Способ ремонта трубопроводов

 

Изобретение относится к строительству и используется при ремонте трубопроводов различного назначения без извлечения их на земную поверхность. Способ заключается в введении в ремонтируемую трубу вспомогательной полимерной трубы, заполнении межтрубного пространства твердеющим раствором и выдерживании его до полного затвердевания. Вспомогательная труба состоит из гофрированных секций, соединенных посредством фитингов на самоуплотняющихся сальниках. Межтрубное пространство заполняют водным раствором анионного полимера с отверждающей системой под давлением, превышающим давление грунтовых вод на глубине залегания трубопровода на величину не свыше 2-10 ⁵ Н/м². Длина секций вспомогательной трубы не превышает 6 м, а ширина межтрубного пространства составляет от 1,0 до 10% от диаметра ремонтируемой трубы. Повышает надежность трубопровода. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области трубопроводной техники, а именно трубопроводов, предназначенных для транспортирования жидких и газообразных продуктов, и может быть использовано при ликвидации протечек в трубах без извлечения их на поверхность земли путем введения герметизирующего средства в объем ремонтируемого трубопровода.

Известен способ устранения течи в трубопроводе (RU, 2191323, F 16 L 55/18, 2002). Согласно известному способу для устранения течи в трубопроводе пропускают внутри его самоходное средство, на внешней поверхности которого установлены сегменты пластинчатого герметизатора и пиротехническое устройство. При обнаружении дефекта трубопровода пиротехническое устройство срабатывает и давлением на разогреваемую платину герметизатора заполняет обнаруженный дефект.

Недостатком известного способа следует признать его высокую себестоимость, обусловленную использованием указанного средства. Кроме того, наложение герметизатора на не зачищенную от загрязнений внутреннюю поверхность трубы приводит к слабой адгезии накладываемой заплаты, что обуславливает легкое отделение указанной заплаты от поверхности трубы действием транспортируемой по трубопроводу среды.

Известен также способ введения в трубопровод смеси герметизирующих материалов (RU, патент 2103590, F 16 L 55/16, 1998). Указанная смесь заполняет весь объем трубопровода и через дефекты трубопровода проникает в среду, расположенную вокруг трубопровода, образуя заглушку на месте сквозного дефекта трубопровода.

Недостатком известного способа следует признать чрезмерный расход герметизирующего материала и необходимость последующего удаления его излишков из объема трубопровода.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения можно признать способ ремонта магистральных стальных трубопроводов (RU, патент 2116552, F 16 L 55/165, 1998). Согласно известному способу предварительно осуществляют зачистку внутренней поверхности трубопровода от продуктов коррозии и отложений, вталкивают в ремонтируемый трубопровод вспомогательную полиэтиленовую трубу и заполняют межтрубное пространство цементным гелем, при этом соотношение диаметров труб составляет 0,8:1,0. При заполнении межтрубного пространства цементный гель заполняет и дефекты трубопровода, а при последующем затвердевании цементного геля в указанных дефектах трубопровода формируются цементные заглушки.

Недостатком известного способа следует признать сложность введения цементного геля в межтрубное пространство, обусловленное его высокой вязкостью. Кроме того, заполнение межтрубного пространства цементным гелем приводит к значительному увеличению массы трубопровода, что может вызвать его значительный прогиб вплоть до разрыва.

Техническая задача, решаемая посредством предложенного изобретения, состоит в разработке упрощенного способа ремонта трубопровода при одновременном расширении области применения.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного изобретения, состоит в снижении себестоимости ремонта единицы длины трубопровода.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ ремонта трубопроводов, включающий введение в ремонтируемую трубу вспомогательной трубы, заполнение межтрубного пространства водным раствором анионного полимера с отверждающей системой под давлением, превышающим давление грунтовых вод на глубине залегания трубопровода на величину не свыше 2·10⁵ Н/м², и выдерживание его до полного затвердевания анионного полимера, причем при реализации способа используют вспомогательную трубу, состоящую из гофрированных полимерных секций, соединенных посредством фитингов на самоуплотняющихся сальниках. Обычно длина секций вспомогательной трубы не превышает 6 м, а ширина межтрубного пространства составляет от 1,0 до 10% от диаметра ремонтируемой трубы.

