СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ ПРОТЕЧЕК В ТРУБОПРОВОДАХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 2023 года по МПК F16L55/18 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использована для устранения аварий трубопроводом без прекращения транспортировки среды, перемещаемой по трубопроводу.

Заявленное изобретение предназначается для герметизации фланцевого и сварного соединения в случае повреждения прокладки фланцевого соединения или повреждения сварного шва, без разбора фланцевого соединения и без сварочных и огневых работ. Под фланцевым соединениям в настоящей заявке понимается как само фланцевое соединение, так и соединение типа «корпус-крышка», под сварным швом понимаем соединение труб при помощи сварочного оборудования. Ремонтные работы применяются в тех случаях, когда замена прокладки фланцевого соединения или сварочные работы на трубопроводе и сопутствующие операции (разборка, шлифовка и т.д.) не приемлемы по экономическим, техническим или временным соображениям.

Основным положительным фактором является то, что имеется возможность восстановления герметичности трубопровода без остановки технологического оборудования на ремонт и связанные с этим временные и экономические затраты.

Из уровня техники известны различные варианты устройств и способов устранения утечек в трубопроводах, в том числе без отключения давления в самом трубопроводе.

Например из источника RU 2733793 С2, опубликованного 06.10.2020, известен способ ликвидации утечек газа, включающий три этапа последовательного выполнения работ по ликвидации утечек газа7 На первом этапе выполняют подготовительные работы, на втором этапе с помощью устройства для осуществления способа ликвидации утечек газа проводят работы по исключению возможности роста размеров дефектов и временно устраняют утечку газа из сквозного дефекта газопровода, на третьем этапе с помощью того же устройства производят полное устранение утечки газа из сквозного отверстия на дефектном участке газопровода. В известном способе при выполнении работ этим способом имеется возможность с помощью конструкции устройства поэтапно полностью устранить утечку газа из сквозного отверстия на дефектном участке газопровода, при этом конструкция устройства не предусматривает механического прижатия уплотнителя непосредственно к сквозному дефекту при помощи штока, в связи с этим разрушения утонченной стенки газопровода подверженного коррозии не может произойти, а также после полного устранения утечки газа на этом участке газопровода не остается какой-либо запорной арматуры.

Также из уровня техники известен способ устранения утечек газа через фланцевые соединения газопроводов без прекращения перекачки газа по газопроводу известный из источника RU 2268438 С2, опубликованного 20.01.2006, который заключается в заполнении через дополнительный кран межфланцевого пространства самовулканизирующимся герметиком, для чего с внешней стороны фланца до его межфланцевой полости выполняют технологическое отверстие, закрепляют в нем дополнительный кран, закрывают его и присоединяют к нему шприц, предварительно наполненный самовулканизирующимся герметиком, дополнительный кран открывают и через него из шприца в межфланцевое пространство под давлением, превышающем давление газа в газопроводе, вводят самовулканизирующийся герметик, после самовулканизации которого дополнительный кран снимают, а технологическое отверстие закрывают, отличающийся тем, что вначале выполняют технологическое отверстие под дополнительный кран в нижней части фланца, после чего в верхней части фланца выполняют еще одно технологическое отверстие, в котором закрепляют второй дополнительный кран, далее оба крана открывают, в межфланцевое пространство с внешней стороны фланца вводят кольцевую прокладку, а на фланцевое соединение поперек оси трубопровода надевают бандажное кольцо, после чего через дополнительный кран, установленный в нижней части фланца, с помощью шприца в межфланцевое соединение вводят самовулканизирующийся герметик, после появления герметика на выходе второго дополнительного крана последний закрывают и создают давление вводимого самовулканизирующегося герметика, превышающее давление газа в газопроводе, при этом после самовулканизации герметика второй дополнительный кран снимают, а отверстие закрывают.

