СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ И ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ Российский патент 1996 года по МПК B05D7/22 F16L58/06 

Изобретение относится к способам нанесения жидкостей или других текучих веществ на поверхности, а точнее к способу комплексной обработки внутренней поверхности трубопроводов и цилиндрических резервуаров, находящему применение для ремонта, восстановления и профилактики трубопроводов бытового водоснабжения, канализации, теплосети, химпроводов, нефте- и газопроводов, емкостей для хранения сниженных газов и жидкостей и других.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ ремонта трубопровода путем нанесения на внутреннюю поверхность трубопровода многослойного покрытия. Способ включает последовательную подачу через вводы трубопровода пастообразных порций состава функционального назначения: герметизирующего, облицовочного ( покрывающего), и их перемещение вдоль поверхности трубопровода посредством транспортирующего агента и вывод остатков состава через вводы трубопровода (1).

Указанный способ характеризуется трудоемкостью процесса, низкой эффективностью (возможность частичного снятия предыдущего слоя последующим), громоздкостью аппаратурного оформления (размещенная параллельно начальному участку трубопровода и соединенная с ним отводами технологическая труба и перемещаемая емкость переменного объема) и другим.

Кроме того, указанный способ предусматривает нанесение многослойного покрытия (раствор для заделки дефектов и облицовочный раствор), без предварительной очистки внутренней поверхности трубопровода от наростов и продуктов коррозии металла, что не гарантирует надежность наносимых слоев (адгезионную прочность и качество защитных покрытий).

Технической задачей изобретения является упрощение технологии процесса, повышение эффективности обработки внутренней поверхности трубопровода, снижение трудоемкости и энергозатрат, расширение возможной области его использования.

Это достигается тем, что в способе комплексной обработки внутренней поверхности трубопроводов и цилиндрических резервуаров, заключающемся в том, что в полость обрабатываемого изделия последовательно вводят составы функционального назначения, выбранные из герметизирующего, защитно-ингибирующего, покрывающего состава или их сочетания, перемещают их посредством транспортирующего агента с последующим выводом остатков через зону вывода, согласно изобретению составы функционального назначения вводят в виде суспензий с тиксотропными добавками, перед подачей каждого последующего состава функционального назначения дополнительно подают полимерный компаунд со степенью набухания в жидкой среде в 100-300 раз для разделения составов функционального назначения между собой, при этом перемещение вдоль обрабатываемой поверхности осуществляют двумя объемами с двух сторон, навстречу друг другу к зоне вывода остатков с регулируемым сопротивлением, обеспечивающим турбулентный режим течения объемов.

Для повышения эффективности обработки внутренней поверхности полного заполнения сечения трубопровода на требуемой длине, обеспечения равномерности покрытия и изоляции составов друг от друга в качестве полимерного компаунда используют модифицированный полиакриламид с молекулярной массой 2•10⁶-5•10⁶, полученный пространственной полимеризацией акриламида.

Для упрощения технологии целесообразно в качестве транспортирующего агента использовать воду или воздух.

Для повышения эффективности обработки внутренней поверхности, регулирования скорости образования защитного покрытия, его прочности, сокращения расхода составов функционального назначения целесообразно в качестве тиксотропной добавки использовать порошкообразный водорастворимый полиэлектролит гидролизованный полиакрилонитрил, модифицированный смесью солей полиметиленнафталинсульфокислот, сульфата натрия и натриевой соли лигносульфоновой кислоты или модифицированную солями алюминия карбоксиметилцеллюлозу.

Изобретение поясняется конкретными вариантами выполнения заявляемого способа с ссылками на прилагаемый чертеж, на котором изображена технологическая схема комплексной обработки внутренней поверхности трубопроводов и цилиндрических резервуаров.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

В зависимости от конкретной цели обработки и вида коммуникаций ( трубопроводы бытового водоснабжения, теплосети, напорная канализация, химпроводы, нефте-, газопроводы и другие) подбираются составы функционального назначения (герметизирующий, защитно-ингибирующий, покрывающий) и транспортирующий агент. В качестве составов функционального назначения могут быть использованы различные суспензионные составы, например, на основе замоченной бентонитовой глины, полиэлектролита, наполнителя и воды. В составы вводят добавку порошкообразного водорастворимого полиэлектролита, гидролизованного полиакрилонитрила, модифицированного смесью натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот, сульфата натрия и натриевой соли лигносульфоновой кислоты (ТУ 6-36-020-42- -29-625-90) или модифицированную солями алюминия карбоксиметилцеллюлозу. Введение этой добавки позволяет кроме создания коагуляционно-тиксотропной структуры суспензии, регулировать скорость образования защитного покрытия, его прочность и долговечность.

