СПОСОБ РЕМОНТА МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА (МГ)ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, ИМЕЮЩЕГО ДЕФЕКТЫ ИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ (КОНТАКТ ТРУБА-ФУТЛЯР), РАСПОЛОЖЕННОГО ПОД ДОРОЖНЫМ ПОЛОТНОМ И ПЕРЕСЕКАЮЩЕГО ТРАНСПОРТНУЮ МАГИСТРАЛЬ Российский патент 2004 года по МПК F16L1/28 

1.ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области транспорта газа, в частности к эксплуатации магистральных газопроводов (МГ) высокого давления, а именно к способам ремонта МГ, имеющих нарушения изоляционного покрытия (физический контакт труба - футляр), проложенных под дорожным полотном и пересекающим транспортные магистрали.

Целью изобретения является обеспечение эксплуатационных характеристик надежности МГ при одновременном сохранении транспортного движения по дорожному полотну в зоне ремонта и уменьшении материальных и трудовых ресурсов за счет отсутствия необходимости капитального ремонта перехода МГ через дорожное полотно и восстановления последнего.

2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Участки газопроводов, прокладываемых на переходах через железные дороги и автомобильные дороги всех категорий, выполнены, как правило, в защитном футляре (кожухе) из стальных труб, концы которого выведены на расстояние 8-10 м от бровки земляного полотна. Концы защитных футляров имеют уплотнения из диэлектрических материалов, на одном из концов футляра установлена вытяжная свеча для контроля загазованности. Труба МГ перед протаскиванием через футляр изолируется и футеруется по периметру на всей длине деревянными брусками, скрепленными проволокой.

В процессе эксплуатации МГ в силу ряда причин (возникновение значительных продольных усилий при изменении сложно-напряженного состояния труб или деформаций, получивших развитие вследствие нарушения технологии протаскивания трубы МГ через футляр при строительстве, дополнительных нагрузок на трубу и футляр вследствие явлений пучений грунта, воздействие вибрационных нагрузок от движения транспорта на футляр и режимов транспорта газа на трубу МГ и т.д.) возникает касание трубой футляра, что влечет за собой недопустимое нарушение изоляции трубы внутри футляра (контакт труба-футляр). Определение наличия контакта труба-патрон проводится по результатам сравнения измерений электрического потенциала трубы и футляра относительно земли. Наличие контакта труба-футляр ведет к коррозии стенки трубы и, как следствие, к разрушению трубы со всеми вытекающими последствиями. Аналогами предлагаемого изобретения являются, в частности, патенты №1814712 A3, F 16 L 55/18, “Способ ремонта трубопроводов” и №2154228 С2, 7 F 16 L 59/00 “Устройство и способ тепловой и/или акустической изоляции трубопровода”.

Прототипом и аналогом предлагаемого изобретения является способ ремонта переходов МГ через автомобильные и железные дороги, осуществляемый с заменой и без замены трубы в соответствии с “Правилами производства работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов. ВСН 51-1-97”. - М., ИРЦ ГАЗПРОМ, 1997 и “Инструкцией по капитальному ремонту переходов магистральных газопроводов через автомобильные дороги. Дополнение к ВСН 51-1-97”. - М., ИРЦ ГАЗПРОМ, 1999.

Капитальный ремонт перехода МГ через дороги, в т.ч. и имеющего физический контакт труба-футляр, с заменой трубы включает в себя:

разработку котлована с обеих сторон от дороги для вскрытия участка рабочей плети и концов футляра и обеспечения демонтажа, а также обратного монтажа ремонтируемой плети МГ;

отрезание демонтируемого участка рабочей плети от основной нитки МГ, удаление уплотнения на концах футляра и футеровки (обрешетки) из межтрубного пространства;

- извлечение вырезанного участка трубы из футляра и его переизоляцию;

- футеровку плети и испытание на прочность и герметичность;

- опуск, протаскивание отремонтированной плети МГ через футляр, гидравлические испытания перехода и примыкающих участков, приварка к основной нитке МГ, контроль сварных стыков;

- герметизацию межтрубного пространства на концах трубы-футляра, изоляцию стыков труб, засыпку котлована.

