RU113328U1 - BALLAST COATED PIPE JOINT ASSEMBLY - Google Patents

Abstract

1. Узел стыка труб с балластным покрытием, включающий концы двух труб, соединенные сварным швом и закрытые изоляционным материалом, на которые вплотную к торцевым поверхностям балластного покрытия стыкуемых труб установлены центрирующие пояса, выполненные из центраторов, соединенных между собой ленточным элементом, внешнюю оболочку узла стыка, закрепленную на центрирующих поясах вплотную с внешними оболочками стыкуемых труб, при этом соединение внешней оболочки узла стыка с внешней оболочкой стыкуемой трубы выполнено с помощью двух крепежных скоб, снабженных резиновыми прокладками, крепежные скобы установлены поверх мест соединения внешней оболочки узла стыка с внешними оболочками стыкуемых труб, внешняя оболочка узла стыка выполнена разъемной, и разъем имеет вставку, с которой, по меньшей мере, один край разъема жестко соединен по всей длине узла стыка, причем кольцевое пространство между поверхностью труб и внешней оболочкой узла стыка заполнено, по меньшей мере, одним слоем бетонного или изолирующего материала. ! 2. Узел стыка по п.1, отличающийся тем, что он снабжен армирующей сеткой, установленной внутри бетонного материала. ! 3. Узел стыка по п.1, отличающийся тем, что в качестве изолирующего материала используется пенополиуретан. 1. A joint of pipes with a ballast coating, including the ends of two pipes, connected by a welded seam and covered with an insulating material, on which centering belts are installed close to the end surfaces of the ballast coating of the abutting pipes, made of centralizers interconnected by a tape element, the outer shell of the joint , fixed on the centering belts close to the outer shells of the abutting pipes, while the connection of the outer shell of the joint unit with the outer shell of the abutting pipe is made using two fastening brackets equipped with rubber gaskets, the fastening brackets are installed over the joints of the outer shell of the joint with the outer shells of the abutting pipes , the outer shell of the joint is detachable, and the connector has an insert with which at least one edge of the connector is rigidly connected along the entire length of the joint, and the annular space between the surface of the pipes and the outer shell of the joint is filled with at least one layer concrete o or insulating material. ! 2. The joint unit according to claim 1, characterized in that it is provided with a reinforcing mesh installed inside the concrete material. ! 3. The joint assembly according to claim 1, characterized in that polyurethane foam is used as an insulating material.

Description

Заявляемое техническое решение относится к прокладке трубопроводов из труб с балластным покрытием, а именно, к узлу стыка труб с балластным покрытием, и может быть использовано как при прокладке трубопроводов по дну водоемов или по заболоченной местности, так и при проектировании и строительстве трубопроводов, требующих повышенной устойчивости к возможным природным, техногенным или террористическим воздействиям.The claimed technical solution relates to the laying of pipelines from pipes with ballast coating, namely, to the junction of pipes with ballast coating, and can be used both for laying pipelines along the bottom of reservoirs or in wetlands, and in the design and construction of pipelines requiring increased resistance to possible natural, man-made or terrorist influences.

Известно, что при укладке трубопроводов по дну водоемов или заболоченной местности наиболее экономичным является использование труб с балластным покрытием из тяжелых бетонов.It is known that when laying pipelines along the bottom of reservoirs or wetlands, the most economical is the use of pipes with a ballast coating of heavy concrete.

Также трубы с балластным покрытием из тяжелых бетонов могут применяться в районах с повышенной подвижностью поверхностных слоев почвы, таких, например, как в местах с угрозой селевых потоков, сейсмоактивных районах.Also, pipes with a ballast coating of heavy concrete can be used in areas with increased mobility of the surface layers of the soil, such as, for example, in places with the threat of mudflows, seismically active areas.

Из-за своей хорошей защищенности, связанной с защитными характеристиками покрытий из тяжелых бетонов, трубы с балластным покрытием могут иметь применение в районах с возможным применением оружия. Также балластное покрытие из тяжелых бетонов позволяет противодействовать террористическим атакам на трубопроводы.Due to its good security associated with the protective characteristics of heavy concrete coatings, ballast-coated pipes can be used in areas with possible use of weapons. Also, heavy concrete ballast coatings can counteract terrorist attacks on pipelines.

Однако, в настоящее время, в местах стыков труб отсутствует покрытие, позволяющее надежно защитить трубы от внешнего силового воздействия.However, at present, at the joints of the pipes there is no coating that can reliably protect the pipes from external force.

