ПОКРЫТИЕ ДЛЯ РЕМОНТА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДА, СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО НАНЕСЕНИЯ ЭТОГО ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2001 года по МПК F16L55/18 F16L58/04 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при ремонте всех видов трубопроводов в городском хозяйстве, промышленности и других областях, например для ремонта труб и коллекторов в канализации, системах технического и питьевого водоснабжения и пр.

Известен способ покрытия внутренней поверхности трубопровода, в котором описано ремонтное покрытие в виде рукава из слоев стеклоармирующих материалов, пропитанных термореактивным связующим и помещенных в защитный внутренний и внешний рукава на базе термопластичных пленок, причем удлинение внешней пленки составляет 0,5-15,0%. Такой слоистый рукав размещается в полости ремонтируемого участка трубопровода и под действием газообразного теплоносителя прижимается к внутренней поверхности трубы и отверждается до стадии неплавного и нерастворимого состояния (см. патент РФ N 2037734, МКИ F 16 L 58/10, 1995 г.).

Недостатком данного изобретения является невысокое качество покрытия. Поскольку удлинение материала внешней пленки незначительно (15%), то он не в состоянии заполнить полости травм в теле трубы и грунтовые воды имеют возможность проникать в зазоры между ремонтным покрытием и собственным телом трубы, а перемещаемая по трубопроводу среда тем же путем проникать в грунт, нарушая при этом экологическую обстановку в зоне трубопровода.

Известен способ покрытия внутренней поверхности трубопровода, в котором в качестве покрытия описана трехслойная структура, содержащая две коаксиально расположенные трубчатые оболочки из полимерной пленки, одна из которых - внешняя, предназначена для прилегания к внутренней поверхности трубопровода, другая - внутренняя, отделена от нее коаксиальным армирующим материалом, пропитанным термореактивным связующим, содержащим инициирующую систему в виде перекиси органических соединений в количестве 2-4% от массы связующего (см. патент РФ N 2087791, МКИ F 16 L 58/02, 1997 г.).

В известном техническом решении задача повышения качества покрытия решается за счет усиления адгезии между армирующим материалом, связующим и пленочным материалом путем образования химических связей между ними в процессе отверждения связующего.

Недостатком данного изобретения является отсутствие адгезии между наружной трубчатой оболочкой из полимерной пленки и внутренней поверхностью ремонтируемого трубопровода.

Наиболее близким к настоящему изобретению является покрытие для ремонта внутренней поверхности трубопровода в виде трубчатого вкладыша слоистой структуры, пропитанной термореактивным связующим, содержащим перекисный инициатор (см. патент РФ N 2039654, В 29 С 63/34, 1994 г. - прототип).

В известном техническом решении задача повышения качества покрытия решается за счет обеспечения прочной адгезионной связи между внутренней (внешней) оболочкой и армирующим слоем, пропитанным связующим, путем введения в материал оболочек химически активных компонентов, которые образуют поперечные химические связи в процессе термообработки связующего, содержащего в качестве инициирующей системы перекись неорганических соединений в количестве 0,5-3,0 мас.% по отношению к массе связующего.

Однако данное техническое решение также не позволяет осуществить надежную адгезию между наружной пленочной оболочкой трубчатого вкладыша и внутренней поверхностью трубопровода и обеспечить надежную герметизацию зоны травмы.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества покрытия трубопровода путем достижения адгезии между наружной поверхностью вкладыша и внутренней поверхностью ремонтируемого трубопровода.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном покрытии для ремонта внутренней поверхности трубопровода в виде трубчатого вкладыша слоистой структуры, пропитанной термореактивным связующим, содержащим перекисный инициатор, согласно предлагаемому изобретению, вкладыш состоит, по крайней мере, из двух армирующих слоев типа сэндвича, при этом один из них, внутренний, пропитан связующим с отвердителем перекисного типа, а другой, наружный, пропитан жидким уретановым эластомером с отвердителем аминного типа.

Предпочтительно, чтобы в качестве отвердителя перекисного типа была использована перекись третбутилпербензоата.

Предпочтительно, чтобы в качестве отвердителя аминного типа был использован хлорированный ароматический амин.