В качестве транспортирующего агента в зависимости от обрабатываемой поверхности подбирают специальную среду (вода, воздух, газ, пены, ингибирующие жидкости, неводные эмульсии, растворы полимеров и другие). Предпочтительно в качестве транспортирующего агента используют воду или воздух. Это позволяет упростить технологию обработки.

Для обеспечения производства работ в трубопровод или цилиндрический резервуар производится врезка перпендикулярно к его оси двух вводов, являющихся границами обрабатаываемого участка, и вывода, расположенного между ними. На вводах и выводе устанавливаются манометры, к вводам присоединяются насосные установки, оборудованные костями, предназначенными для закачки в трубопровод составов функционального назначения, а также для обеспечения перемещения их по трубопроводу с помощью транспортирующего агента (среды), которым эти емкости заполняются после закачки в трубопровод составов функционального назначения. Перед началом работ рассчитывают объем состава функционального назначения в зависимости от диаметра, длины участков между вводами и выводами, от заданной толщины слоя нанесения. В обрабатываемый участок трубопровода через вводы последовательно вводят составы функционального назначения в виде суспензий с тиксотропной добавкой. Введение составов в виде суспензий, обладающих коагуляционно-тиксотропной структурой (способностью восстанавливать исходную структуру, разрушенную механическим воздействием) позволяет управлять процессом их течения, то есть получать заданные профиль скоростей и градиенты напряжения и сдвиги в различных участках трубопровода. Последовательное введение составов проводят с разделением их между собой полимерным компаундом со степенью набухания в жидкой среде в 100-300 раз путем их ввода после каждого функционального состава.

Разделение составов эластичными многократно-расширяющимися в жидкой среде полимерными компаундами позволяет полностью заполнить сечение трубопровода, резервуары, проникнуть в трубные трещины и затрубные каверны, тампонировать их, обеспечивать изоляцию составов друг от друга и равномерность покрытия при одновременном снижении гидравлического сопротивления и понижении проталкивающего давления на 30-40% (по сравнению с известным способом), что обеспечивает снижение трудоемкости и энергозатрат, а также обеспечивает безопасность работы при ремонте трубопроводов и цилиндрических резервуаров. Перемещение составов вдоль поверхности трубопровода с помощью транспортирующего агента (среды) проводят навстречу друг другу с локализованным выводом их по ходу движения, в котором создают регулируемое сопротивление, обеспечивающее турбулентный режим их течения. Перемещение составов осуществляется в виде сплошных цилиндров, каждый из которых проходят путь вдвое меньший суммарной длины обрабатываемого участка трубопровода (перемещение с двух сторон навстречу друг другу). Промежуточный локализованные вывод составов, создающий регулируемое сопротивление, обеспечивающее турбулентный режим в трубопроводе, позволяет выравнивать профиль скоростей течения суспензионных составов функционального значения (что невозможно достичь при использовании пастообразной консистенции составов по известным способам).

Для лучшего понимания настоящего изобретения приводятся конкретные примеры осуществления заявляемого способа с ссылками на прилагаемый чертеж.

Пример 1. Осуществляют обработку участка (герметизация и покрытие) стального трубопровода 1, в котором происходит утечка рабочей среды. Обработку указанного участка проводят между задвижками 2 и 3.

Для обеспечения производства работ проводится врезка в трубопровод перпендикулярно к его оси технологических вводов 4, 5 и вывода 6, оборудованных задвижками (вентилями, пережимами) 7, 8 и 9 в закрытом положении и рукавами 10, 11 и 12. На технологических вводах 4 и 5, являющихся границами участка обрабатываемого трубопровода, устанавливаются манометры 13 и 14, на промежуточном вводе 6 манометр 15.