Наиболее близким аналогом к заявленному способу является способ ремонта локальных повреждений трубопроводов, транспортирующих пар, паровой конденсат или горячую воду, известный из источника RU 221680 С2, опубликованного 20.11.2003, согласно которому путем нанесения на поврежденный участок затвердевающего материала и установки металлической накладки, повторяющей радиус повреждения трубы, отличающийся тем, что в качестве металлической накладки устанавливают полумуфту, имеющую на внутренней поверхности гнездо глубиной не менее 5 мм и диаметром, не менее чем на 10 мм превышающим размер повреждения трубы, кольцевую канавку по периметру размером не менее 3⋅3 мм и два штуцера - центральный, который соединен с гнездом полумуфты, и торцевой, соединенный с кольцевой канавкой, совмещают место локального повреждения трубы с центральным штуцером, выдерживают время, необходимое для прогрева полумуфты до температуры трубопровода, заполняют через торцевой штуцер термоотверждаемым герметиком кольцевую канавку по периметру, выдерживают время для отверждения герметика, локализуя зону повреждения, а затем через центральный штуцер под давлением выше давления транспортируемого продукта в зону повреждения нагнетают рассчитанное количество термоотверждаемого герметика для полного заполнения локализованного пространства между полумуфтой и поврежденной трубой.

Однако, недостатком наиболее близкого аналога, как и всего известного уровня техники, является недостаточная надежность герметизации утечки (ее устранение), а также достаточно длительный процесс устранения утечки.

Таким образом, задачей заявленного изобретения является устранение недостатков известного уровня техники.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является повышение надежности и долговечности устранения утечки в трубопроводах.

Технический результат полностью достигается заявленной в независимом пункте формулы совокупностью признаков полезной модели.

Способ устранения протечек, заключается в том, что на предварительно очищенную от механических загрязнений содержащую протечку поверхность трубопровода устанавливаются части ремонтного хомута и соединяются при помощи болтового соединения, причем части ремонтного хомута содержат радиально направленные каналы с верхней резьбовой частью, имеющей диаметр больше диаметра канала, и перпендикулярные каналам отверстия с установленными в них поворотными клапанами, имеющими перпендикулярные оси клапанов отверстия, диаметр которых совпадает с диаметром канала в части, в которой выполнено отверстие для установки клапана. Затем в верхнюю часть одного из каналов ремонтного хомута вкручивается вращающаяся головка гидравлического шприца, при помощи которого под давлением в канал и в окружающее противоположную верхней резьбовой части часть канала пространство, смежное с поверхностью повережденного трубопровода, закачивается высокотемпературный герметик. После заполнения канала и указанного пространства высокотемпературным герметиком клапан поворачивается на девяносто градусов, перекрывая канал, и вращающаяся головка гидравлического шприца выкручивается из верхней резьбовой части канала. Далее вращающаяся головка гидравлического шприца вкручивается в верхнюю резьбовую часть соседнего канала и закачивается в данный канал высокотемпературный герметик, по принципу закачки в предыдущий канал, который в последствии также перекрывается клапаном. Далее подобным образом осуществляется закачка высокотемпературного герметика в последующие каналы и смежные с поверхностью трубопровода пространства до полного устранения протечки.

Высокотемпературный герметик имеет плотность 1700-1800 кг/м²

Высокотемпературный герметик имеет водопоглащение 0,3%.

Далее более подробно заявленная полезная модель поясняется чертежами, на которых:

На фиг. 1 представлен установленный хомут на фланцевом соединении трубопровода.

На фиг. 2 представлен вид А на фиг. 1.

Заявленный способ предназначается для герметизации фланцевого, сварного или иного соединения в случае повреждения прокладки фланцевого соединения или повреждения сварного шва или образования утечки вне соединений, без разбора фланцевого соединения и без сварочных и огневых работ. Ремонтные работы применяются в тех случаях, когда замена прокладки фланцевого соединения или сварочные работы на трубопроводе и сопутствующие операции (разборка, шлифовка и т.д.) не приемлемы по экономическим, техническим или временным соображениям.

Заявленный способ содержит следующие этапы:

- установка ремонтного хомута на трубопровод в месте утечки (сварное соединение, фланцевое соединение и др.),

- закачка высокотемпературного герметика при помощи гидравлического шприца.

