СПОСОБ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F16L55/165 

Изобретение относится к способу прокладки трубопроводов для текучей среды высокого давления, в особенности газопроводов, в системе уже существующих прежних трубопроводов.

Трубопроводы для текучей среды высокого давления в виде газопроводов пронизывают всю страну и связаны друг с другом во многих пунктах подобно координатной сетке. Отдельные газопроводы между местами соединений или ответвлений имеют на отдельных участках различные степени номинального давления, так что между отдельными трубопроводами с различными степенями номинального давления должны встраиваются редукционные клапаны или компрессорные ступени. Естественно, это увеличивает стоимость данных систем трубопроводов и ограничивает пропускную способность из-за участков трубопроводов с низким номинальным давлением. Реконструкция трубопроводов с различными степенями номинального давления с переходом на унифицированную более высокую ступень требует относительно высоких затрат, к тому же участки трубопровода со слишком низким номинальным давлением требуют прокладки заново.

Для ремонта газопроводов известен так называемый способ вторичной облицовки тканым рукавом, описанный, например, в патентном документе ФРГ 4403370. В этом способе тканый рукав, или так называемый инлайнер, снабженный пропитанным смолой внутренним слоем, выворачивают наизнанку и вводят в реконструируемый трубопровод таким образом, что покрытие образует наружный слой рукава. Под воздействием подаваемого давления пропитанный смолой наружный слой приклеивается к внутренней поверхности прежнего трубопровода для текучей среды. Таким путем производят реконструкцию требующих восстановления газопроводов определенной степени номинального давления, после чего данный трубопровод имеет прежнее или более низкое номинальное давление.

В патенте США 5205886 описана возможность реконструкции трубопровода способом вторичной облицовки, заключающимся во введении тканого рукава (инлайнера) в существующий трубопровод. Этот способ является аналогом, наиболее близким к заявленному способу по совокупности существенных признаков. Инлайнер состоит из нескольких слоев, причем наружный слой выполнен из прочной на растяжение и разрыв ткани, предназначенной для предохранения внутренних слоев от повреждения при протягивании через изгибы трубопровода. Все слои инлайнера обладают эластичностью и упругостью, так что введенный инлайнер способен расширяться под действием текучей среды и прижиматься к внутренней стенке трубопровода. В соответствии с известным способом инлайнер протягивают через трубопровод с помощью каната, затем заполняют текучей средой под давлением и нагревают для отверждения клея, нанесенного на соприкасающиеся поверхности слоев. В результате внутри существующего трубопровода сформирована по существу единая жесткая труба. В одном из вариантов данного способа внешнюю поверхность наружного слоя также покрывают клеем для сцепления сформированной трубы с внутренней поверхностью трубопровода. В связи с эластичностью всех слоев инлайнера стабильность давления определяется в основном прежним трубопроводом.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании более простого и экономичного способа прокладки трубопроводов для текучей среды высокого давления.

Решение поставленной задачи обеспечивается прокладкой трубопровода для текучей среды высокого давления с определенной степенью номинального давления в уже проложенном, старом трубопроводе для текучей среды с прежней степенью номинального давления посредством введения в этот уже проложенный трубопровод для текучей среды тканого рукава с определенной степенью номинального давления. В отличие от ближайшего аналога вводимый рукав имеет более высокую степень номинального давления по сравнению со степенью номинального давления уже проложенного трубопровода.

Сущность изобретения состоит в том, чтобы использовать сам по себе известный способ ремонта и восстановления трубопроводов посредством вторичной облицовки тканым рукавом также и для повышения степени номинального давления существующих трубопроводов для текучей среды высокого давления. За счет этого могут быть созданы трубопроводы, рассчитанные на более высокие степени номинального давления, без необходимости выкапывания прежних трубопроводов.

Согласно одному из оптимальных примеров осуществления внутренняя и/или наружная поверхность вводимого тканого рукава снабжена покрытием, при этом характер покрытия выбирают с учетом свойств транспортируемых по трубопроводам газов и жидкостей, рабочего давления и т.д. Покрытие, например, может быть выполнено из синтетического материала.

