Устройство для присоединения отводов к действующему нефтетрубопроводу

 

Использование: в оборудовании для присоединения отводов к действующему трубопроводу. Сущность: на трубопроводе установлен патрубок с размещенными в нем удлиненным кумулятивным зарядом, детонатором и элементами крепления заряда, причем последний выполнен C-образным, соединяющая концы заряда линия параллельна оси трубопровода, а детонатор установлен на стенке патрубка. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для присоединения отводов к действующему трубопроводу и может быть использовано при подключении отводов к действующему трубопроводу для взрыво- и пожароопасных сред, находящихся под повышенным давлением, а также при присоединении к действующему нефтетрубопроводу технологических элементов при проведении ремонтно-восстановительных работ под давлением.

Известно устройство для подключения отводов к действующему трубопроводу (Тавастшерн Р. И. Монтаж технологических трубопроводов. М. Высшая школа, 1980, с.173), содержащее сверло-метчик, чашечную фрезу, клапан, тросик, штуцер для подключения новой линии трубопровода, промежуточный патрубок, заглушку, болт.

Общими признаками описанного устройства и заявляемого изобретения является наличие промежуточного патрубка.

Устройство устанавливается на фланец промежуточного патрубка, приваренного к действующему трубопроводу. Посредством режущего инструмента, включающего сверло-метчик, установленного на конце вала, сверлится отверстие в стенке трубы, нарезается резьба и одновременно чашечной фрезой вырезается отверстие необходимого диаметра. Затем режущий инструмент вместе с вырезанной частью трубы поднимается в камеру приспособления. Посредством клапана, имеющегося в приспособлении, перекрывается отверстие между промежуточным патрубком и камерой приспособления.

После этого открывается разгрузочный кран в камере приспособления для сброса давления в атмосферу.

За счет разности давлений в полости промежуточного патрубка и в камере приспособления обеспечивается дополнительный прижим клапана, что позволяет снять приспособление с фланца промежуточного патрубка. Затем на фланец накладывается заглушка, которая соединяется с клапаном болтом и заваривается.

Недостатком описанного устройства является сложность технологического процесса присоединения отводов к действующему трубопроводу и наличие возможности выброса нефти из нефтетрубопровода и возникновения экологической опасности.

Кроме того, описанное устройство имеет значительную массу и высокую стоимость. Например, по данным фирмы Williamson (США), общая масса составных частей аналогичного устройства, предназначенного для осуществления всех операций по вырезке отводов и отключению подлежащих ремонту участков трубопроводов под давлением, составляет около 50 т, а его стоимость превышает 2 млн. долл. (Присоединение дуговой сваркой отводов к магистральным нефтепроводам под давлением. М. ВНИИОЭНГ, 1991, с. 79-81). Наличие металлической стружки, образованной режущим инструментом, может отрицательно сказаться на работе перекачивающих средств.

Известно устройство для присоединения отводов к действующему трубопроводу, работающее на принципе использования энергии взрыва (там же, с.79-80).

Устройство содержит задвижку, размещаемую в патрубке отвода, штангу для установки седлообразного заряда и ток, который ввинчивается в заранее приваренную к трубопроводу гайку, расположенную на оси отвода. После взрыва заряда вырезанная часть трубопровода с помощью штока отводится за задвижку. Затем задвижка закрывается и приспособление демонтируется.

Недостатком описанного устройства является технологическая сложность и наличие экологической опасности при его эксплуатации. Устройство и технология присоединения отводов к нефтетрубопроводу не исключают пролива нефти и возникновение экологической и пожарной опасности.

Описанное устройство выбрано в качестве прототипа. Общими признаками прототипа и заявляемого изобретения является наличие патрубка отвода и устройства для размещения кумулятивного заряда на вскрываемой поверхности нефтетрубопровода.

Задачей изобретения является повышение экологической безопасности и технологичности присоединения отводов к нефтетрубопроводу.

Выполнение поставленной задачи обеспечивается установлением удлиненного кумулятивного заряда на вскрываемой поверхности нефтетрубопровода, имеющего C-образную форму, причем линия, соединяющая концы заряда, параллельна оси трубопровода, а детонатор установлен на стенке патрубка.

Внутри патрубка размещен водный раствор хлорида металла.

Элементы крепления удлиненного заряда выполнены из пластического взрывчатого вещества и имеют магнитную вставку.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в разрезе, на фиг.2 тот же вид в плане.