Известен способ локального ремонта внутренней поверхности трубопровода, заключающийся в том, что вне трубопровода вокруг цилиндрического надуваемого мешка, играющего роль эластичного пуансона, размещают вкладыш (гибкий рукав), состоящий из "силового" слоя в виде предварительно пропитанного полиэфирным связующим ламината на основе стекловолокна в виде ткани или мата, поверх "силового" слоя размещают слой из полиэтиленового листа, а внутри "силового" слоя слой металлической фольги. Вкладыш с пуансоном вводят внутрь трубопровода, давлением теплоносителя последний раздувают, прижимая вкладыш к внутренней поверхности трубопровода, затем проводят отверждение связующего (см. патент Великобритания N 2136912, МКИ F 16 L 55/18, 1984 г.).

Основным недостатком известного способа является наличие в слоистой структуре вкладыша внешней пленочной оболочки в виде полиэтиленового листа, препятствующей адгезии вкладыша к внутренней поверхности ремонтируемого участка трубопровода, что, следовательно, также не исключает возможности проникновения жидкой среды из трубопровода в грунт и обратно. При этом роль пленочной оболочки состоит лишь в том, чтобы воспрепятствовать выпучиванию покрытия в зону травмы и, по мере возможности, способствовать получению геометрически правильного санирующего покрытия без изгибов и складок.

Также известен способ покрытия внутренней поверхности трубопровода, заключающийся в том, что собранную вне трубопровода трехслойную структуру, состоящую из внутренней и внешней пленочных оболочек, между которыми размещен армирующий материал, пропитанный связующим, содержащим перекиси органических соединений, размещают в трубопроводе и отверждают под давлением теплоносителя в три этапа (см. патент РФ N 2087791, МКИ F 16 L 58/02, 1997 г.).

Повышение качества покрытия в известном способе решается за счет улучшения адгезии между слоями самого покрытия. Но опять не решена проблема адгезии наружного слоя покрытия к внутренней поверхности трубопровода.

Наиболее близким настоящему изобретению является способ для локального нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, заключающийся в том, что вне трубопровода коаксиально размещают внутренний и внешний армирующие слои покрытия типа сэндвича, предварительно пропитанные термореактивным связующим; полученный трубчатый вкладыш слоистой структуры вводят внутрь трубопровода, давлением теплоносителя вкладыш прижимают к внутренней поверхности трубопровода и проводят отверждение связующего в два этапа (см. патент РФ N 2039654, МКИ В 29 С 63/34, 1994 г. - прототип).

Недостатком данного способа является также недостаточное качество покрытия из-за отсутствия его адгезии к внутренней стенке травмированной трубы.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе для локального нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, заключающемся в том, что вне трубопровода коаксиально размещают внутренний и внешний армирующие слои покрытия типа сэндвича, предварительно пропитанные термореактивным связующим, полученный трубчатый вкладыш слоистой структуры вводят внутрь трубопровода, давлением теплоносителя вкладыш прижимают к внутренней поверхности трубопровода и проводят отверждение связующего в два этапа, согласно предлагаемому изобретению, внутренний армирующий слой покрытия пропитывают связующим с отвердителем перекисного типа, а наружный слой - жидким уретановым эластомером с отвердителем аминного типа, при этом на первом этапе отверждение осуществляют при температуре 90-100^oC и давлении теплоносителя 0,01-0,02 МПа, а на втором этапе - при температуре 100-120^oC и давлении теплоносителя 0,02-0,03 МПа.

Известно устройство для локального нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, состоящее из продолговатой "ползушки" с полым центральным участком, окружающим облицовочный вкладыш. Последний образован продолговатой надувной оболочкой, взаимодействующей с открытом концом ползушки, которая расширяется при выворачивании вкладыша из открытого конца ползушки под действием давления среды (см. патент PCT 96/06300, МКИ F 16 L 55/162, 1996 г.).

Известное устройство достаточно сложно в реализации и бесперспективно для обеспечения качественной адгезии вкладыша к трубе, поскольку для этого нужна тщательная очистка внутренней поверхности трубопровода, что само по себе является самостоятельной технической задачей.