Согласно другому предпочтительному примеру осуществления внешний диаметр вводимого тканого рукава по существу соответствует внутреннему диаметру прежнего трубопровода для текучей среды с тем, чтобы устранить потери объема. При этом важно, что внешний трубопровод для текучей среды не должен воспринимать новую величину номинального давления, а следовательно, не должен быть рассчитан на выполнение защитной функции в данном отношении. Новое более высокое номинальное давление полностью воспринимается прочностью тканого материала рукава. В качестве материала для тканого рукава пригодны любые материалы высокой прочности и низкой растяжимости, в особенности Кевлар или арамидное волокно, обусловливающие высокую степень номинального давления вводимого рукава. Разрушающая деформация тканого рукава из арамидных волокон составляет всего лишь 3%, а рабочее давление 25% от давления, при котором начинается образование трещин, то есть расчетная деформация при рабочем давлении равна 0,75%. Испытания в реальных условиях показывают значение линейной деформации 0,4%, а деформации в радиальном направлении - 5%. Значения реальной деформации могут быть предопределены путем подбора скрутки продольных и поперечных волокон, которые под воздействием давления текучей среды сначала распрямляются, а затем деформируются лишь в крайне незначительной степени.

Согласно еще одному обладающему преимуществами примеру осуществления тканый рукав вводят в прежний трубопровод посредством способа вторичной облицовки. Благодаря этому в соответствии с изобретением для прокладки трубопроводов высокого давления могут использоваться известные операции и устройства, применяемые в данном способе.

Тканый рукав с определенной степенью номинального давления может быть также введен в несколько соединенных друг с другом участков уже проложенного трубопровода для текучей среды, имеющих различные степени номинального давления. Важно, чтобы степень номинального давления тканого рукава была выше, чем по меньшей мере одна из прежних различных степеней номинального давления участков уже проложенного трубопровода.

Другие подробности, особенности и преимущества изобретения будут ясны из нижеследующего описания предпочтительных примеров осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 схематично изображает сеть газопроводов, содержащую различные участки трубопроводов, имеющие различные степени номинального давления,
фиг.2 схематично изображает соединенные между собой прежние трубопроводы для текучей среды с различными прежними степенями номинального давления и введенный тканый рукав более высокой расчетной степени номинального давления,
фиг.3 схематично изображает соединенные между собой прежние трубопроводы для текучей среды с различными степенями номинального давления, различными диаметрами трубопроводов и введенными гибкими рукавами более высоких расчетных степеней номинального давления.

На фиг.1 схематично показана сеть газопроводов высокого давления с различными соединенными между собой газопроводами 2, 4, 6, 8 и 10 высокого давления, каждый из которых состоит из различных участков 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, в общем случае 2-i.

На фиг.2 схематично показан газопровод 8 с отдельными соединенными между собой участками 8-1, 8-2 и 8-3, в которые инлайн-способом введен тканый рукав 12. Отдельные участки 8-1, 8-2 и 8-3 были проложены с расчетом на ряд прежних степеней номинального давления величиной соответственно НД70, НД84 и НД70. За счет введения тканого рукава 12 со степенью номинального давления НД100 трубопровод для текучей среды высокого давления со степенями номинального давления НД70, НД84 и НД70 преобразован в трубопровод высокого давления с единым более высоким номинальным давлением величиной НД100.

Благодаря этому существенно повышается пропускная способность и, кроме того, весь трубопровод 8 может использоваться в качестве буфера давления, то есть как аккумулятор для газа, позволяющий оптимальным образом справляться с пиками расхода газа.

