свойства льда. М.: Изд-во АН СССР, 1960 - 100 с.] и это является причиной деформирования и разрушения газопроводных труб. Внешняя труба защитного футляра при этом никогда не деформируется, в связи с ее размещением в мерзлом грунте достаточно высокой прочности. Пенополиэтиленовая обмотка газопроводной трубы при деформировании льда подвергается объемному сжатию на указанные выше 9% и этот процесс повторяется ежегодно. При каждом деформировании пенополиэтилена часть замкнутых пор разрушается, и соответствующий объем его пор открывается, увеличивая его водопоглощение.When water is frozen, its volume increases by about 9% [3. Voytovsky K.F. Mechanical properties of ice. M.: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1960 - 100 p.] and this is the cause of deformation and destruction of gas pipes. In this case, the outer tube of the protective case never deforms, due to its placement in the frozen ground of a sufficiently high strength. The polyethylene foam winding of the gas pipeline during the deformation of ice is subjected to volumetric compression by the above 9%, and this process is repeated annually. With each deformation of polyethylene foam, a part of the closed pores is destroyed, and the corresponding volume of its pores opens, increasing its water absorption.
Таким образом, для эффективного функционирования пенополиэтиленового слоя компенсирующего расширение воды при замерзании его минимальный объем должен быть не меньше 9% объема межтрубного пространства, который могут заполнить грунтовые воды. Указанная величина для обеспечения необходимой долговечности должна увеличиться на величину возможных потерь замкнутых пор при многократных деформациях сжатия пенополиэтилена. Поскольку замораживание воды в футляре происходит один раз в год, то для обеспечения работоспособности футляра в течении пятидесяти лет даже при полной потере герметичности торцевых уплотнений, исходя из результатов проведенных экспериментов, необходимый минимальный объем пенополиэтиленового компенсирующего слоя составит 18%. С учетом необходимости обеспечения достаточного запаса по объему из-за возможностей непредвиденных случайных разрушений материала при транспортировке и проведении монтажных работ целесообразно обеспечивать объем используемого пенополиэтилена до 35-40%.Thus, for the effective functioning of the polyethylene foam layer compensating for the expansion of water during freezing, its minimum volume must be at least 9% of the volume of the annular space, which can be filled with groundwater. To ensure the necessary durability, the indicated value should increase by the amount of possible losses of closed pores during repeated compression deformations of polyethylene foam. Since the freezing of water in the case occurs once a year, then to ensure the operability of the case for fifty years, even with a complete loss of tightness of the mechanical seals, based on the results of the experiments, the required minimum volume of the polyethylene foam compensating layer will be 18%. Taking into account the need to ensure a sufficient margin in terms of volume due to the possibility of unforeseen accidental destruction of the material during transportation and installation work, it is advisable to ensure the volume of polyethylene foam used is up to 35-40%.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is carried out as follows.
На первом этапе исходя из размеров футляра и газопроводной трубы рассчитывают объем межтрубного пространства и необходимый объем пенополиэтиленового слоя и его толщину. Самоклеящийся рулонный пенополиэтилен «penofol» наносят на поверхность газопроводной трубы в промежутках между центрирующими или направляющими кольцами. Затем газопроводную трубу помещают в защитный футляр и продолжают монтаж по обычной технологической схеме.At the first stage, based on the dimensions of the case and the gas pipeline, the volume of the annular space and the required volume of the polyethylene foam layer and its thickness are calculated. Self-adhesive rolled polyethylene foam "penofol" is applied to the surface of the gas pipe in the gaps between the centering or guide rings. Then the gas pipeline is placed in a protective case and installation continues according to the usual technological scheme.
