Способ производства изолированных труб и фасонных изделий с кабель-каналом для трубопроводов и изделия, изготовленные с применением этого способа Российский патент 2020 года по МПК F16L9/14 F16L59/14 

Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к теплоизолированным фасонным изделиям с кабель-каналом в теплоизоляционном покрытии, предназначенным для строительства, реконструкции и ремонта промысловых и технологических нефте-, газопроводов, продуктопроводов, а также для трубопроводов любого способа прокладки, и может быть использовано для поддержания необходимого температурного режима работы и оперативного дистанционного контроля состояния трубопроводов.

При проектировании трубопроводов возможно оснащение их кабелями-спутниками, предназначенными для контроля и управления различными процессами, связанными с работой трубопровода (телемеханизация). К средствам телемеханизации относятся устройства телеуправления (управление режимами работы, обеспечение надежного функционирования), телесигнализации (для передачи аварийных и предупредительных сигналов), телеизмерения (для измерения давления, температуры, вибраций, напряженно-деформированного состояния, коррозионного состояния трубопровода и другое). Прокладка кабеля-спутника параллельно трубопроводу требует дополнительных трудозатрат, материалов и времени.

Известна система оперативного дистанционного контроля (СОДК) состояния изоляции трубопроводов (патент РФ №2289753, F17D 5/06, G01R 31/00, опубл. 20.12.2006). При монтаже системы в процессе строительства трубопроводов размещение сигнальных проводников производят непосредственно в теплоизоляционном слое трубопроводов без применения кабель-канала.

Известная система оперативного дистанционного контроля состояния изоляции имеет следующие недостатки. Ограниченность применения системы заключается в возможности ее использования только для обнаружения в трубопроводе участков теплоизоляции с повышенной влажностью. Причем, если сигнальный проводник располагается в слое теплоизоляции из пенополиуретана (ППУ), то при разгерметизации трубопровода контакт жидкости и проводника может произойти на значительном расстоянии от места прорыва, поскольку предпочтительное распространение жидкости после утечки происходит по границе «трубопровод - ППУ» или «защитная оболочка - ППУ» и выход жидкости к проводнику произойдет лишь на участке с дефектами в слое теплоизоляции из ППУ. Система не может быть использована в трубопроводах с антикоррозионным покрытием.

Установка сигнальных проводников в данной СОДК осуществляется на заводе-изготовителе и предполагает соединение проводников каждого элемента трубопровода при их сварке на монтаже. Большое количество соединений снижает надежность СОДК и технологичность монтажа трубопровода в целом. Кроме того, невозможна замена проводников для переоборудования или ремонта системы в трассовых условиях. Дооснащение трубопровода различными кабелями связи, и/или сигнализации, и/или мониторинга трубопровода без прокладки отдельного кабеля-спутника невозможно.

Известен способ производства обетонированной трубы с кабель-каналом (патент РФ №2616681, F16L 9/14, опубл. 18.04.2017), принятый за прототип, при котором стальную трубу с антикоррозионным покрытием устанавливают на сборочном стенде, монтируют на ее поверхности арматурный каркас и фиксируют его на трубе, вдоль арматурного каркаса размещают и фиксируют кабель-канал в виде защитной трубки, поверх собранной конструкции устанавливают защитную оболочку, которую центрируют относительно стальной трубы, устанавливают заливочные торцевые заглушки и внутрь межтрубного пространства собранной конструкции закачивают бетонную смесь.

Недостаток известного способа изготовления обетонированных труб (в том числе, с теплогидроизоляционным покрытием) с кабель-каналом состоит в ограниченности применения полученных труб для систем диагностики и мониторинга. Кабель-канал, образованный защитной трубкой (из полиэтилена, или композита, или стали), ограничивает воздействие на размещаемый в нем чувствительный элемент, возникают препятствия для приема сигнала и определения мест увлажнения и повреждения изоляции.

Известна обетонированная труба, выполненная с кабель-каналом, расположенным в бетонном покрытии вдоль изделия (патент РФ №2616681, F16L 9/14, опубл. 18.04.2017), принятая за прототип.