Например, в изобретении, описанном в патенте № RU 2398155 «Способ противокоррозионной изоляции сварного стыка трубопровода и устройства для его осуществления» описан способ защиты стыка трубопровода. Способ заключается в том, что сначала термоусаживающуюся муфту-втулку размещают на трубопроводе вблизи стыка перед сваркой концов трубопровода. После сварки стыка металлическими щетками очищают изолируемую поверхность, осушают ее от влаги. Наносят на нее грунтовку - "жидкий" праймер и мастичную ленту. После чего термоусаживающуюся муфту сдвигают, устанавливают в зону сварного стыка симметрично относительно него и разогревают до температуры усадки. Одновременно через термоусаживающуюся муфту производят прогрев и расплавление слоев мастичной ленты, одновременно обеспечивая давление на расплавленную мастику мастичной ленты для заполнения ею пустот в районе усиления сварного шва (шатровых зон), а также мест перехода к базовому покрытию и нахлестов слоев мастичной ленты. Таким образом, изоляционное покрытие сварного стыка трубопровода содержит грунтовку - "жидкий" праймер, мастичную ленту, а также термоусаживаюшуюся муфту, установленную на трубопровод перед сваркой стыка трубопровода с возможностью перемещения вдоль оси трубопровода.For example, in the invention described in patent No. RU 2398155 "Method for anticorrosive insulation of a welded joint of a pipeline and a device for its implementation" describes a method of protecting a joint of a pipeline. The method consists in the fact that first a heat-shrink sleeve-sleeve is placed on the pipeline near the joint before welding the ends of the pipeline. After welding the joint with metal brushes, they clean the insulated surface and dry it from moisture. Put on it a primer - a "liquid" primer and a mastic tape. After that, the heat-shrinkable sleeve is shifted, installed in the welded joint area symmetrically relative to it and heated to a shrink temperature. At the same time, through the heat-shrinkable sleeve, the layers of the mastic tape are heated and melted, while simultaneously providing pressure on the molten mastic of the mastic tape to fill voids in the area of the weld reinforcement (tent areas), as well as the places of transition to the base coating and overlays of the mastic tape layers. Thus, the insulation coating of the welded joint of the pipeline contains a primer - a "liquid" primer, a mastic tape, as well as a heat-shrinkable sleeve installed on the pipeline before welding the joint of the pipeline with the possibility of movement along the axis of the pipeline.

Основными недостатками предложенного покрытия является низкая устойчивость к сдвигу под воздействием осадки грунта, недостаточно высокая ударная прочность покрытий, низкая биостойкость адгезионного подслоя покрытия. Эти недостатки приводят к разрушению изолирующего покрытия и, как следствие, прямому воздействию на поверхность труб внешних факторов. Особенно губительно подобное воздействие на сварной шов.The main disadvantages of the proposed coating is low shear resistance under the influence of soil subsidence, insufficiently high impact strength of the coatings, low biostability of the adhesive sublayer of the coating. These shortcomings lead to the destruction of the insulating coating and, as a consequence, the direct impact of external factors on the pipe surface. Especially fatal is the similar effect on the weld.

Так опыт эксплуатации отечественных газонефтепроводов показал, что срок службы полимерных ленточных покрытий на трубопроводах диаметром 1020 мм и выше составляет от 7 до 15 лет, что в 2-4 раза меньше нормативного срока амортизации магистральных трубопроводов (не менее 33 лет). Это приводит к тому, что приходится проводить масштабные работы по ремонту и переизоляции трубопроводов с наружными полимерными ленточными покрытиями после 20 лет их эксплуатации.Thus, the operating experience of domestic gas and oil pipelines has shown that the service life of polymer tape coatings on pipelines with a diameter of 1020 mm and above is from 7 to 15 years, which is 2-4 times less than the standard depreciation period for trunk pipelines (at least 33 years). This leads to the fact that it is necessary to carry out large-scale work on the repair and re-insulation of pipelines with external polymer tape coatings after 20 years of their operation.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является технология, описанная на сайте http://neftegas.info в №2 (19) 2011 в статье «Методы изоляции сварных стыков подводных трубопроводов».Closest to the claimed technical solution is the technology described on the website http://neftegas.info in No. 2 (19) 2011 in the article "Methods of insulation of welded joints of underwater pipelines."

Данная технология была предложена для строительства газопровода «Голубой поток». Технология включает в себя следующие этапы:This technology was proposed for the construction of the Blue Stream gas pipeline. The technology includes the following steps:

1. Дробеметная очистка зоны изолируемого сварного стыка.1. Shot blast cleaning of the insulated weld zone.

