Способ прокладки гофрированной трубы в трубопровод большего диаметра и устройство для его осуществления

Способ прокладки гофрированной трубы в трубопровод большего диаметра и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и предназначено для ремонта непрямолинейных трубопроводов большой протяженности, в том числе нефтегазовых.

Для ремонта трубопроводов при сохранении существующего трубопровода на своем месте под землей или водой широко распространен способ, основанный на прокладке внутри существующей трубы новой трубы меньшего диаметра [Егерман Г.Ф. и др. Ремонт магистральных газопроводов. - М.: Недра, 1973, с.173]. При ремонте непрямолинейных трубопроводов в качестве новой трубы используются гофрированные трубы.

Прокладка гофрированных труб в ремонтируемый трубопровод производится либо проталкиванием (Патент РФ № 02117209, МПК⁷, F 16 L 55/165, 1998; Патент FR № 2660729, F 16 L 11/15, 1990), либо протягиванием (Заявка JP № 1-25954, МКИ⁴, F 16 L 1/00, 1989).

Недостаток этих способов заключается в создании большого тягового усилия, необходимого для преодоления сил трения, возникающих между гофрированной трубой и ремонтируемым трубопроводом. Большое же тяговое усилие помимо трудностей, связанных с его созданием, может привести к разрушению гофрированной трубы. Проталкивание гофрированной трубы в протяженный и непрямолинейный трубопровод вообще может оказаться невозможным из-за того, что при таком нагружении рукав сжимается, теряет устойчивость и в соответствующих местах прижимается к стенкам трубопровода. В результате силы трения резко увеличиваются. Потягивание является более предпочтительным по сравнению с проталкиванием, но и при этом способе установки силы трения могут быть достаточно большими, особенно в местах изгиба трубопровода, где они растут прямо пропорционально силе протягивания. Это затрудняет прокладку гофрированной трубы без ее разрушения.

Еще одной из проблем, затрудняющих использование известных способов прокладки гофрированных труб, является наличие локальных изъянов внутренней поверхности ремонтируемого трубопровода - заусенцев, трещин, сварных стыков и участков значительной коррозии, иногда сквозной. При встрече с таким препятствием произвести прокладку гофрированной трубы известными способами часто не удается.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является принятый за прототип способ прокладки гибкой металлической трубы внутри трубы большего диаметра, при котором гибкую металлическую трубу вводят в трубу большего диаметра с помощью троса, закрепленного на конце гибкой трубы. На поверхности гибкой трубы выполнены спиральные или кольцевые выступы, а пространство между трубами заполняется жидким или порошкообразным материалом (Заявка JP № 1-25954, МКИ⁴, F 16 L 1/00, 1989).

Недостатком, как уже отмечалось выше, является необходимость создания большого тягового усилия при прокладке в непрямолинейных трубопроводах большой протяженности, а также невозможность преодоления некоторых технологических и образовавшихся в процессе эксплуатации неровностей внутренней поверхности ремонтируемого трубопровода.

Известны устройства, обеспечивающие способ прокладки новой трубы в трубопровод большего диаметра при его ремонте (Патент РФ № 02117209, МПК⁷, F 16 L 55/165, 1998; СН № 0684546, F 16 L 55/18, 1996). Основной целью этих устройств являются правильная установка или монтаж новой трубы в трубопровод, а не снижение тягового усилия. Применение известного устройства (Патент РФ № 02117209, МПК⁷, F 16 L 55/165, 1998) позволяет за счет собственного веса уменьшить усилие проталкивания только на снижающихся, причем при достаточно больших углах наклона, участках ремонтируемого трубопровода.

Наиболее близким к заявляемому устройству является гибкая труба для ремонта непрямолинейных трубопроводов, состоящая из металлических рукавов, содержащих поверх гофрированной оболочки проволочную оплетку и снабженных равномерно по всей длине кольцами с сегментными сечениями, причем первый направляющий рукав снабжен съемным оголовком, к которому крепится трос для протягивания (Патент на полезную модель № 37404, МПК⁷, F 16 L 55/18, 2003). Недостатком устройства, несмотря на применение направляющего оголовка и антифрикционных колец, является большое усилие протягивания в случаях, когда ремонтируемый трубопровод непрямолинейный и имеет большую длину.

Задачей данного изобретения является повышение надежности и снижение трудоемкости ремонта за счет уменьшения тягового усилия при протяжке гофрированной трубы в трубопровод большего диаметра.

Поставленная задача решается способом прокладки гофрированной трубы в трубопровод большего диаметра с помощью протягивающего троса, прикрепленного к переднему торцу гофрированной трубы, отличающимся тем, что во внутреннюю полость гофрированной трубы осуществляют подачу пульсирующего давления. В процессе протягивания обеспечивают перемещение также заднего торца трубы посредством дополнительного троса, соединяющего его с передним торцом.