При этом капитальный ремонт переходов МГ через дороги ведется, как правило, с остановкой движения по автомагистрали. Однако на практике получил распространение метод планово-предупредительного ремонта переходов МГ через дороги, имеющего физический контакт труба-футляр, без остановки движения по ней, который включает в себя:

- разработку котлована с обеих сторон от дороги и демонтаж межтрубного уплотнения на конце футляра с целью удаления влаги;

- просушку трубы МГ внутри футляра при естественной вентиляции и замер электрических потенциалов трубы и футляра;

- снижение рабочего давления в МГ на 30%, определение пространственного положения трубы МГ в футляре по величинам зазоров между трубой и футляром;

- механическое воздействие на трубу в зоне выхода трубы из футляра в направлении от меньшего зазора к большему с целью изменения положения трубы в футляре и устранения контакта;

- восстановление межтрубного уплотнения на конце футляра и засыпку котлованов.

Причем применение этого метода не гарантирует устранения контакта труба-футляр вследствие того, что направление силового воздействия на трубу при этом способе не отличается точностью и, более того, может быть прямо противоположным, т. е. вместо устранения физического контакта труба-патрон пятно контакта увеличивается. В частности, в практике встречаются случаи, когда труба МГ имеет деформацию в пределах упругости, вызванную действием продольных и поперечных сил от действия усадки грунтов или нарушения технологии протаскивания трубы в футляр или несоблюдением продольной геометрической формы футляра (перелом на одном или нескольких сварных стыках трубы футляра).

3. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В отличие от аналогов и прототипа при устранении контакта труба-футляр на переходах через дороги предлагается использовать следующую совокупность и порядок действий:

- разработка котлована с обеих сторон от дороги для вскрытия газопровода (МГ) и демонтаж уплотнения межтрубного уплотнения на конце футляра с целью удаления влаги;

- просушка трубы МГ внутри футляра при естественной вентиляции и замер электрических потенциалов трубы и футляра;

- снижение рабочего давления в МГ на 30%, определение пространственного положения трубы МГ в футляре по величинам зазоров между трубой и футляром;

- разработка дополнительных котлованов с отметкой дна на 0,8-1,0 м ниже нижней образующей трубы футляра на расстоянии 0,4-0,6 м от подошвы насыпи дороги;

- снятие изоляции футляра, разметка сечения и сверление через равные промежутки по длине окружности сечения восьми сквозных отверстий диаметром 10-12 мм в стенке трубы футляра;

- измерение зазоров между внутренней поверхностью трубы футляра и наружной поверхностью трубы МГ щупом через отверстия диаметром 10-12 мм, просверленные в футляре;

- то же в месте выхода трубы МГ из футляра;

- сравнение величин зазоров, измеренных в обоих сечениях, определение пространственного положения трубы внутри футляра и направления силового воздействия на трубу МГ в точке сечения выхода трубы из футляра;

- силовое воздействие на трубу в пределах упругих деформаций в определенной ранее точке, измерение электрических потенциалов для определения устранения контакта и фиксирование нового пространственного положения трубы специальными прокладками и клиньями;

- определение одного или двух отверстий диаметром 10-12 мм (как правило, со стороны меньшего зазора) для нагнетания в пространство между трубой и футляром полиуретановой монтажной пены типа “Коми - Тек” или аналогичной;

- нагнетание пены в межтрубное пространство в объеме не менее 20 дм³ (в зависимости от диаметра трубы футляра), выдержка 40-60 мин, снятие силового воздействия на трубу в месте выхода из футляра;

- заварка отверстий диаметром 10-12 мм, восстановление изоляции футляра;

- герметизация межтрубного пространства на концах трубы-футляра, изоляцию стыков труб, засыпку котлована.

По мнению авторов, заявляемое техническое решение имеет следующие отличия от прототипа и аналогов:

- дополнительное определение положение трубы МГ в футляре через отверстия 10-12 мм, для определения места физического контакта трубы с футляром и направления силового воздействия на трубу (в пределах величины упругих деформаций) с целью устранения контакта труба-футляр;

- нагнетание через выбранные по результатам предварительных измерений отверстия 10-12 мм в пространство между трубой и футляром пены монтажной полиуретановой, которая не только фиксирует достигнутое положение трубы относительно футляра, но и, в отличие от приведенного в аналоге состава (силикат едкого натра, тетраэтилортосиликат), в силу своих физических свойств оказывает определенное физическое воздействие на трубу МГ в необходимом направлении по отношению к футляру.

4. ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ И ИНЫХ МАТЕРИАЛОВ

4.1. Фигура 1 - схема конструкции перехода МГ через дорожное полотно. Цифрами указаны элементы перехода.

4.2. Фигура 2 - схема перехода МГ, имеющего физический контакт труба-патрон с указанием способа замера электрических потенциалов трубы и патрона.

4.3. Фигура 3 - схема ремонта перехода МГ через дорожное полотно согласно прототипа.