2. Индукционный нагрев металла зоны сварного стыка до температуры 240-250°С.2. Induction heating of the metal of the welded joint zone to a temperature of 240-250 ° C.

3. Последовательное автоматическое нанесение слоя эпоксидного порошкового праймера и полипропиленового адгезива.3. Sequential automatic application of a layer of epoxy powder primer and polypropylene adhesive.

4. Дополнительный инфракрасный нагрев зон покрытия, прилегающих к металлу сварного стыка.4. Additional infrared heating of the coating zones adjacent to the weld metal.

5. Установка формирующего кожуха и его заполнение под давлением 200 атм. расплавленным полипропиленом (полиэтиленом).5. Installation of the forming casing and its filling under a pressure of 200 atm. molten polypropylene (polyethylene).

6. Формирование покрытия и снятие кожуха.6. Formation of the coating and removal of the casing.

Данная технология использовалась на берегу при монтаже четырех трубThis technology was used ashore when installing four pipes

Время выполнения всех операций по изоляции стыков составляло около 7-10 минут.The execution time of all operations to isolate the joints was about 7-10 minutes.

Существенным недостатком является его относительно низкая прочность, особенно при низких температурах, по сравнению с бетонным покрытием, а также необходимость проведения дополнительных проектных работ для адаптации оборудования к различным условиям строительства.A significant drawback is its relatively low strength, especially at low temperatures, compared with the concrete coating, as well as the need for additional design work to adapt the equipment to various construction conditions.

Техническим результатом, который достигается в заявленном узле стыка труб с балластным покрытием, является повышение срока службы узлов стыка труб с балластным покрытием и приближение прочностных характеристик защитного покрытия стыка труб к характеристикам основной трубы с балластным покрытием, что весьма важно для повышения защищенности трубопровода в целом от природных, техногенных или террористических угроз разрушения.The technical result that is achieved in the claimed node of the joint of pipes with ballast coating is to increase the service life of the joints of joints of pipes with ballast coating and the approximation of the strength characteristics of the protective coating of the joint of pipes to the characteristics of the main pipe with ballast coating, which is very important to increase the protection of the pipeline as a whole from natural, man-made or terrorist threats of destruction.

Также техническим результатом, который достигается в заявленном узле стыка труб с балластным покрытием, является выравнивание внешнего диаметра всего трубопровода, что уменьшает механическую нагрузку на места изменения внешнего диаметра трубопровода.Also the technical result, which is achieved in the claimed node of the junction of pipes with ballast coating, is the alignment of the outer diameter of the entire pipeline, which reduces the mechanical load at the places of change in the outer diameter of the pipeline.

Технический результат достигается тем, что узел стыка труб с балластным покрытием включает концы двух труб соединенные сварным швом и закрытые изоляционным материалом. На концах труб, вплотную к торцевым поверхностям балластного покрытия стыкуемых труб, установлены центрирующие пояса. Центрирующие пояса выполнены из центраторов, соединенных между собой ленточным элементом. Внешняя оболочка узла стыка закреплена на центрирующих поясах вплотную с внешними оболочками стыкуемых труб. Соединение внешней оболочки узла стыка с внешней оболочкой балластного покрытия трубы выполнено с помощью двух крепежные скоб, снабженных резиновыми прокладками. Крепежные скобы установлены поверх мест соединения внешней оболочки узла стыка с внешними оболочками балластного покрытия труб. Внешняя оболочка узла стыка выполнена разъемной, и разъем имеет вставку. Вставка и по меньшей мере один из краев разъема жестко соединены по всей длине узла стыка. Кольцевое пространство между поверхностью труб и внешней оболочкой узла стыка заполнено, по меньшей мере, одним слоем бетонного или изолирующего материала.The technical result is achieved by the fact that the knot of the pipe joint with a ballast coating includes the ends of two pipes connected by a weld and closed by insulating material. At the ends of the pipes, close to the end surfaces of the ballast coating of the joined pipes, centering belts are installed. The centering belts are made of centralizers interconnected by a tape element. The outer shell of the joint assembly is fixed on the centering belts close to the outer shells of the joined pipes. The connection of the outer shell of the joint with the outer shell of the ballast coating of the pipe is made using two fastening brackets equipped with rubber gaskets. Mounting brackets are installed over the junction of the outer shell of the joint with the outer shells of the ballast coating of the pipes. The outer shell of the joint is detachable, and the connector has an insert. The insert and at least one of the edges of the connector are rigidly connected along the entire length of the joint. The annular space between the surface of the pipes and the outer shell of the joint is filled with at least one layer of concrete or insulating material.