Кроме того, предполагается использование эпоксидных связующих для пропитки слоев вкладыша, что резко снижает экономичность использования устройства и способа нанесения покрытия в целом.

Наиболее близким к настоящему изобретению является устройство для локального нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, содержащее заключенные в общий защитный чехол надувную оболочку, снабженную концевыми заглушками, и размещенное поверх надувной оболочки покрытие в виде трубчатого вкладыша слоистой структуры, пропитанной термореактивным связующим (см. патент PCT 93/16320, МКИ F 16 L 55/162, 1993 г. - прототип).

Недостатком известного устройства является, прежде всего, вероятная возможность травмирования ремонтного покрытия при его перемещении в зону ремонта на участках поверхности, не защищенных чехлом. Это обстоятельство не позволяет осуществить качественную адгезию покрытия к телу ремонтируемой трубы.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества локального покрытия внутренней поверхности трубопровода в зоне травмы за счет обеспечения адгезии наружной поверхности слоистого вкладыша к телу трубы.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве для локального нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, содержащем заключенные в общий защитный чехол надувную оболочку, снабженную концевыми заглушками, и размещенное поверх надувной оболочки покрытие в виде трубчатого вкладыша слоистой структуры, пропитанной термореактивным связующим, содержащим перекисный инициатор, согласно предлагаемому изобретению, один из концов защитного чехла снабжен заглушкой с двухсторонней скобой, а концевые заглушки надувной оболочки имеют с наружной стороны по скобе, при этом внутри чехла скоба последнего соединена с противостоящей ей скобой заглушки надувной оболочки коротким и длинным гибкими тяговыми элементами разной прочности.

Технический результат от реализации изобретения достигается за счет того, что структура и состав армирующих слоев покрытия обеспечивают достаточную прочность и долговечность покрытия и его надежное герметичное соединение с поверхностью ремонтируемого трубопровода. Использование связующего с отвердителем перекисного типа в одном слое сэндвича и жидкого уретанового эластомера с отвердителем аминного типа (например Диаметом X) в другом его слое при отверждении покрытия в два этапа приводит к вспениванию внешнего слоя и адгезии за счет образующейся пены всего покрытия к внутренней поверхности трубы. При этом поверхность трубы может быть неочищенной и влажной, что имеет место в реальных случаях ремонта. Заявляемое устройство позволяет доставить покрытие в нужное место трубопровода без его повреждения.

Заявляемое изобретение представлено на чертежах.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства, протягиваемого в трубе к месту проведения ремонта; на фиг. 2 - удаление защитного чехла с устройства, установленного в зоне дефекта трубы; на фиг. 3 - формование защитного покрытия; на фиг. 4 - удаление устройства из трубопровода; на фиг. 5 - соединение защитного чехла с надувной оболочкой; на фиг. 6 - структура отформованного ремонтного покрытия.

Устройство состоит из заготовки ремонтного покрытия - трубчатого вкладыша 1, надувной оболочки 2 с заглушкой 3, скобами 4, 5, защитного чехла 6 с двухсторонней скобой 7, тяг 8, 9, тросов 10, 11, шланга для подачи теплоносителя 12. Структура отформованного покрытия состоит из слоев 14, 15, 16.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно, вне трубопровода, изготавливается многослойная заготовка ремонтного покрытия 1 в виде трубчатого вкладыша, внешний размер которого соответствует внутреннему диаметру трубопровода 13. Заготовка располагается на надувной оболочке 2, имеющей с одного конца заглушку 3 со скобой 5 и шланг 12 для подачи теплоносителя, а с другой - заглушку со скобой 4.

На надувную оболочку с ремонтным покрытием надевается защитный чехол 6, имеющий двухстороннюю скобу 7. Через один из концов двухсторонней скобы 7 с помощью длинной 9 и короткой 8 гибких тяг чехол 6 связывается с надувной оболочкой 2, имеющей скобу 4. К другому концу двухсторонней скобы 7 привязывается трос 10, соединенный с лебедкой N 1 (на чертеже не показана). Трос 11, соединенный с лебедкой N 2 (на чертеже не показана), привязывается к скобе 5.