Ремонтный хомут (1) представляет собой круглое в сборе приспособление с внешней поверхностью (3) и внутренней поверхностью (4), и выполнен из двух полухомутов, устанавливаемых и фиксируемых на месте утечки при помощи болтового соединения (2). Вдоль плоскости ремонтного хомута (1) выполнены сквозные радиальные каналы (5), соединяющие внешнюю и внутреннюю поверхности ремонтного хомута (1). Канали (5) выполнены разного сечения. На ремонтном хомуте (1) перпендикулярно каналам (5) ближе к внешней поверхности (3) выполнены отверстия (6), предназначенные для размещения клапана (7), который представляет собой поворотный стержень с перпендикулярным оси стержня отверстием, совпадающие в определенном положении по направлению с каналом (5).

Верхняя часть (8) канала (5), примыкающая к внешней поверхности (3) имеет диаметр больше остальной части канала (5) и имеет резьбу, предназначенную для фиксации резьбовой вращающейся головки гидравлического шприца.

Осуществление заявленного способа выполняется следующим образом:

На поврежденном трубопроводе любого сечения (круглого, квадратного или иного) в предварительно очищенном от механических загрязнений месте утечки устанавливается предварительно изготовленные по размерам трубопровода части ремонтного хомута, которые соединяются между собой при помощи болтового соединения (болт-гайка, шпилька-гайки и др.). Далее все клапаны ремонтного хомута устанавливаются таким образом, что их поперечные отверстия располагаются вдоль каналов ремонтного хомута, при этом утекающее вещество продолжает выходить из трубопровода через каналы ремонтного хомута. Затем в верхнюю часть одного из каналов вкручивается вращающаяся головка гидравлического шприца и в данный канал закачивается при помощи гидравлического шприца высокотемпературный герметик (11). После заполнения канала и пространства между ремонтным хомутом и трубопроводом (как вариант пространство между фланцами (9) фланцевого соединения, стянутых шпильками (10) и гайками, в котором в прокладке (12) образовалась утечка), располагающимся рядом с заполняемым каналом герметиком, закачка останавливается, клапан поворачивается на 90 градусов, перекрывая канал, вращающаяся головка гидравлического шприца выкручивается из верхней части канала и вкручивается в верхнюю часть соседнего канала для заполнения следующего канала высокотемпературным герметиком. Последовательное заполнение каналов приведенным выше образом осуществляется до тех пор, пока утечка не прекратится, то есть для устранения утечки заполнение всех каналов высокотемпературным герметиком является необязательным, а осуществляется по мере необходимости до полного устранения утечки. После устранения утечки и отверждения высокотемпературного герметика ремонтный хомут остается на трубопроводе до планового ремонта.

В случае потери герметизации закаченного высокотемпературного герметика при эксплуатации, в следствии скачков температур, давлений или иного), закачка высокотемпературного герметика может быть осуществлена повторно.

Опытным путем было установлено, что при устранении утечек на фланцевых, сварных и иных соединениях технологических трубопроводов на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, энергетической промышленности используемый высокотемпературный герметик должен обладать следующими характеристиками:

- плотность 1700-1800 кг/м²,

- водопоглащение 0,3%.

Водопоглощение (V) вычисляют по формуле в процентах:

где: m - масса герметика, г;

g0 - масса образца до испытания, г;

g1 - масса образца после испытания, г.

Плотности герметика определяется по методу, заключающимся в определении физической величины, равной отношению массы герметика к занимаемому им объему.

Герметик массой (200-300 г) взвешивают на весах и помещают в стакан ВН-1000ХС емкостью 1 л с ценой деления 0,02 л, предварительно заполненный до 1/2 объема водой. Через 2 мин определяют уровень воды в стакане.

Плотность герметика (р) в кг/м определяется по формуле:

где: m - масса герметика, кг;

v0 - объем воды исходный, л;

v1 - объем воды с герметиком, л.

Заявленный способ предназначен для применения на теплоэнергетическом, нефтехимическом, химическом, нефтеперерабатывающем и другом технологическом оборудовании. Заявленный способ применяется для следующих сред: водяной пар, вода, кислоты, щелочи, углеводороды, газ.