На границах обрабатываемого участка к технологическим вводам 4 и 5 с помощью рукавов 12 и 12 присоединяются по одной насосной установке 16 и 17, каждая из которых оборудована емкостью 18 и 19, предназначенной для закачки в трубопровод составов функционального назначения, а также для обеспечения перемещения их по трубопроводу с помощью транспортирующего агента (воды), которым эти емкости заполняются после закачки в трубопровод составов 20 функционального назначения. В качестве герметизирующего состава используют следующий состав, мас. (по сухому веществу):
Бентонитовая глина (замоченная) 10,0
Минеральный наполнитель 10,0
Полиэлектролит модифицированная солями алюминия карбоксиметилцеллюлоза 2,0
Вода Остальное.

В качестве покрывающего состава используют следующий состав, мас.

Бетонитовая глина (замоченная) 10,0
Цемент (тампонажный) 20,0
Гидролизованный полиакрилнитрил, модифицированный смесью натуральных солей полиметиленнафталинсульфокислот, сульфата натрия и натриевой соли лигносульфоновой кислоты С-З (ТУ 6-36-020-42- -29-625-90) 0,5
Наполнитель (минеральный) 10,0
Вода Остальное.

Емкости 18 и 19 предварительно тарированы по уровню. На промежуточном вводе 6 устанавливают сборную емкость 21.

Длина обрабатываемого участка между вводом 4 и выводом 6 350 м, между вводом 5 и выводом 6 170 м.

Перед началом работ рассчитывают объем состава функционального назначения требуемой величины:

где: D_тр- исходный внутренний диаметр обрабатываемого трубопровода, м;
d- внутренний диаметр обрабатываемого трубопровода после нанесения состава функционального назначения, м;
L длина обрабатываемого трубопровода, м.

На каждом участке обрабатываемого трубопровода к этому объему необходимо добавить дополнительный объем, обеспечивающий сохранение им формы сплошного цилиндра вплоть до окончания обработки. Этот добавочный объем равен:

Суммарный объем равен:
W_c W_o.c. + W_g
Необходимое количество состава для участка длиной 350 м равно: W_c 0,88 м³; длиной 170 м W_c 0,439 м³.

Далее рассчитывают величины давлений, которые должны быть созданы насосными установками 16 и 17 для перемещения в трубопроводе составов функционального назначения в требуемых объемах. Для этого определяют гидравлическое сопротивление трубопровода на обрабатываемом участке и коэффициент его эквивалентной равномерно-зернистой шероховатости К_э•С этой целью закрывают задвижки 7, 8 и 3, рукав 12, минуя насосную установку 17, помещают в тарированную емкость 19, открывают задвижки 2 и 7 и по манометрам 13 и 14 измеряют перепад давлений ΔP. Одновременно с помощью секундомера определяют интенсивность заполнения тарированной емкости 19 и рассчитывают средний расход транспортирующей среды и среднюю скорость ее течения по трубопроводу на обрабатываемом участке.

Измерено: ΔP 2,2 м, q 25 л/с.

Из условий неразрывности потока:

Далее рассчитывают коэффициент сопротивления по длине трубопровода:

число Рейнольдса:

и по графику λ =f(Re) определяется К_э
К_э 0,67 мм.

После выполнения предварительных работ по очистке трубопровода участок трубопровода 1 перекрытием задвижек 2 и 3 отсекают от трубопровода, но оставляют заполненным транспортирующей средой; поскольку этот участок трубопровода не является герметичным, давление в нем падает.

После отключения участка открывают задвижки 7, 8 и 3. Через рукава 10 и 12 насосными установками 16 и 17 через вводы 4 и 5 в трубопровод заканчивают составы функционального назначения в рассчитанных количествах, зависящих от диаметра и длины участков между вводом 4 и выводом 6 и вводом 5 и выводом 6, а также от выбранной толщины слоя нанесения.

Указанные составы функционального назначения разделены многократно расширяющимся компаундом, представляющим собой модифицированный полиакриламид с молекулярной массой 3•10⁶, со степенью набухания в жидкой среде в 300 раз.