Через смотровой колодец собранное устройство при помощи лебедки N 1 посредством троса 10 протягивается в ремонтируемый трубопровод 13 до места его повреждения. При этом тянущее усилие от лебедки N 1 через трос 10 передается не только на защитный чехол 6, но и через короткую тягу 8 на надувную оболочку 2 с находящейся на ней заготовкой ремонтного покрытия 1.

После размещения устройства в месте проведения ремонта производится стопорение лебедки N 2, при этом тянущее усилие от лебедки N 1 разрывает короткую гибкую тягу 8 и стягивает защитный чехол 6 с надувной оболочки 2 на длину гибкой тяги 9. Затем внутрь надувной оболочки 2 по шлангу 12 через заглушку 3 под давлением подается теплоноситель (пар, горячая вода), который, раздувая оболочку, плотно прижимает заготовку ремонтного покрытия 1 к внутренней стенке ремонтируемого трубопровода 13 в месте его повреждения.

После окончания процесса формования ремонтного покрытия 1 устройство извлекается из трубопровода 13.

Примеры осуществления изобретений.

Пример 1.

Вне трубопровода изготовляли ремонтное покрытие в виде трубчатого вкладыша слоистой структуры: первый, внутренний, слой состоял из двух слоев лавсанита синтетического войлока, пропитанных полиэфирной смолой марки ПН-19 с двумя типами перекисных систем: перекиси бензоила и перекиси третбутилпербензоата. Поверх этих слоев располагали один слой стеклоткани на основе стекложгутов (марки ТР-0,7), пропитанный жидким уретановым эластомером марки СКУ-ПФЛ-100, отвердителем - хлорированным ароматическим амином Диамета X.

Полученный трубчатый вкладыш (ремонтная заготовка) размещался на надувной оболочке описанного выше устройства, с помощью которого он доставлялся в зону локального повреждения трубопровода. Затем внутрь надувной оболочки подавался пар под давлением для отверждения связующего в два этапа: на первом этапе отверждение осуществляли при давлении теплоносителя 0,01 МПа и температуре 90^oC, на втором этапе - при давлении теплоносителя 0,02 МПа и температуре 100^oC. При этом происходило последовательное отверждение матричного состава "силового" (первого) слоя покрытия и вспенивание (с поглощением влаги) уретановой составляющей внешнего слоя трубчатого вкладыша. В результате образовался пенополиуретан, надежно адгезированный с "силовым слоем", с одной стороны, и с поверхностью ремонтируемого трубопровода, с другой стороны.

Пример 2.

Осуществляли аналогично примеру 1, но трубчатый вкладыш имел другую слоистую структуру - трехслойную. При этом первый слой (внутренний) состоял из трех слоев синтетического войлока, пропитанный полиэфирной смолой ПН-1, с перекисным инициатором (перекись бензоила) и отвердителем (перекись третбутилпербензоата). Поверх этого слоя располагали слой стеклоткани сатинового переплетения, пропитанного раствором хлорированного ароматического амина (Диамет X) в толуоле. В качестве третьего наружного слоя "сэндвич" системы был использован синтетический войлок, пропитанный жидким уретановым эластомером марки СКУ-ПФЛ-100.

На первом этапе отверждение связующего осуществляли при давлении теплоносителя 0,015 МПа и температуре 95^oC, на втором этапе - при давлении теплоносителя 0,025 МПа и температуре 110^oC.

Пример 3.

Осуществляли аналогично примеру 1, но трубчатый вкладыш имел следующую слоистую структуру: первый, внутренний слой, состоял из одного слоя лавсанита, второй, наружный слой - из слоя холста прошивного стеклянного марки ХПС.

На первом этапе отверждение связующего осуществляли при давлении теплоносителя 0,02 МПа и температуре 100^oC, на втором этапе - при давлении теплоносителя 0,03 МПа и температуре 120^oC.

Технический результат выражается в улучшении качества покрытия внутренней поверхности трубопровода за счет достижения адгезии (химической сшивки) верхнего слоя трубчатого вкладыша как с внутренним "силовым" слоем покрытия, так и с внутренней поверхностью ремонтируемого трубопровода. Полученный в результате отверждения связующего пенополиуретан надежно блокирует дефекты трубопровода и не дает возможности проникновения жидкости как вовнутрь трубы, так и наружу.