Поставленная задача решается также устройством, содержащим гофрированную трубу с оголовком, к которому прикреплен трос для протягивания, отличающимся тем, что в центральном отверстии оголовка размещен золотник с ограничителями осевого хода, к одному концу которого крепится трос для протягивания, а другой его конец соединен посредством дополнительного троса через регулировочный узел с задним торцом гофрированной трубы, который закрыт герметичной крышкой, имеющей штуцер для подачи давления.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено устройство для прокладки гофрированной трубы в трубопровод, которое содержит гофрированную трубу 1, прокладываемую в трубопровод 2 с помощью троса 3. На передний торец гофрированной трубы навинчен оголовок 4, в котором установлен сборный золотник 5 с передним 6 и задним 7 ограничителями осевого хода. На чертеже показано положение золотника 5, при котором задний ограничитель 7 примыкает к заднему торцу оголовка 4, а передний ограничитель 6 находится на расстоянии L от переднего торца оголовка. Размер L равен максимально допускаемому удлинению гофрированной трубы. Герметизация внутренней полости гофрированной трубы со стороны ее переднего торца осуществлена двумя уплотнительными кольцами 8, а также кольцом 9. В золотник завернуты две серьги - передняя - 10 и задняя - 11. К передней серьге 10 крепится трос 3, а к задней - дополнительный трос 12. Второй конец дополнительного троса 12, находящегося внутри гофрированной трубы, крепится к серьге 13, соединенной с помощью резьбы с регулировочной втулкой 14. Вращением втулки 14 выбрано провисание троса 12. Задний торец гофрированной трубы закрыт крышкой 15 с уплотнительным кольцом 16. Крышка 15 имеет штуцер 17 для соединения со шлангом 18 подачи давления.

Способ прокладывания реализуется следующим образом. При протягивании гофрированной трубы 1 с помощью троса 3 во внутреннюю полость трубы через штуцер 17 и шланг 18 подается давление по пульсирующему циклу. Это приводит к изменению длины гофрированной трубы в пределах размера L по соответствующему циклу (известное свойство гофрированных труб). При минимальном давлении тяговое усилие троса 3 передается через задний ограничитель 7 оголовку 4, т.е. прикладывается к переднему торцу гофрированной трубы. Если за счет сил трения задний торец трубы начинает "отставать", т.е. труба несколько растягивается, то тяговое усилие троса 4 частично передается и заднему торцу трубы через дополнительный трос 12. При нарастании давления внутри трубы она растягивается, и оголовок с передним концом трубы перемещается относительно золотника 5 пределах размера L по ходу протягивания, а тяговое усилие троса 3 в этом случае передается через золотник 5 и дополнительный трос 10 только заднему торцу гофрированной трубы. Таким образом, при протягивании происходит циклическое относительное движение переднего торца трубы с направляющим оголовком относительно заднего торца. Организация протягивания по пульсирующему циклу аналогична движению тел по шероховатой поверхности с вибрацией, которая, как известно, значительно уменьшает силу трения. Помимо отмеченного положительного эффекта циклическая подача давления в гофрированную трубу приводит к циклическому изменению формы ее осевой линии из-за периодической потери устойчивости. Потеря устойчивости происходит в те моменты времени, когда давление становится максимальным, размер L=0 (передний ограничитель 6 соприкасается с передним торцом оголовка 4), и дальнейшее удлинение гофрированной трубы невозможно из-за натянутого дополнительного троса 12. Циклическое изменение формы осевой линии гофрированной трубы будет облегчать ее протягивание в местах значительного повреждения внутренней поверхности трубопровода, его сварных стыках, а также в местах большой кривизны в связи с возможностью "огибания" препятствий.

Таким образом, заявляемый способ и устройство для его осуществления позволяют уменьшить тяговое усилие при прокладке гофрированных труб в трубопроводы большего диаметра, а значит снизить трудоемкость и повысить надежность ремонта трубопроводов.

1. Способ прокладки гофрированной трубы в трубопровод большего диаметра с помощью протягивающего троса, прикрепленного к переднему торцу гофрированной трубы, отличающийся тем, что во внутреннюю полость гофрированной трубы осуществляют подачу пульсирующего давления, при этом в процессе протягивания обеспечивают перемещение также заднего торца трубы посредством дополнительного троса, соединяющего его с передним торцом.

2. Устройство для осуществления способа, содержащее гофрированную трубу и оголовок, к которому прикреплен трос для протягивания, отличающееся тем, что в центральном отверстии оголовка помещен золотник с ограничителями осевого хода, к одному концу которого крепится трос для протягивания, а другой его конец соединен посредством дополнительного троса через регулировочный узел с задним торцом гофрированной трубы, который закрыт герметичной крышкой, имеющей штуцер для подачи давления.