ПРОТИВОУДАРНОЕ ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗЛИЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО, ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2001 года по МПК F16L57/00 

Изобретение относится к строительству и может найти применение при прокладке магистральных трубопроводов.

Известны противоударные защитные устройства для защиты различных поверхностей, преимущественно, трубопровода.

Одно из них выполнено в виде бетонного кольца, надетого на трубу или отлитого на ней (см. Н.П. Васильев "Балластировка и закрепление трубопроводов", Недра, Москва, 1984, с. 96, р. 23). Однако надежно обеспечивая защиту металла и изоляции трубопровода от ударов камней и смерзшегося грунта, поступающего в траншею при ее засыпке, кольцо трудоемко в изготовлении и монтаже, его невозможно смонтировать на уложенном трубопроводе.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению, служащим его прототипом, является противоударное защитное устройство различных поверхностей, преимущественно, трубопровода, содержащее полый незамкнутый цилиндр с внешней твердой после спецобработки поверхностью, образованный гибким полотнищем из синтетического материала (патент США N 4413656, кл. F 16 L 57/00, 1982).

Недостатком известного технического решения, характеризующегося внешней ударной прочностью, является сложность изготовления, поскольку материалом полотнища служит полимерная композиция, а твердость внешней поверхности устройства достигается его термообработкой.

Решаемой задачей изобретения является исключение термообработки устройства в трассовых условиях при сохранении его гибкости как для возможности доставки устройств к трубопроводу в плосколистовом состоянии, так и при обжатии последнего устройствами по периметру.

Для решения указанной задачи в противоударном защитном устройстве различных поверхностей, преимущественно, для трубопровода, содержащем полый незамкнутый цилиндр с внешней твердой после спецобработки поверхностью, образованный гибким полотнищем из синтетического материала, это полотнище выполнено из листового материала на основе преимущественно волокон группы полиэфиров, полиамидов или полиолефинов, толщиной преимущественно 9±3 мм, при этом внешняя зона полотнища наполнена самоотверждающейся композицией на основе карбамидно(меламино) формальдегидной смолы, отвердителя и пластификатора с общим расходом преимущественно 5±1,5 кг/м², а зона заполнения полотнища композицией составляет три четверти его толщины. Кроме того, полотнище может быть выполнено многослойным, при этом его внутренние слои к внешнему слою этой композицией подклеены. Также слои выполнены равнотолщинными.

Поскольку отличительные признаки предложения не присутствуют в указанных и других известных нам источниках информации, предложение, по нашему мнению, не известно из уровня техники и технологии и поэтому ново.

Противоударное защитное устройство различных поверхностей, преимущественно, трубопровода, содержит полый незамкнутый цилиндр с внешней твердой после спецобработки поверхностью, образованный гибким полотнищем из синтетического материала. Полотнище выполнено из листового волокнистого нетканого материала на основе преимущественно волокон из группы полиэфиров, полиамидов или полиолефинов (НСМ), толщиной преимущественно 9±3 мм. При этом внешняя зона полотнища наполнена самоотверждающейся композицией на основе карбамидно(меламино)формальдегидной смолы, отвердителя и пластификатора с общим расходом композиции преимущественно 5±1,5 кг/м². При этом зона заполнения полотнища композицией составляет не более трех четвертей его толщины.

Указанные композиция и преимущественный диапазон ее расхода получены нами экспериментально, и именно они обеспечивают наиболее эффективное решение указанной выше задачи изобретения.

В варианте полотнища оно выполнено двух- и многослойным, при этом его слои, противоположные поверхности наполнения самоотверждающейся смолой, к другим слоям подклеены. Также слои выполнены равнотолщинными.

Устройство изготавливают следующим образом в заводских условиях. От рулона НСМ отрезают заготовки, имеющие в одном из направлений длину, примерно равную (с учетом последующей технологической усадки) длине окружности трубопровода, на котором устройство надлежит применить.

В зависимости от ударной вязкости, поверхностной плотности и толщины исходного НСМ применяют следующие технологии.

Если указанные характеристики достаточны (плотность ≅ 600 г/м², толщина ≥ 8 мм, ударная вязкость ≅ 10 Дж) для изготовления защитного устройства из однослойного полотнища НСМ, каждую из заготовок располагают на поддоне и равномерно заполняют сверху указанной композицией из мерной емкости с расходом 5±1,5 кг/м². При подобном расходе, в зависимости от марки и вязкости смолы, а также пористости и смачиваемости НСМ, достигают степени наполнения полотнища на глубину не более трех четвертей его толщины. Заготовки складывают на поддонах в пачки (стопы) и выдерживают до полного отверждения при температуре 15-25^oC.

В случае невозможности образовать защитное устройство достаточной ударной прочности из однослойного исходного НСМ заготовки укладывают друг на друга в 2 или несколько слоев и наполняют сверху смолой необходимой рецептуры (по вязкости и скорости отверждения), с тем же общим расходом композиции, одновременно обеспечивая прижим прикаточным роликом с давлением 2-5 кгс/см² для формирования достаточно прочного клеевого соединения между слоями.