Использование водного раствора анионного полимера, имеющего относительно низкую динамическую вязкость от 1000 до 10000 мПа·с, в сочетании с отвердителем позволяет легко заполнить указанным раствором все межтрубное пространство. Указанное избыточное давление (относительно давления грунтовых вод) позволяет частично вывести используемый водный раствор анионного полимера через дефекты трубопровода в окружающую трубопровод среду и создать в указанной среде область, насыщенную анионным полимером. Последующее повышение степени полимеризации указанного анионного полимера, в том числе в объеме дефекта трубопровода, а также за пределами трубопровода, приводит к созданию полимерного тромба, заполняющего не только дефект трубопровода, но и частично выходящего за стенки трубопровода. При превышении избыточного давления свыше указанного образование тромба в области дефекта затруднительно, поскольку образующийся полимерный гель выталкивается давлением из дефекта в окружающую среду, что приводит к излишнему расходу раствора анионного полимера и увеличению времени ремонта. Использование вспомогательной трубы, состоящей из гофрированных секций, соединенных посредством фитингов на самоуплотняющихся сальниках, упрощает процесс введения вспомогательной трубы в основную трубу, поскольку сила трения, препятствующая указанному введению, заметно уменьшается из-за малой площади контакта ребер гофр с основной трубой. Соединение секций посредством фитингов с самоуплотняющимися сальниками гарантирует изоляцию межтрубного пространства от объема вспомогательных труб и, следовательно, расходования раствора анионного полимера не по прямому назначению. Поскольку плотность получающегося в конечном счете в межтрубном пространстве анионного полимера сопоставима с плотностями транспортируемых по трубопроводам сред, то частичное замещение объема трубопровода сформировавшимся в итоге анионным полимером не влияет на нагрузку на материал труб и, следовательно, на механические характеристики трубопровода. Используемый в известном способе цементный гель не пригоден для ремонта полимерных, керамических и стеклянных труб из-за плохой адгезии цементного геля к указанным материалам, что сужает область применения способа - ближайшего аналога, а водный раствор анионного полимера создаст заглушку в дефекте трубы, выполненной из любого материала. Следовательно, применение водного раствора анионного полимера расширяет область применения предложенного изобретения. Длина гофрированных секций практически не ограничена, но из-за удобства использования предпочтительно использовать гофрированные секции, длина которых не превышает 6 м. Все вышеизложенное приводит к сокращению непроизводительных расходов на ремонт трубопровода, а также уменьшению времени ремонта, и, в конечном счете, приводит к снижению себестоимости ремонта. Соотношение диаметров трубопровода и гофрированных секций не имеет принципиального значения. Его выбирают с учетом физико-химических характеристик используемого водного раствора анионного полимера, а также длины ремонтируемого участка трубопровода, поскольку время заполнения межтрубного пространства должно быть значительно меньше времени полимеризации полимера в растворе.

В дальнейшем изобретение будет рассмотрено на примерах его реализации.

Для ремонта секции стального трубопровода длиной 72 м, используемого для перекачивания сырой нефти из хранилища к установке крекинга, в указанный трубопровод ввели вспомогательную полиэтиленовую гофрированную трубу, выполненную из секций длиной 5,2 м. Секции соединены алюминиевыми фитингами на самоуплотняющихся полимерных сальниках. Соотношение диаметров ремонтируемого трубопровода и вспомогательной трубы составляет от 0,9:1 до 0,95:1 (соответственно в максимальном и минимальном диаметре вспомогательной трубы). В межтрубное пространство под давлением 3,4·10⁵ Н/м² ввели водный 3,1 мас.% раствор ПРАЕСТОЛ 2350 (сополимер амида акриловой кислоты с акрилатом натрия), содержащий отвердитель - ацетат хрома в количестве 2,3 мас.%. Через 36 часов в межтрубном пространстве, в дефектах трубопровода и на внешней поверхности трубопровода сформировался гель полимера, полностью перекрывший области дефектов.

Для устранения трещин в керамическом трубопроводе, предназначенном для транспортировки жидких отходов микробиологического производства в отстойник, в указанный трубопровод ввели полипропиленовую вспомогательную гофрированную трубу, выполненную из секций длиной 3,8 м. Секции вспомогательной трубы были соединены между собой аналогично предыдущему примеру. Соотношение диаметров ремонтируемого трубопровода и вспомогательной трубы составило от 0,91:1,0 до 0,94:1,0 (соответственно к минимальному и максимальному диаметру вспомогательной трубы). В межтрубное пространство ввели под давлением 2,7·10⁵ Н/м² раствор того же сополимера. Через 32 часа в межтрубном пространстве, в объеме дефектов и на внешней поверхности трубопровода в зоне дефектов сформировался гель, перекрывший дефекты трубопровода.

При ремонте трубопровода подачи горячей воды от ТЭЦ к жилому массиву в трубопровод ввели вспомогательную гофрированную полихлорвиниловую трубу, выполненную из секций длиной 4,5 м. Секции вспомогательной трубы были соединены между собой аналогично предыдущему примеру. Соотношение диаметров ремонтируемого трубопровода и вспомогательной трубы составило от 0,95:1,0 до 0,97:1,0 (соответственно к минимальному и максимальному диаметру вспомогательной трубы). В межтрубное пространство ввели под давлением 3,1·10 ⁵ Н/м² раствор ПРАЕСТОЛ 2350. Через 5 часов в межтрубном пространстве, в объеме дефектов и на внешней поверхности трубопровода в зоне дефектов сформировался гель, перекрывший дефекты трубопровода.

Использование предложенного способа позволило на 26% снизить себестоимость ремонта при расширении области применения способа.

Формула изобретения

1. Способ ремонта трубопроводов, включающий введение в ремонтируемую трубу вспомогательной полимерной трубы, заполнение межтрубного пространства твердеющим раствором и выдерживание его до полного затвердевания, отличающийся тем, что используют вспомогательную трубу, состоящую из гофрированных секций, соединенных посредством фитингов на самоуплотняющихся сальниках, причем межтрубное пространство заполняют водным раствором анионного полимера с отверждающей системой под давлением, превышающим давление грунтовых вод на глубине залегания трубопровода на величину не свыше 2-10 ⁵ Н/м².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длина секций вспомогательной трубы не превышает 6 м.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширина межтрубного пространства составляет от 1,0 до 10% от диаметра ремонтируемой трубы.