Способ покрытия внутренней поверхности трубопровода

Способ покрытия внутренней поверхности трубопровода

Реферат

Изобретение относится к способу покрытия внутренней поверхности поврежденных трубопроводов как подземных, так и расположенных на земле, и может использоваться для бестраншейного ремонта трубопроводов и для защиты трубопроводов от повреждений.

На сегодняшний день существует много различных бестраншейных методов ремонта трубопроводов, поэтому бывает затруднительно принять правильное решение, которое обеспечивало бы требуемое качество при минимальных затратах. Одним из преимуществ использования бестраншейных методов ремонта трубопроводов считается гибкость и скорость выполнения работ, которые позволяют экономить солидные финансовые средства.

Известен способ ремонта внутренней поверхности трубопровода (патент США №5119862, F 16 L 55/16, опубл. 09.06.92) с помощью вкладыша в форме сложенного листа, покрытого спрессованной набивкой, внутрь которого вставлена надуваемая оболочка. Вкладыш вставляют в трубопровод, оболочку надувают, в результате чего вкладыш разворачивается и спрессованная набивка прижимается к поврежденному участку.

К недостаткам данного способа можно отнести неплотное прилегание рукава к поверхности трубопровода и отсутствие полимерного связующего, что вызывает значительные теплопотери в окружающую среду и уменьшает прочность и долговечность внутреннего покрытия.

Известен способ покрытия внутренней поверхности трубопровода (патент США №6098665, F 16 L 55/16, опубл. 08.08.2000) с помощью пластичного вкладыша, изготовленного из полимерного материала. Вкладыш деформируют, придавая ему U-образную форму, и обматывают гибким элементом для поддержания вкладыша в деформированном состоянии. Указанный гибкий элемент может быть выполнен из адгезионного материала. Затем обмотанный вкладыш протаскивают в трубопровод и под давлением жидкости расширяют до соприкосновения с его внутренней поверхностью. Гибкий элемент растворяется, создавая адгезионный контакт между вкладышем и внутренней поверхностью защищаемого трубопровода.

К недостаткам указанного способа можно отнести сложность аппаратуры, необходимой для его осуществления. Кроме того, материалы, из которых изготавливаются вкладыши, не обладают высокой прочностью и ограничивают диапазон температур, при которых возможна эксплуатация подобных покрытий.

Известен способ покрытия внутренней поверхности трубопровода (патент РФ №2020356, кл. F 16 L 58/10, опубл. 30.09.1994). Способ заключается в ведении в трубопровод трубчатой тканой оболочки, на которую нанесено покрытие из гибкого синтетического полимера на основе фторопласта и его композиций, скрепленной металлической нитью.

Недостатком данного способа является высокая стоимость покрытия за счет использования трудоемкой технологии и дорогостоящих материалов.

Известен способ покрытия внутренней поверхности трубопровода (патент РФ №2027941, кл. F 16 L 58/10, опубл. 27.01.95). Способ заключается в размещении в трубопроводе футеровочного рукава, прижатии его и одновременном подогреве в определенном 2-х стадийном режиме.

При этом футеровочный рукав состоит из внутренней и внешней гибких полимерных оболочек, между которыми размещают нетканый волокнистый материал, пропитанный полимерным связующим.

К недостаткам, препятствующим использованию указанного способа, следует отнести трудности применения 2-х компонентных полимерных связующих, что особенно неприемлемо в условиях зимнего периода, а также недостаточную долговечность получаемых покрытий внутри трубопровода, обусловленную применяемыми для ремонта материалами и отсутствием адгезионного контакта с внутренней поверхностью защищаемого трубопровода.

При введении такого футеровочного рукава в защищаемый трубопровод возможны разрушения полимерных пленок в виде разрывов и деформаций.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков является способ, представленный патентом РФ №2027941, который и выбран в качестве прототипа.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является сокращение времени формирования покрытия внутренней поверхности трубопровода и одновременно повышение долговечности получаемых покрытий.

На решение этой задачи направлено изобретение, сущность которого заключается в том, что техническим результатом при использовании предлагаемого способа является:

- увеличение скорости процесса формирования покрытия внутренней поверхности трубопровода за счет использования термоплавких клеев, не требующих структурирования;

- повышение долговечности за счет обеспечения адгезионного контакта термоплавкого клея и внутренней поврехности трубопровода, так как в процессе прижатия футеровочного рукава к трубопроводу происходит продавливание клея сквозь нетканый волокнистый материал. При этом в результате получают монолит из футеровочного рукава и защищаемой трубы;

- в состав термоплавкого клея можно вводить различные добавки в виде ингибиторов коррозии, что позволяет блокировать коррозионные процессы в трубопроводе;

- используются более дешевые полимерные связующие, термплавкие клеи, например на основе битума;

- футеровочный рукав можно формировать заранее, хранить до эксплуатации и использовать для защиты трубопровода в любое время и при любых климатических условиях.