Применение предлагаемого способа позволит повысить безопасность газоснабжения потребителей, ускорит проведение монтажных работ и практически исключит затраты на проведение ремонтно-восстановительных работ для ликвидации последствий аварийных ситуаций, связанных с разрушением газопроводных труб в защитных футлярах.The application of the proposed method will improve the safety of gas supply to consumers, speed up the installation work and virtually eliminate the cost of repair and restoration work to eliminate the consequences of emergencies associated with the destruction of gas pipes in protective cases.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2795237C1 true RU2795237C1 (en) | 2023-05-02 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3774403A (en) * | 1971-09-08 | 1973-11-27 | Northern Natural Gas Co | System for roadbed traversing by pipeline |
| RU2426930C1 (en) * | 2010-02-11 | 2011-08-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпромэнергодиагностика" | System of road crossing of main and procedure for its fabrication |
| RU183262U1 (en) * | 2017-12-29 | 2018-09-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | PROTECTIVE CASE |
| RU2730754C1 (en) * | 2019-10-23 | 2020-08-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Method for prevention of groundwater freezing in protective cases of gas pipelines |
| RU202636U1 (en) * | 2019-10-23 | 2021-03-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Device for protecting gas pipelines from mechanical damage |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3774403A (en) * | 1971-09-08 | 1973-11-27 | Northern Natural Gas Co | System for roadbed traversing by pipeline |
| RU2426930C1 (en) * | 2010-02-11 | 2011-08-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпромэнергодиагностика" | System of road crossing of main and procedure for its fabrication |
| RU183262U1 (en) * | 2017-12-29 | 2018-09-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | PROTECTIVE CASE |
| RU2730754C1 (en) * | 2019-10-23 | 2020-08-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Method for prevention of groundwater freezing in protective cases of gas pipelines |
| RU202636U1 (en) * | 2019-10-23 | 2021-03-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Device for protecting gas pipelines from mechanical damage |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3407606A (en) | Underground cavern storage for liquefied gases near atmospheric pressure | |
| Park et al. | Pilot study on the underground lined rock cavern for LNG storage | |
| USH594H (en) | Jacketed pipeline system with pressurized gas to resist external stress | |
| CA2502173C (en) | Method of preventing frost heave stress concentrations in chilled buried pipelines | |
| Yoon et al. | Prediction of long term performance for GRP pipes under sustained internal pressure | |
| RU2418728C2 (en) | Underground storage of liquified natural gas (lng ugs) | |
| RU2795237C1 (en) | Method for preventing destruction of gas pipelines in protective cases | |
| US4176691A (en) | Apparatus for arresting propagating fractures in pipelines | |
| CA1088768A (en) | Process for safe underground storage of cryogenic produces and corresponding storage installation | |
| RU2157872C2 (en) | Mechanical design of cooled fill footing of structures and method for temperature control of permafrost soils | |
| FI108288B (en) | Method for initiating operation of an underground storage cavity for low-boiling hydrocarbons and an installation for the storage of low-boiling hydrocarbons | |
| Ksenofontov et al. | Development of protective gas pipes sleeves for operation in permafrost soils | |
| KR900001101B1 (en) | Frost damage proofed pile | |
| Chung et al. | Feasibility study of underground LNG storage system in rock cavern | |
| Shuplik et al. | Advanced ground freezing method and its applications in underground construction | |
| Park et al. | Innovative method of LNG storage in underground lined rock caverns | |
| Brown | Hull wastewater flow transfer tunnel: recovery of tunnel collapse by ground freezing | |
| US20120118388A1 (en) | System for Eliminating the Need for Watertight Manholes in Insulated Piping Installations | |
| JP3677732B2 (en) | High-temperature high-pressure gas / liquid storage facility | |
| RU2718765C1 (en) | Heat insulating direction | |
| CN217460521U (en) | Liquid nitrogen freezing system for sealing water of underground continuous wall joint | |
| RU2516050C2 (en) | Heat insulation method for sliding shutter | |
| Scuero et al. | Rehabilitation of Dams with Watertight Geomembranes, in the Dry and Underwater | |
| Govan et al. | Design Criteria for Underground Insulated Piping Systems | |
| SU1090960A1 (en) | Thermal insulation construction for pipeline |