Труба используется, в основном, для балластировки трубопроводов подводной прокладки, ее применение ограничено для осуществления диагностики и мониторинга при оперативном контроле состояния трубопроводов.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в создании способа производства фасонных изделий с кабель-каналом в теплоизоляционном покрытии на полимерной основе, позволяющих в условиях монтажа оснастить трубопровод проводниками или кабелями связи, и/или сигнализации, и/или мониторинга трубопровода с возможностью стабильного беспрепятственного приема сигнала.

Технический результат заключается в обеспечении простоты изготовления изолированных фасонных изделий с кабель-каналом в теплоизоляционном покрытии на полимерной основе для трубопроводов любого типа прокладки, а также упрощении монтажа, обеспечении высокой надежности изделий и универсальности при использовании и получении сведений о состоянии трубопровода.

Указанный результат достигается за счет того, что в способе производства изолированных фасонных изделий с кабель-каналом для трубопроводов, при котором изделие устанавливают на сборочном стенде, размещают на заданном расстоянии от поверхности изделия и фиксируют каналообразователь, поверх собранной конструкции центрируют и устанавливают защитную оболочку, торцевые заглушки и заполняют полость между изделием и защитной оболочкой теплоизоляционным материалом на полимерной основе, после полимеризации которого снимают торцевые заглушки и извлекают каналообразователь из конструкции. Кроме того, на изделие наносят антикоррозионное покрытие, каналообразователь выполняют из полимера, или металлополимера, или композита, или металлокомпозита, каналообразователь выполняют полым, каналообразователь выполняют составным по длине в виде двух элементов, каналообразователь выполняют составным в виде пакета из нескольких элементов, каналообразователь фиксируют при помощи фиксаторов и стяжек, перед размещением каналообразователь обрабатывают антиадгезионным составом и каналообразователь выполняют с оболочкой, расположенной в теплоизоляционном материале и облицовывающей поверхность кабель-канала после извлечения каналообразователя.

Указанный результат достигается также за счет того, что в изолированном фасонном изделии для трубопроводов, выполненном с кабель-каналом, изготовленном по предлагаемому способу и состоящем из изделия, выполненного с теплоизоляционным покрытием на полимерной основе с расположенным в нем вдоль изделия кабель-каналом, и защитной оболочкой. Кроме того, изделие выполнено с антикоррозионным покрытием, кабель-канал выполнен облицованным оболочкой, обеспечивающей проведение контроля состояния трубопровода.

Кроме того, изделие выполнено с антикоррозионным покрытием, кабель-канал выполнен облицованным-оболочкой, обеспечивающей проведение контроля состояния трубопровода.

Выполнение фасонного изделия с кабель-каналом рассмотрено на примере изготовления трубы. Труба может быть, например, металлической, или полимерной, или металлопластиковой, или композитной, или металлокомпозитной. На трубу, например, посредством стяжек и фиксаторов устанавливают каналообразователь, который может быть предварительно обработан антиадгезионным составом для меньшего сцепления с теплоизолирующим материалом и снижения усилия для его вытягивания. Размер и форма поперечного сечения каналообразователя определяют размер и форму поперечного сечения получаемого кабель-канала. Фиксаторы, выполненные, например, из теплоизоляционного материала, обеспечивают размещение каналообразователя на определенном заданном расстоянии от поверхности изделия. На трубу устанавливают и центрируют защитную оболочку, которая может быть выполнена, в частности металлической, полимерной или композитной. Фиксаторы при этом одновременно могут являться центраторами защитной оболочки. Полость между трубой и защитной оболочкой закрыта торцевыми заглушками, выполненными, например, с заливочными отверстиями.

После заполнения полости между изделием и защитной оболочкой теплоизоляционным материалом на полимерной основе и его затвердевания, торцевые заглушки снимают, каналообразователь извлекают путем вытягивания с торцевой части изделия.

Выполнение фасонных изделий с кабель-каналом для трубопроводов предлагаемым способом обеспечивает высокую надежность изделий за счет размещения кабель-канала в теплоизоляционном покрытии изделия, позволяет получить за счет применения несложных технологических приемов простые в изготовлении и монтаже изделия, обладающие универсальностью применения с системами связи, и/или сигнализации, и/или мониторинга для беспрепятственного приема сигнала проводником любого типа и дистанционного контроля состояния трубопровода.