Указанный технический результат достигается тем, что способ покрытия внутренней поверхности трубопровода заключается в размещении в нем футеровочного рукава, состоящего из гибкой внутренней оболочки, нетканого волокнистого материала и связующего и в прижатии футеровочного рукава к внутренней поверхности трубопровода с одновременным прогревом, и отличается тем, что связующее размещают между внутренней гибкой оболочкой и нетканым волокнистым материалом, а прогрев осуществляют до температуры выше температуры текучести полимерного связующего, но ниже температуры плавления нетканого волокнистого материала до достижения адгезионного контакта связующего с внутренней поверхностью трубопровода и последующего охлаждения с тем же прижатием до температуры текучести полимерного связующего, при этом в качестве связующего используют термоплавкий клей, а внутреннюю гибкую оболочку сваривают из коррозионно-стойкой металлической ленты.

Прижатие и подогрев осуществляют давлением пара, жидкости или воздуха.

Признаки, указанные в формуле изобретения, являются необходимыми и достаточными для достижения указанного технического результата, а их совокупность не известна из других источников информации.

Материалы, применяемые при изготовлении комбинированной трубы.

В качестве внутренней гибкой оболочки используют коррозионно-стойкую металлическую ленту, например из коррзионно-стойкой стали 04Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 06Х18Н9.

В качестве связующего используют термоплавкие клеи в виде:

- смолы на основе сополимера, бутилакрилата и метакриловой кислоты, например БМК-5 (ОСТ-01-26-75 ранее ТУ 6-01-432-69 или ОСТ 6-01-26-75);

- сополимера этилена с винилацетатом (сэвилена), например 11806-1750 (ТУ 6-05-1636-73);

- битума, например БН 90/10 (ТУ 38 601-07-25-00).

В качестве нетканого волокнистого материала используют, например, ультрамикротонкое базальтовое волокно (ТУ 5761-2-04001485-93), иглопробивное полиэфирное полотно (ТУ 412-854-91), иглопробивное полотно из смеси полипропиленовых и полиэфирных волокон (ТУ 17529-814-80). Сущность предлагаемого изобретения поясняется примерами.

ПРИМЕР №1.

Футеровочный рукав состоит из двух лент коррзионно-стойкой стали марки 04Х18Н10Т толщиной 0,2 мм, сваренных между собой продольными швами по краям. На ленты снаружи наносят слой термоплавкого клея в виде смолы БМК-5 (температура текучести t_тек=110°C), сверху укладывают холст из ультратонкого базальтового волокна плотностью 300 г/м² (температура плавления t_пл=930°С).

Футеровочный рукав размещают в трубопроводе и заглушают. Рукав раздувают в течение 5 мин сжатым воздухом под давлением 2 атм. Затем во внутреннюю полость рукава подают газообразные продукты сгорания пропана с температурой 300°С и давлением 2 атм в течение 20 мин, а затем охлаждают до температуры 90°С, подавая с тем давлением сжатый воздух в течение 10 мин. После охлаждения отремонтированный участок трубопровода полностью готов для подсоединения к остальной части трубопровода.

ПРИМЕР №2.

На внутреннюю оболочку футеровочного рукава, сваренного из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т толщиной 0,3 мм, снаружи наносят термоплавкий клеевой слой в виде гранул сэвилена марки 11806-1750 (температура текучести t_тек=90°C), а затем укладывают иглопробивное полотно плотностью 160 г/м² на основе полиэфирного волокна (температура плавления t_пл=240°С).

Футеровочный рукав размещают в трубопроводе, с торцов устанавливают заглушки и подают внутрь рукава водяной пар с температурой 150°С и давлением 6 атм в течение 10 мин. После этого внутренний объем рукава охлаждают до температуры 50°С, продувая сжатым воздухом с давлением 6 атм в течение 10 мин.

ПРИМЕР №3.

На внутреннюю оболочку футеровочного рукава, сваренного из коррозионно-стойкой стали 06Х18Н9 толщиной 0,5 мм, снаружи наносят экструзией с помощью плоскощелевой головки термоплавкий клеевой слой в виде битума марки БН 90/10 с добавкой орто-фосфорной кислоты 0,8% по массе (ТУ 2142-002-00209450-96) с температурой текучести t_тек=75°C, а затем укладывают иглопробивное полотно из смеси полипропиленовых и полиэфирных волокон плотностью 120 г/м² (температура плавления t_пл=140°С).