4.4. Фигура 4, 4a - схема ремонта перехода МГ через дорожное полотно по прилагаемому способу. На схеме показано расположение дополнительных котлованов, отверстий диаметром 10-12 мм, таблица замера зазоров и определения направления силового воздействия на трубу и оптимальные точки нагнетания пены монтажной, место установки домкратов.

5. СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

По предлагаемому способу отремонтирован переход магистрального газопровода Тула - Шостка - Киев, D_у 1000, через автодорогу Брянск - Гомель, имеющий физический контакт труба - футляр. Работы выполнялись в следующей последовательности:

- после разметки и шурфовки МГ, с целью определения концов футляра, с обеих сторон дороги на расстоянии 8-10 м от подошвы насыпи были выкопаны котлованы глубиной 2,9 м, т.е. отметка дна котлована была на 0,8 м ниже образующей трубы для установки домкратов;

- выполнен демонтаж уплотнения труба-футляр, межтрубное пространство просушено методом естественной вентиляции;

- на расстоянии 0,4 м от подошвы насыпи выкопаны два дополнительных котлована (по обеим сторонам дороги) с отметкой дна на 0,8 м ниже образующей футляра, из которых в футляре, диаметр которого составлял 1220 мм, было выполнено 8 сквозных отверстий сверлом диаметром 11,8 мм, зазоры между трубой МГ и внутренней поверхностью трубы футляра измерялось щупом (“колумбиком” штангенциркуля);

- по результатам замеров было выбрано направление и осуществлено силовое воздействие на трубу МГ домкратом грузоподъемностью 25 т в выбранном направлении, домкрат был установлен непосредственно в котловане;

- после исчезновения контакта “труба-футляр”, до снятия домкрата, со стороны наименьшего зазора между трубой и футляром введена пена монтажная “Коми-Тек” в объеме 40 см³, сделана выдержка 60 мин и снят домкрат;

- результат замера электрических потенциалов показал отсутствие контакта “труба-футляр” после снятия домкрата;

- отверстия диаметром 12 мм были заварены электродами Э-46 (МР-3), сварные швы заизолированы битумной мастикой и липкой лентой “Поликен”;

- восстановлены торцевые уплотнения, выполнена засыпка котлованов. Замеры электрических потенциалов после выполнения всех технологических операций показали, что дефект устранен.

Изобретение относится к строительству и используется при ремонте подземных газопроводов. Вскрывают грунт для обеспечения доступа к футляру и для определения пространственного положения трубы относительно футляра по величине зазоров между трубой и футляром. Производят уточнение взаимного пространственного положения трубы и футляра после дополнительного вскрытия грунта вокруг футляра на расстоянии 0,4-0,6 м от подошвы насыпи с каждой стороны дороги. Для этого равномерно по окружности трубы сверлят в ней восемь сквозных отверстий диаметром 10-12 мм, через которые щупом замеряют величины зазоров между трубой и футляром и сравнивают их с ранее полученными результатами. Механически воздействуют на трубу газопровода, через отверстия в футляре вводят монтажную пену в зазор между внутренней поверхностью футляра и внешней поверхностью трубы. Измеряют электрические потенциалы для определения отсутствия контакта труба-футляр, дополнительно уплотняют зазоры труба-футляр и производят обратную засыпку грунта. Повышает надежность трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ ремонта магистрального газопровода (МГ) высокого давления, имеющего дефекты изоляционного покрытия (контакт труба-футляр), расположенного под дорожным полотном и пересекающего транспортную магистраль, заключающийся в вскрытии грунта для обеспечения доступа к футляру, определении пространственного положения трубы относительно футляра по величине зазоров между трубой и футляром, механическом воздействии на трубу МГ, измерении электрических потенциалов для определения отсутствия контакта труба-футляр, дополнительном уплотнении зазора труба-футляр, обратной засыпке грунта, отличающийся тем, что производят уточнение взаимного пространственного положения трубы и футляра после дополнительного вскрытия грунта вокруг футляра на расстоянии 0,4-0,6 м от подошвы насыпи дороги с каждой стороны и равномерного по окружности трубы сверления в нем восьми сквозных отверстий диаметром 10-12 мм, через которые щупом замеряют величины зазоров между трубой и футляром и сравнивают их с ранее полученными результатами.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для усиления воздействия на трубу и устранения дефекта изоляционного покрытия в зоне минимального зазора между трубой и футляром через отверстия в футляре 10-12 мм вводят монтажную пену в зазор между внутренней поверхностью футляра и внешней поверхностью трубы.