Фасонные изделия с кабель-каналом обладают простотой монтажа, т.к. обеспечивают возможность с минимальным количеством соединений прокладывать проводники и/или кабели в уже смонтированных (сваренных между собой) участках трубопровода.

Фасонные изделия могут быть выполнены с антикоррозионным покрытием, что повышает надежность сооружаемого трубопровода.

Использование каналообразователя, выполненного, например, из полимера, или металлополимера, или композита, или металлокомпозита обеспечивает технологичность получения кабель-канала различного профиля и конфигурации.

Выполнение фасонного изделия с кабель-каналом, облицованным оболочкой (в частности, из нетканого материала), например, предварительно надеваемой на каналообразователь до заливки теплоизоляционного материала и прочно сцепленной с ним после заливки теплоизоляционного материала и удаления каналообразователя, позволяет получить качественную поверхность кабель-канала и облегчить прокладку в нем проводников при монтаже трубопровода и проводить беспрепятственный контроль состояния трубопровода.

Выполнение каналообразователя полым упрощает его извлечение из теплоизоляционного материала за счет возможности изменять форму и/или диаметр каналообразователя путем подачи внутрь, например, сжатого воздуха или создания вакуума.

Каналообразователь может быть выполнен составным по длине в виде двух элементов или составным в виде пакета из нескольких прямолинейных элементов, что упрощает его извлечение в первом случае -при большой длине образуемого канала, а во втором - при большом диаметре канала.

Пример 1. Предлагаемый способ был опробован при изготовлении изолированных фасонных изделий с кабель-каналом для стальных трубопроводов диаметром 820 мм, выполненных, в частности с наружным антикоррозионным покрытием и тепловой изоляцией из пенополиуретана в защитной оболочке.

На фасонное изделие, например, отвод диаметром D=820 мм, согнутый по радиусу R=5D, посредством стяжек и фиксаторов был установлен полый каналообразователь диаметром 32 мм, в частности металлополимерный, предварительно обработанный антиадгезионным составом, например, «Пента-120». Затем поверх собранной конструкции установили защитную металлическую оболочку диаметром 1030 мм, полость между отводом и защитной оболочкой закрыли торцевыми заглушками, выполненными с заливочными отверстиями. После заполнения пространства между изделием и защитной оболочкой теплоизоляционным материалом, в частности, пенополиуретаном, и его затвердевания, торцевые заглушки снимали, каналообразователь извлекали путем вытягивания с торцевой части изделия.

Пример 2. Предлагаемый способ был опробован при изготовлении изолированных труб с кабель-каналом для стальных трубопроводов диаметром 530 мм с тепловой изоляцией из пенополиуретана в защитной оболочке.

На трубу диаметром 530 мм длиной 9 м посредством стяжек и фиксаторов был установлен, например полимерный каналообразователь круглого сечения диаметром 30 мм, выполненный, в частности составным по длине из двух элементов и предварительно обработанный антиадгезионным составом, например, «Пента-120». Затем поверх собранной конструкции установили полиэтиленовую защитную оболочку диаметром 710 мм, полость между трубой и защитной оболочкой с торцев закрыли торцевыми заглушками, выполненными с заливочными отверстиями и установленными таким образом, чтобы концы каналообразователя выступали за торцы формируемого теплоизоляционного слоя. После заполнения пространства между трубой и защитной оболочкой теплоизоляционным материалом, в частности, пенополиуретаном, и его затвердевания, торцевые заглушки снимали, каналообразователь извлекали путем вытягивания его частей с торцев трубы.

Полученный вдоль образующей фасонного изделия кабель-канал имеет гладкую поверхность, позволяющую в условиях монтажа проложить в нем кабель связи или проводник, обеспечивающий стабильный беспрепятственный прием сигнала для проведения дистанционного контроля состояния трубопровода. С помощью оптоволоконных кабелей с высокой точностью определяется изменение температуры, акустические и деформационные воздействия на трубопровод (подвижки грунта, работа тяжелой техники вблизи трубопровода и др.).