Футеровочный рукав размещают в трубопроводе, с торцов устанавливают заглушки. Предварительно раздувают рукав воздухом с давлением 6 атм. Затем выдавливают воздух водой с температурой 130°С и давлением 8 атм. Через 15 мин воду сливают и охлаждают до температуры 40°С, поддавливая воздухом с давлением 8 атм в течение 15 мин.

Данные натурных испытаний внутреннего покрытия трубопровода, защищаемого предлагаемым способом, по представленным примерам:

- температура эксплуатации покрытия допускается в диапазоне от -60°С до +200°С;

- паропроницаемость 0;

- теплопроводность 0,09 Вт/м·°С;

- время формирования монолитного покрытия менее 40 мин.

Защитное покрытие, получаемое предлагаемым способом, имеет показатели на порядок лучше, чем покрытие по прототипу.

Если температура прогрева футеровочного рукава ниже температуры текучести полимерного связующего, то не происходит полное расплавление полимерного связующего, его продавливание через нетканый материал и, как следствие, не создается достаточный адгезионный контакт футеровочного рукава с внутренней поверхностью защищаемой трубы и ухудшаются все ее эксплуатационные показатели.

Если температура прогрева футеровочного рукава выше температуры плавления нетканого волокнистого материала, то наблюдается разрушение структуры нетканого волокнистого материала, что препятствует продавливанию полимерного связующего сквозь деструктированный материал. Следствием является неполный адгезионный контакт футеровочного рукава с внутренней поверхностью защищаемой трубы. Такой дефект резко ухудшает теплозащитные свойства покрытия, его прочность и долговечность.

Охлаждение футеровочного рукава с тем же прижатием до температуры ниже температуры текучести полимерного связующего обеспечивает сохранение прочности адгезионного контакта и образование монолитности футеровочного рукава с трубой, что также обуславливает надежность и долговечность внутреннего покрытия трубопровода.

Трубопроводы с внутренней поверхностью, выполненной описанным способом, имеют хорошие теплозащитные свойства, что обусловлено сочетанием определенных материалов, из которых изготовлен футеровочный рукав.

Поверхность внутренней гибкой оболочки из коррозионно-стойкой стали обеспечивает не только химическую стойкость трубопровода, но и повышает его пропускную способность на 10-15%.

Сочетание химической стойкости и прочности при эксплуатации в широком диапазоне температур футеровочного рукава, а также достижение адгезионного контакта полимерного связующего с внутренней поверхностью трубопровода обеспечивает долговечность трубопровода за счет образования монолита футеровочного рукава и трубопровода, что, в свою очередь, обуславливает возможность его эксплуатации в любых климатических условиях.

Время формирования покрытия внутренней поверхности трубопровода по сравнению с прототипом уменьшается в 10-15 раз, благодаря использованию термоплавких клеев в качестве полимерного связующего. А сочетание всех указанных материалов с предлагаемой технологией повышает долговечность покрытия в 4-5 раз.

Кроме того, использование данных клеев экономически более выгодно, благодаря их низкой стоимости.

Способ реализован на объектах Мосводоканала, где было подтверждено не только качество получаемого монолитного покрытия, но и доказана технологичность и простота предлагаемого способа.

Предлагаемая технология бестраншейного восстановления трубопроводов гарантирует, что подземные сети находятся в хорошем состоянии и выполняют свою основную задачу: поддерживают равновесие экосистемы и обеспечивают качество подаваемой воды из естественных источников.

Из вышеизложенного следует, что заявленная комбинированная труба направлена на решение поставленной задачи и при этом соответствует всем требованиям патентоспособности по действующему законодательству.

1. Способ покрытия внутренней поверхности трубопровода, заключающийся в размещении в нем футеровочного рукава, состоящего из гибкой внутренней оболочки, нетканого волокнистого материала и связующего, и в прижатии футеровочного рукава к внутренней поверхности трубопровода с одновременным прогревом, отличающийся тем, что связующее размещают между внутренней гибкой оболочкой и нетканым волокнистым материалом, прогрев осуществляют до температуры выше температуры текучести связующего, но ниже температуры плавления нетканого волокнистого материала до достижения адгезионного контакта связующего с внутренней поверхностью трубопровода и последующего охлаждения с тем же прижатием до температуры ниже температуры текучести связующего, при этом в качестве связующего используют термоплавкий клей, а внутреннюю гибкую оболочку сваривают из коррозионно-стойкой металлической ленты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прижатие и подогрев осуществляют давлением пара, жидкости или воздуха.