В предпочтительном примере прокладки трубопровода для текучей среды высокого давления используется рукав, в основе которого лежит бесшовный тканый материал из арамидного волокна, впрессованный в пластик с улучшенными рабочими характеристиками. Такой рукав сочетает гибкость и низкую плотность тканого облицовочного рукава с высокой прочностью и износостойкостью, свойственной трубе из высококачественной стали марки S355J2G3, обладая следующими техническими характеристиками:
Диаметр - 20-38 см
Линейная плотность - 2,5-8 кг/м (в зависимости от диаметра)
Внутреннее давление разрыва - >100 кг/см²
Прочность на разрыв - Не менее 550 МПа
Прочность на истирание (в соответствии с ISO 4649) - 10-40
К месту прокладки трубопровода рукав транспортируется намотанным на барабан длиной до 1800 м, а его введение в существующий трубопровод в предпочтительном варианте осуществляется с использованием операций известного способа вторичной облицовки, например, протягиванием рукава лебедкой через трубопровод с помощью стального каната со скоростью до 400 м в час. Особенностью заявленного способа прокладки трубопровода является отсутствие необходимости в приклеивании внешней поверхности рукава к уже проложенному трубопроводу, что соответственно устраняет затраты, связанные с подготовкой внутренней поверхности реставрируемого трубопровода, например очистку высоким давлением или струей песка.

Практическая реализация заявленного способа была осуществлена заявителем, компанией РЭДЛИНГЕР МАШИНЕН УНД АНЛАГЕНБАУ, в ноябре 2001 года вблизи города Виттенберг, Германия. Описанный выше рукав диаметром 38 см протягивали через существующий участок газопровода высокого давления длиной 270 м при использовании лебедки со стальным канатом. Испытания проложенного трубопровода осуществлялись согласно стандартам DVGW G 469 С 3.2 Германии при заполнении сжатым воздухом под давлением 28 кг/см². В соответствии с этими стандартами допустимым является понижение давления в трубопроводе на 0,00098 кг/см² в час. После испытания под указанным давлением в течение суток проведенные измерения не выявили никакого падения давления, и проложенный трубопровод был заполнен природным газом под давлением 25 кг/см². В настоящее время трубопровод остается в заполненном состоянии, и заявителем ведутся периодические измерения текущего давления.

На фиг.3 схематично представлен трубопровод 2 системы по фиг.1, содержащий между точками ответвлений 14-1, 14-2 и 14-3 участки 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 трубопровода различных диаметров и с различными прежними степенями номинального давления. В этом случае способ по изобретению также позволяет создать трубопровод с единым номинальным давлением величиной, например, 100. Из-за наличия ответвлений 12-i здесь необходимо только ввести различные тканые рукава 12-1, 12-2, 12-3 и 12-4 различных номинальных диаметров. Однако, в принципе, возможно было бы в прежний трубопровод определенного диаметра ввести тканый рукав меньшего диаметра, однако предпочтительно подбирать новый вводимый тканый рукав 12 таким образом, чтобы его внешний диаметр приближался к внутреннему диаметру прежнего трубопровода, с тем чтобы не создавать мертвого объема.

Изобретение относится к строительству и используется при ремонте и реконструкции действующих трубопроводов, транспортирующих текучую среду высокого давления. В имеющийся трубопровод посредством способа вторичной облицовки вводят тканый рукав, рассчитанный на более высокое номинальное давление. Даны рекомендации по выбору материалов рукава. Обеспечивает транспортирование действующим трубопроводом текучей среды с более высоким номинальным давлением. 5 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Способ прокладки трубопроводов для текучей среды высокого давления с определенной степенью номинального давления в уже проложенном, старом трубопроводе для текучей среды с прежней степенью номинального давления посредством введения в этот уже проложенный трубопровод для текучей среды тканого рукава с определенной степенью номинального давления, отличающийся тем, что указанная определенная степень номинального давления тканого рукава выше, чем прежняя степень номинального давления уже проложенного трубопровода для текучей среды. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тканый рукав снабжен покрытием внутри и/или снаружи. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что покрытие выполнено из синтетического материала. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что внешний диаметр тканого рукава по существу соответствует внутреннему диаметру уже проложенного трубопровода для текучей среды. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что тканый рукав с определенной степенью номинального давления вводят в уже проложенный трубопровод для текучей среды посредством способа вторичной облицовки тканым рукавом. 6. Способ прокладки трубопроводов для текучей среды высокого давления по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что тканый рукав с определенной степенью номинального давления вводят в несколько соединенных друг с другом участков уже проложенного трубопровода для текучей среды, имеющих различные степени номинального давления, при этом степень номинального давления тканого рукава выше, чем по меньшей мере одна из прежних различных степеней номинального давления участков уже проложенного трубопровода для текучей среды.