При этом (верхние внешние) слои защитного устройства наполняются полимерным связующим (композицией) полностью с его однородным распределением между волокнами НСМ по площади и толщине полотнища, а нижние (внутренние) слои заполняются связующим на такую глубину, чтобы композиция проникала не глубже 3/4 от общей толщины полотнища. Затем заготовки укладывают друг на друга.

Изготовленные конструкции противоударных устройств укладывают в пачки (стопы) на поддонах и выдерживают до полного отверждения смолы.

Композиция смолы для наполнения и клеевого соединения листов НСМ включает (мас.ч.): продукт поликонденсации карбамида(меламина) с формальдегидом (с массовой долей сухого остатка 65-68%) 100; разбавитель 0-15; пластификатор 0 -30; отвердитель 0,2-1,0.

Композицию смолы готовят предварительно в смесителе с мешалкой, последовательно вводя компоненты из мерных емкостей в перечисленном порядке; состав композиции в указанных пределах корректируют в зависимости от марки смолы, величины требуемой вязкости (50-65 с по визкометру BЗ-246 с диаметром сопла 4 мм), скорости отверждения смолы (до нескольких суток) и необходимых (проектируемых) значений физико-механических показателей конструкции.

Таким образом, изготовленное противоударное защитное устройство представляет собой однородную конструкцию из зон различного назначения:
- наружной зоны, полностью пропитанной отвержденной смолой и поэтому имеющей твердую поверхность с высокой ударной прочностью,
- внутренней зоны, фактически не пропитанной смолой и поэтому благоприятной для взаимодействия со слоем наружной изоляции трубопровода.

Указанная конструкция обладает необходимыми прочностными и деформативными характеристиками, в том числе высоким сопротивлением ударным воздействиям (≥ 80 Дж), и сохраняет необходимую гибкость, позволяющую производить обжатие листа (внутренней - эластичной стороной) по защищаемой поверхности.

Изготовленная партия противоударных устройств поставляется для удобства транспортирования в плосколистовом состоянии контейнерным или кассетным способом к трассе строительства.

В трассовых условиях устройствами поочередно укрывается, например, трубопровод на всем протяжении его участка траншейной прокладки, характеризующегося наличием скального или мерзлого грунта. После размещения трубопровода на берме или дне траншеи каждое устройство вручную обжимают по периметру трубы и закрепляют бандажными стяжками или другим способом. При этом благодаря составу композиции и ее расходу 5±1,5 кг/м², затраченному в заводских условиях на отверждение наружной поверхности полотнища, обеспечиваются как достаточная гибкость устройства при обжатии вокруг трубы, так и высокая ударная прочность (≥ 80 Дж) в период засыпки трубопровода скальным или мерзлым грунтом, а также в период эксплуатации (от воздействия скального грунта при продольных и поперечных перемещениях подземного трубопровода).

Высокая ударная прочность внешней твердой зоны и эластичность (исключающая возможность абразивного воздействия на изоляцию) внутренней не наполненной композицией зоны противоударного устройства обеспечивают надежную защиту как изоляционного покрытия трубопровода, так и самого металла трубы.

Описанное противоударное устройство выпускается серийно и показало положительный результат при решении указанной выше задачи.

Таким образом, благодаря выполнению устройства из листового материала на основе промышленно выпускаемого НСМ из волокон группы полиэфиров, полиамидов или полиолефинов толщиной 9±3 мм, а также, благодаря предложенному составу композиции и определенным диапазонам ее расхода для отверждения, обеспечены гибкость устройства и твердость его внешней поверхности при исключении термообработки для обеспечения твердости.

Используется в строительстве при сооружении трубопроводов в скальных или мерзлых грунтах. Устройство размещают на трубопроводе, обжимают по его периметру и закрепляют, например, стяжками. Устройство содержит полый незамкнутый цилиндр с внешней твердой после спецобработки поверхностью, образованный гибким полотнищем из синтетического материала. Полотнище выполнено из листового волокнистого нетканого материала на основе преимущественно волокон группы полиэфиров, полиамидов или полиолефинов. Полотнище имеет толщину преимущественно 9±3 мм. Внешняя зона полотнища наполнена самоотверждающейся композицией на основе карбомидо(меламино)формальдегидной смолы, отвердителя и пластификатора с общим расходом преимущественно 5±1,5 кг/м². При этом зона заполнения полотнища композицией составляет не более трех четвертей его толщины. Расширяет технологические возможности и повышает надежность трубопровода. 2 з.п. ф-лы.

1. Противоударное защитное устройство различных поверхностей преимущественно трубопровода, содержащее полый незамкнутый цилиндр с внешней твердой после спецобработки поверхностью, образованный гибким полотнищем из синтетического материала, отличающееся тем, что полотнище выполнено из листового волокнистого нетканого материала на основе преимущественно волокон группы полиэфиров, полиамидов или полиолефинов, толщиной преимущественно 9 ± 3 мм, при этом внешняя зона полотнища наполнена самоотверждающейся композицией на основе карбомидо(меламино)формальдегидной смолы, отвердителя и пластификатора, с общим расходом преимущественно 5 ± 1,5 кг/м², а зона заполнения полотнища смолой составляет не более трех четвертей толщины полотнища. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полотнище выполнено многослойным, при этом его слои, противоположные поверхности наполнения самоотверждающейся смолой, к другим слоям этой смолой подклеены. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что слои выполнены равнотолщинными.