Также технический результат достигается тем, что узел стыка снабжен армирующей сеткой, установленной внутри бетонного материала.Also, the technical result is achieved by the fact that the junction node is equipped with a reinforcing mesh installed inside the concrete material.

Также технический результат достигается тем, что в качестве изолирующего материала используется пенополиуретан.Also, the technical result is achieved by the fact that polyurethane foam is used as an insulating material.

В последующем заявляемое техническое решение поясняется подробным описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее решение, примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:In the following, the claimed technical solution is illustrated by a detailed description of a specific but not limiting present solution, an example of its implementation and the accompanying drawings, in which:

фиг.1 - приведен продольный разрез узла стыка труб с балластным покрытием;figure 1 - shows a longitudinal section of the node of the junction of pipes with ballast coating;

фиг.2 - приведен поперечный разрез узла стыка труб с балластным покрытием;figure 2 - shows a cross section of the node of the junction of pipes with a ballast coating;

фиг.3 - приведен пример выполнения центрирующего пояса.figure 3 is an example of a centering belt.

Узел стыка труб имеет концы 1 двух труб, соединенных сварным швом 2, как это показано на фиг.1. Металлические поверхности концов 1 труб покрыты изоляционным материалом 3. В качестве изоляционного материала 3 может использоваться, например, полимерное ленточное покрытие. Как вариант, в качестве изоляционного материала 3 может использоваться комбинированное мастично-ленточное покрытие.The pipe junction has ends 1 of two pipes connected by a weld 2, as shown in FIG. The metal surfaces of the ends 1 of the pipes are coated with an insulating material 3. As an insulating material 3, for example, a polymer tape coating can be used. Alternatively, as an insulating material 3 can be used combined mastic-tape coating.

Вплотную к торцевым поверхностям балластных покрытий 4 установлены центрирующие пояса 5. Центрирующие пояса 5 состоят из центраторов 6 и ленточного элемента 7, как это показано на фиг.2 и фиг.3. В качестве материала для центраторов 6 может быть использована, например, древесина. В качестве ленточного элемента 7 может быть использована стальная лента. Соединение центраторов 6 с ленточным элементом 7 может быть произведено, например, при помощи скоб 8.Close to the end surfaces of the ballast coatings 4, centering belts 5 are installed. The centering belts 5 are composed of centralizers 6 and a belt element 7, as shown in FIG. 2 and FIG. 3. As a material for centralizers 6 can be used, for example, wood. As the tape element 7 can be used steel tape. The connection of the centralizers 6 with the tape element 7 can be made, for example, using brackets 8.

Поверх центрирующих поясов 5 установлена внешняя оболочка 9 узла стыка труб. Внешняя оболочка 9 узла стыка труб может быть выполнена, например, из прямоугольного листа металлополимерного материала. Лист металлополимерного материала обернут поверх центрирующих поясов 5. Вдоль места соединения краев листа под ними установлена вставка 10. Вставка 10 выполнена в виде пластины. В приведенном примере один край листа внешней оболочки 9 соединен со вставкой 10 заклепками 11.On top of the centering belts 5, the outer shell 9 of the pipe junction assembly is installed. The outer shell 9 of the pipe junction may be, for example, made of a rectangular sheet of metal-polymer material. A sheet of metal-polymer material is wrapped over the centering belts 5. Along the junction of the edges of the sheet, an insert 10 is installed under them. The insert 10 is made in the form of a plate. In the above example, one edge of the sheet of the outer shell 9 is connected to the insert 10 with rivets 11.

Места соединения внешней оболочки 9 узла стыка с внешней оболочкой 12 балластного покрытия трубы выполнено с помощью двух крепежные скоб 13. Под крепежными скобами 13 расположены резиновые подкладки 14. Резиновые подкладки 14 позволяют улучшить герметизацию узла стыка труб.The joints of the outer shell 9 of the joint of the joint with the outer shell 12 of the ballast coating of the pipe are made using two mounting brackets 13. Under the mounting brackets 13 are rubber pads 14. Rubber pads 14 can improve the sealing of the pipe joint.