Устройство содержит патрубок 1, размещенный на поверхности нефтетрубопровода 2, жестко соединенный с ним посредством сварки. На вскрываемой поверхности нефтетрубопровода 2 установлен удлиненный заряд (УКЭ) 3, имеющий C-образную форму и закрепленный на этой поверхности посредством скоб 4, имеющих магнитные лапки 5. Линия a-b, соединяющая концы C-образного удлиненного кумулятивного заряда, параллельна оси трубопровода. Скобы 4 могут быть выполнены из пластического ВВ. В стенке патрубка 1 установлен штуцер 6, в котором размещен электродетонатор 7, соединенный с УКЗ 3 посредством передающего детонирующего шнура 8. Внутри патрубка 1 размещена упаковка 9 с водным раствором хлорида металла. Наиболее предпочтительным является хлорид кальция или хлорид цинка.

Функционирование устройства присоединения отводов к действующему нефтетрубопроводу заключается в следующем.

К нефтетрубопроводу 2 присоединяется посредством сварки патрубок 1. Затем на вскрываемую поверхность нефтетрубопровода 2 устанавливается C-образный удлиненный кумулятивный заряд 3, ориентированный кумулятивной выемкой в сторону перерезаемой стенки нефтетрубопровода 2. Установка УКЗ производится посредством скоб 4. Затем устанавливается передающий детонирующий шнур 8. Может быть установлена упаковка 9 с водным раствором хлорида металла. Присоединяется линия нефтетрубопровода 10. После этого устанавливается в штуцер 6 электродетонатор 7.

При срабатывании электродетонатора 7 происходит инициирование детонирующего шнура 8 и УКЗ 3.

Под действием кумулятивной струи, образуемой при срабатывании УКЗ, стенка нефтетрубопровода 2 прорезается в месте расположения УКЗ, образуя при этом лепесток, который под действием давления внутри нефтетрубопровода 2 отгибается по линии a-b, открывая отверстие в полость трубопровода новой линии. При срабатывании УКЗ происходит разрушение упаковки 9 с водным раствором хлорида металла и распыление раствора в полости патрубка 1, способствующее подавлению процесса воспламенения легких фракций нефтепродуктов при вскрытии нефтетрубопровода 2 вследствие комплексного воздействия на зону горения, заключающегося в охлаждении, разбавлении и химическом воздействии одновременно (А.И. Веселов и др. Автоматическая пожаро- и взрывозащита предприятий химической и нефтехимической промышленности. М. Химия, 1975).

В качестве солей и их комплексов могут быть использованы растворы хлорида кальция, натрия, магния, характеристики которых приведены в кн. Кирчинцев А. Н. и др. Растворимость неорганических веществ в воде. Справочник. Л. Химия, 1972, с.10-15.

Водный раствор хлорида металла может содержать, например, хлорид кальция (25% мас.) и хлорид магния (15% мас.), остальное вода.

Объем, занимаемый водным раствором хлорида металлов, составляет 2.5% объема патрубка.

Величина перемычки a-b может быть определена из соотношения ab≅ (0,003 0,005) D² [см.

где D диаметр образующегося лепестка (фиг.2).

Водные растворы в патрубке могут быть размещены в полиэтиленовых пакетах, которые под действием энергии взрыва разрушаются и вследствие этого происходит заполнение полости патрубка водным раствором хлорида кальция или другими комплексами, в том числе хлорида натрия, магния.

Анализ показал, что использование водно-солевых растворов хлоридов кальция, натрия или магния позволяет подавить зону горения и обеспечить пожарную безопасность при использовании предлагаемого устройства.

Использование пластического взрывчатого вещества в качестве материала элементов крепления заряда исключает генерирование при взрыве заряда твердых фрагментов и их влияние на перекачивающие устройства.

Применение магнитных вставок позволяет обеспечить крепление заряда на трубопроводе без дополнительных механических креплений, что упрощает технологию установления удлиненного кумулятивного заряда на поверхности трубопровода.

Магнитные вставки выполнены из полимерных материалов и при разрушении не создают твердых частиц, наличие которых может отрицательно сказаться на работе перекачивающих устройств.

Формула изобретения

1. Устройство для присоединения отводов к действующему нефтетрубопроводу, содержащее установленный на трубопроводе патрубок с размещенными в нем удлиненным кумулятивным зарядом, детонатором и элементами крепления заряда, отличающееся тем, что заряд выполнен С-образным, причем соединяющая концы заряда линия параллельна оси трубопровода, а детонатор установлен на стенке патрубка.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутри патрубка размещен водный раствор хлорида металла.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент крепления удлиненного кумулятивного заряда выполнен из пластического взрывчатого вещества.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элементы крепления имеют магнитную вставку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2