Изобретения относятся к строительству и могут быть использованы при ремонте всех видов трубопроводов в городском хозяйстве, промышленности и других областях, например, для ремонта труб и коллекторов в канализации, системах технологического и питьевого водоснабжения и пр. Трубчатый вкладыш слоистой структуры пропитывают термореактивным связующим, содержащим перекисный инициатор. Вкладыш состоит, по крайней мере, из двух армирующих слоев типа сэндвича, при этом один из них, внутренний, пропитан связующим с отвердителем перекисного типа, а другой, наружный, пропитан жидким уретановым эластомером с отвердителем аминного типа. Вне трубопровода коаксиально размещают внутренний и внешний армирующие слои покрытия типа сэндвича, предварительно пропитанные термореактивным связующим, полученный трубчатый вкладыш слоистой структуры вводят внутрь трубопровода, давлением теплоносителя вкладыш прижимают к внутренней поверхности трубопровода и проводят отверждение связующего в два этапа. На первом этапе отверждение осуществляют при температуре 90-100°С и давлении теплоносителя 0,01-0,02 МПа, а на втором этапе - при температуре 100-120°С и давлении теплоносителя 0,02-0,03 МПа. Устройство содержит заключенную в общий защитный чехол надувную оболочку, снабженную концевыми заглушками, и размещенное поверх надувной оболочки покрытие в виде трубчатого вкладыша слоистой структуры, пропитанной термореактивным связующим. Один из концов защитного чехла снабжен заглушкой с двухсторонней скобой, а концевые заглушки надувной оболочки имеют с наружной стороны по скобе, при этом внутри чехла скоба последнего соединена с противостоящей ей скобой заглушки надувной оболочки коротким и длинным гибкими тяговыми элементами разной прочности. Повышают качество покрытия трубопровода за счет адгезии между наружной поверхностью трубчатого вкладыша и внутренней поверхностью ремонтируемого трубопровода. 3 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Покрытие для ремонта внутренней поверхности трубопровода в виде трубчатого вкладыша слоистой структуры, пропитанной термореактивным связующим, содержащим перекисный инициатор, отличающееся тем, что вкладыш состоит, по крайней мере, из двух армирующих слоев типа сэндвича, при этом один из них, внутренний, пропитан связующим с отвердителем перекисного типа, а другой, наружный, пропитан жидким уретановым эластомером с отвердителем аминного типа. 2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что в качестве отвердителя перекисного типа оно содержит перекись третбутилпербензоата. 3. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что в качестве отвердителя аминного типа оно содержит хлорированный ароматический амин. 4. Способ для локального нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, заключающийся в том, что вне трубопровода коаксиально размещают внутренний и внешний армирующие слои покрытия типа сэндвича, предварительно пропитанные термореактивным связующим, полученный трубчатый вкладыш слоистой структуры вводят внутрь трубопровода, давлением теплоносителя вкладыш прижимают к внутренней поверхности трубопровода и проводят отверждение связующего в два этапа, отличающийся тем, что внутренний армирующий слой покрытия пропитывают связующим с отвердителем перекисного типа, а наружный слой - жидким уретановым эластомером с отвердителем аминного типа, при этом на первом этапе отверждение осуществляют при температуре 90-100^oC и давлении теплоносителя 0,01-0,02 МПа, а на втором этапе - при температуре 100-120^oC и давлении теплоносителя 0,02-0,03 МПа. 5. Устройство для локального нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, содержащее заключенные в общий защитный чехол надувную оболочку, снабженную концевыми заглушками, и размещенное поверх надувной оболочки покрытие в виде трубчатого вкладыша слоистой структуры, пропитанной термореактивным связующим, содержащим перекисный инициатор, отличающееся тем, что один из концов защитного чехла снабжен заглушкой с двухсторонней скобой, а концевые заглушки надувной оболочки имеют с наружной стороны по скобе, при этом внутри чехла скоба последнего соединена с противостоящей ей скобой заглушки надувной оболочки коротким и длинным гибкими тяговыми элементами разной прочности.