В средней части внешней оболочки 9 узла стыка имеется отверстие 15. Отверстие 15 используется для заполнения кольцевого пространства, образованного между поверхностью концов 1 труб и внешней оболочкой 9 узла стыка бетонным или изолирующим материалом 16. В качестве бетонного материала возможно применение песчано-цементных растворов и бетонов. При применении тяжелых бетонов возможно соединение обоих краев листа внешней оболочки 9 со вставкой 10. В качестве изолирующего материала целесообразно применять, например, пенополиуретан.In the middle part of the outer shell 9 of the junction node, there is a hole 15. The hole 15 is used to fill the annular space formed between the surface of the ends 1 of the pipes and the outer shell 9 of the junction of the concrete or insulating material 16. As a concrete material, sand-cement mortars and concrete can be used . When using heavy concrete, it is possible to connect both edges of the sheet of the outer shell 9 with the insert 10. As an insulating material, it is advisable to use, for example, polyurethane foam.

В кольцевом пространстве между поверхностью концов 1 труб и внешней оболочкой 9 узла стыка в случае применения бетонного материала возможна установка армирующей сетки (на чертежах не показана). При этом сетка может крепиться на центраторы 6, например, в их средней части при помощи скоб. В этом случае заполнение кольцевого пространства между поверхностью концов 1 труб и внешней оболочкой 9 узла стыка бетонным материалом 16 производится после установки армирующей сетки.In the annular space between the surface of the ends 1 of the pipes and the outer shell 9 of the joint node in the case of using concrete material, it is possible to install a reinforcing mesh (not shown in the drawings). In this case, the grid can be mounted on centralizers 6, for example, in their middle part using brackets. In this case, the filling of the annular space between the surface of the ends 1 of the pipes and the outer shell 9 of the junction of the joint with concrete material 16 is made after installing the reinforcing mesh.

Предлагаемое техническое решение может быть легко применено в трассовых условиях, т.е. непосредственно при укладке трубопровода, не требует дополнительного сложного оборудования. При этом трубопровод, выполненный из балластных труб с использованием узла стыка, согласно настоящей полезной модели, позволяет выполнить задачу по увеличению срока службы трубопровода, повышению устойчивости трубопровода к природным, техногенным или террористическим воздействиям и снижению затрат на его эксплуатацию.The proposed technical solution can be easily applied in highway conditions, i.e. directly when laying the pipeline, does not require additional sophisticated equipment. At the same time, a pipeline made of ballast pipes using a joint assembly, according to this utility model, allows us to fulfill the task of increasing the pipeline's service life, increasing the pipeline's resistance to natural, man-made or terrorist influences and reducing the cost of its operation.

Claims (3)

1. Узел стыка труб с балластным покрытием, включающий концы двух труб, соединенные сварным швом и закрытые изоляционным материалом, на которые вплотную к торцевым поверхностям балластного покрытия стыкуемых труб установлены центрирующие пояса, выполненные из центраторов, соединенных между собой ленточным элементом, внешнюю оболочку узла стыка, закрепленную на центрирующих поясах вплотную с внешними оболочками стыкуемых труб, при этом соединение внешней оболочки узла стыка с внешней оболочкой стыкуемой трубы выполнено с помощью двух крепежных скоб, снабженных резиновыми прокладками, крепежные скобы установлены поверх мест соединения внешней оболочки узла стыка с внешними оболочками стыкуемых труб, внешняя оболочка узла стыка выполнена разъемной, и разъем имеет вставку, с которой, по меньшей мере, один край разъема жестко соединен по всей длине узла стыка, причем кольцевое пространство между поверхностью труб и внешней оболочкой узла стыка заполнено, по меньшей мере, одним слоем бетонного или изолирующего материала.1. The joint site of pipes with ballast coating, including the ends of two pipes connected by a welded seam and covered with insulating material, on which close to the end surfaces of the ballast coating of the joined pipes are installed centering belts made of centralizers interconnected by a tape element, the outer shell of the joint fixed on the centering belts close to the outer shells of the joined pipes, while the connection of the outer shell of the joint with the outer shell of the joined pipe is made using two clamping brackets equipped with rubber gaskets, mounting brackets are installed on top of the joints of the outer shell of the joint assembly with the outer shells of the joined pipes, the outer shell of the joint assembly is detachable, and the connector has an insert with which at least one edge of the connector is rigidly connected along the entire length the joint, and the annular space between the surface of the pipes and the outer shell of the joint is filled with at least one layer of concrete or insulating material. 2. Узел стыка по п.1, отличающийся тем, что он снабжен армирующей сеткой, установленной внутри бетонного материала.2. The junction according to claim 1, characterized in that it is equipped with a reinforcing mesh installed inside the concrete material. 3. Узел стыка по п.1, отличающийся тем, что в качестве изолирующего материала используется пенополиуретан.

3. The junction according to claim 1, characterized in that polyurethane foam is used as the insulating material.