После того, как из емкости 18 и 19 составы закачаны в трубопровод, емкости заполняют транспортирующей средой (водой). Затем обе насосные установки одновременно включают в работу, закачивая в обрабатываемый участок через вводы 4 и 5 транспортирующую среду, которая перемещает составы в виде сплошных цилиндров 20 навстречу друг другу. При этом между цилиндрами создается противодавление, величина которого контролируется по манометру 15 и регулируется задвижкой 8, способствуя созданию заданного турбулентного режима течения и сохранения формы сплошного цилиндра у составов функционального назначения.

По мере сближения цилиндров 20 транспортирующая среда выдавливается из обрабатываемого участка и по выводу 6, и рукаву 11 отводится в сборную емкость 21, куда затем при промывке трубопровода, поступают также остатки состава функционального назначения.

По окончании работ по обработке внутренней поверхности трубопровода производит его опрессовку, в результате которое констатируют его герметичность и увеличение пропускной способности на 30% (от первоначальной до обработки).

Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1. Проводят профилактическую обработку (нанесение покрытия) внутренней поверхности трубопровода сети горячего водоснабжения. Внутреннюю поверхность обрабатываемого трубопровода предварительно очищают от продуктов коррозии. Используют покрывающий состав, аналогичный описанному в примере 1. В качестве транспортирующего агента используют воздух, при этом технологические вводы 4 и 5 дооборудуются компрессорами. Нагнетательные патрубки каждого компрессора оборудуются средством контроля скорости (анемометры) или расхода (ротаметры) газа.

Результаты испытания обработанного трубопровода показали увеличение его пропускной способности на 50% за счет снижения шероховатости внутренней поверхности.

Использование: изобретение относится к способам нанесения жидкостей или других текучих веществ на поверхности и может быть использовано для ремонта, восстановления и профилактики трубопроводов бытового водоснабжения, канализации, теплосети, химпроводов, нефте- и газопроводов, емкостей для хранения сжиженных газов и жидкостей и других. Сущность изобретения: составы функционального назначения вводят в виде суспензий с тиксотропными добавками. Перед подачей каждого последующего состава функционального назначения дополнительно подают полимерный компаунд со степенью набухания в жидкой среде в 100-300 раз для разделения составов функционального назначения между собой. Перемещение вдоль обрабатываемой поверхности осуществляют двумя объемами с двух сторон навстречу друг другу к зоне вывода остатков с регулируемым сопротивлением, обеспечивающим турбулентный режим течения объемов. В качестве полимерного компаунда используют модифицированный полиакриламид с молекулярной массой 2•10⁶-5•10⁶, полученный пространственной полимеризацией акриламида. В качестве транспортирующего агента используют воду или воздух. В качестве тиксотропной добавки используют порошкообразный водорастворимый полиэлектролит - гидролизованный полиакрилонитрил, модифицированный смесью натуральных солей полиметиленнафталинсульфокислот, сульфата натрия и натриевой соли лигносульфоновой кислоты или модифицированную солями алюминия карбоксиметилцеллюлозу. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ комплексной обработки внутренней поверхности трубопроводов и цилиндрических резервуаров, заключающийся в том, что в полость обрабатываемого изделия последовательно вводят составы функционального назначения, выбранные из герметизирующего, защитно-ингибирующего, покрывающего состава или их сочетания, перемещают их посредством транспортирующего агента с последующим выводом остатков через зону вывода, отличающийся тем, что составы функционального назначения вводят в виде суспензий с тиксотропными добавками, перед подачей каждого последующего состава функционального назначения дополнительно подают полимерный компаунд со степенью набухания в жидкой среде в 100 300 раз для разделения составов функционального назначения между собой, при этом перемещение вдоль обрабатываемой поверхности осуществляют двумя объемами с двух сторон навстречу друг другу к зоне вывода остатков с регулируемым сопротивлением, обеспечивающим турбулентный режим течения объемов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерного компаунда используют модифицированный полиакриламид с мол. м. (2 5)•10⁶, полученный пространственной полимеризацией акриламида. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве транспортирующего агента используют воду или воздух. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что в качестве тиксотропной добавки используют порошкообразный водорастворимый полиэлектролит - гидролизованный полиакрилонитрил, модифицированный смесью натуральных солей полиметиленнафталинсульфокислот, сульфата натрия и натриевой соли лигносульфоновой кислоты, или модифицированную солями алюминия карбоксиметилцеллюлозу.