В качестве примера в настоящей заявке в качестве фигур приведены чертежи ремонтного хомута, предназначенного для устранения утечки во фланцевом соединении и само фланцевое соединение, однако, заявленное изобретение может быть использовано также и на других видах соединений.

Таким образом, при использовании заявленного способа осуществляется быстрое, надежное и долговечное устранение утечки трубопровода, достаточное для беспотерьного использования трубопровода по прямому назначению до следующего планового ремонта.

Заявленное изобретение является новым, поскольку совокупность его существенных признаков не известна из уровня техники, и, соответственно, отвечает условию патентоспособности «новизна».

Заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень», поскольку оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Заявленное изобретение отвечает условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку оно может использоваться в промышленности.

Хотя настоящее изобретение было раскрыто со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, это не предназначено для ограничения настоящего изобретения, специалисты с общими знаниями в данной области техники настоящего изобретения могут модифицировать и осуществить его, не отступая от идеи и объема изобретения, следовательно, объем охраны настоящего изобретения должен регулироваться объемом, заданным в формуле изобретения.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для устранения аварий трубопроводов без прекращения транспортировки среды. В способе устранения протечек на предварительно очищенную от механических загрязнений содержащую протечку поверхность трубопровода устанавливаются части ремонтного хомута, которые содержат радиально направленные каналы с верхней резьбовой частью, имеющей диаметр больше диаметра канала, и перпендикулярные каналам отверстия с установленными в них поворотными клапанами, имеющими перпендикулярные оси клапанов отверстия, диаметр которых совпадает с диаметром канала в части, в которой выполнено отверстие для установки клапана. Затем в верхнюю часть одного из каналов ремонтного хомута вкручивается вращающаяся головка гидравлического шприца, при помощи которого под давлением в канал и в окружающее противоположную верхней резьбовой части часть канала пространство, смежное с поверхностью поврежденного трубопровода, закачивается высокотемпературный герметик. После заполнения канала и указанного пространства высокотемпературным герметиком клапан поворачивается на девяносто градусов, перекрывая канал, и вращающаяся головка гидравлического шприца выкручивается из верхней резьбовой части канала. Далее вращающаяся головка гидравлического шприца вкручивается в верхнюю резьбовую часть соседнего канала и закачивается в данный канал высокотемпературный герметик, по принципу закачки в предыдущий канал, который впоследствии также перекрывается клапаном. Далее подобным образом осуществляется закачка высокотемпературного герметика в последующие каналы и смежные с поверхностью трубопровода пространства до полного устранения протечки. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и долговечности устранения утечки в трубопроводах. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ устранения протечек, характеризующийся тем, что на предварительно очищенную от механических загрязнений содержащую протечку поверхность трубопровода устанавливаются части ремонтного хомута и соединяются при помощи болтового соединения, причем части ремонтного хомута содержат радиально направленные каналы с верхней резьбовой частью, имеющей диаметр больше диаметра канала, и перпендикулярные каналам отверстия с установленными в них поворотными клапанами, имеющими перпендикулярные оси клапанов отверстия, диаметр которых совпадает с диаметром канала в части, в которой выполнено отверстие для установки клапана, затем в верхнюю часть одного из каналов ремонтного хомута вкручивается вращающаяся головка гидравлического шприца, при помощи которого под давлением в канал и в окружающее противоположную верхней резьбовой части часть канала пространство, смежное с поверхностью повережденного трубопровода, закачивается высокотемпературный герметик, после заполнения канала и указанного пространства высокотемпературным герметиком клапан поворачивается на девяносто градусов, перекрывая канал, и вращающаяся головка гидравлического шприца выкручивается из верхней резьбовой части канала, далее вращающаяся головка гидравлического шприца вкручивается в верхнюю резьбовую часть соседнего канала и закачивается в данный канал высокотемпературный герметик, по принципу закачки в предыдущий канал, который впоследствии также перекрывается клапаном, далее подобным образом осуществляется закачка высокотемпературного герметика в последующие каналы и смежные с поверхностью трубопровода пространства до полного устранения протечки.

2. Способ устранения протечек по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературный герметик имеет плотность 1700-1800 кг/м².

3. Способ устранения протечек по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературный герметик имеет водопоглащение 0,3%.