Использование способа производства изолированных фасонных изделий с кабель-каналом для трубопроводов обеспечивает высокую надежность изделий с кабель-каналом для беспрепятственного приема сигнала при использовании сигнальных проводников. Изделия с кабель-каналом в теплоизоляционном покрытии, изготовленные с применением этого способа, обладают простотой при изготовлении и монтаже, универсальны и могут быть использованы для размещения кабеля различного назначения, например, связи, и/или сигнализации, и/или мониторинга

Предлагаемый способ позволяет получить теплоизолированные фасонные изделия с кабель-каналом в теплоизоляционном покрытии на полимерной основе для беспрепятственного приема сигнала проводником любого типа и дистанционного контроля состояния трубопровода.

Группа изобретений относится к трубопроводной технике, а именно к теплоизолированным фасонным изделиям с кабель-каналом в теплоизоляционном покрытии, и может быть использована для поддержания необходимого температурного режима работы и оперативного дистанционного контроля состояния трубопроводов. В способе производства изолированных фасонных изделий с кабель-каналом для трубопроводов изделие устанавливают на сборочном стенде, размещают на заданном расстоянии от поверхности изделия и фиксируют каналообразователь. Поверх собранной конструкции центрируют и устанавливают защитную оболочку, торцевые заглушки и заполняют полость между изделием и защитной оболочкой теплоизоляционным материалом на полимерной основе. После полимеризации снимают торцевые заглушки и извлекают каналообразователь из конструкции. На изделие может быть нанесено антикоррозионное покрытие. Каналообразователь выполняют из различных материалов, он может быть обработан антиадгезионным составом, выполнен полым и/или с оболочкой, расположенной в теплоизоляционном материале и облицовывающей поверхность кабель-канала. Кабель-канал может быть облицован оболочкой, обеспечивающей проведение контроля состояния трубопровода. Обеспечивается простота изготовления, упрощение монтажа, высокая надежность изделий и универсальность при использовании и получении сведений о состоянии трубопровода. 2 н. и 10 з.п. ф-лы.

1. Способ производства изолированных фасонных изделий с кабель-каналом для трубопроводов, при котором изделие устанавливают на сборочном стенде, размещают на заданном расстоянии от поверхности изделия и фиксируют каналообразователь, поверх собранной конструкции центрируют и устанавливают защитную оболочку, торцевые заглушки и заполняют полость между изделием и защитной оболочкой теплоизоляционным материалом на полимерной основе, после полимеризации которого снимают торцевые заглушки и извлекают каналообразователь из конструкции.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на изделие наносят антикоррозионное покрытие.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что используют каналообразователь, выполненный из полимера, или металлополимера, или композита, или металлокомпозита.

4. Способ по любому из указанных пунктов, отличающийся тем, что используют каналообразователь, выполненный полым.

5. Способ по любому из указанных пунктов, отличающийся тем, что используют каналообразователь, выполненный составным по длине в виде двух элементов.

6. Способ по любому из указанных пунктов, отличающийся тем, что используют каналообразователь, выполненный составным в виде пакета из нескольких элементов.

7. Способ по любому из указанных пунктов, отличающийся тем, что каналообразователь фиксируют при помощи фиксаторов и стяжек.

8. Способ по любому из указанных пунктов, отличающийся тем, что при сборке перед установкой каналообразователь обрабатывают антиадгезионным составом.

9. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кабель-канал выполняют с оболочкой, расположенной в теплоизоляционном материале и облицовывающей его поверхность после извлечения каналообразователя.

10. Изолированное фасонное изделие для трубопроводов, выполненное с кабель-каналом и изготовленное по п. 1, состоящее из изделия, выполненного с теплоизоляционным покрытием на полимерной основе с расположенным в нем вдоль изделия кабель-каналом, и защитной оболочкой.

11. Изолированное фасонное изделие, выполненное с кабель-каналом, по п. 10, отличающееся тем, что труба или изделие выполнены с антикоррозионным покрытием.

12. Изолированное фасонное изделие, выполненное с кабель-каналом, по п. 10, отличающееся тем, что кабель-канал выполнен облицованным оболочкой, обеспечивающей проведение контроля состояния трубопровода.