RU59649U1 - CESSON FOR REPAIR OF UNDERWATER PIPELINES - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к строительству и ремонту линейной части магистральных трубопроводов, преимущественно находящихся под водой. Кессон для ремонта подводных трубопроводов содержит камеру в виде короба с открытыми дном и одной из боковых стенок, в двух других противоположных боковых стенках которого выполнены сегментные выемки с радиусом дуги соответствующим радиусу ремонтируемого трубопровода с обеспечением возможности прилегания камеры к наружной поверхности трубопровода по образующим и дугам окружностей с образованием водолазного колокола, приспособление для фиксации камеры на трубопроводе и средство для фиксации камеры относительно грунта, связанное с камерой с возможностью ее поворота вокруг оси трубопровода. При помощи предлагаемого кессона можно быстро и качественно ремонтировать поврежденные газопроводы, при этом не требуется мощного грузоподъемного оборудования. 3 ил.The utility model relates to the construction and repair of the linear part of trunk pipelines, mainly located under water. The caisson for repair of underwater pipelines contains a chamber in the form of a box with an open bottom and one of the side walls, in two other opposite side walls of which segmented recesses are made with an arc radius corresponding to the radius of the pipeline being repaired, making it possible for the camera to adhere to the outer surface of the pipeline along generatrices and circular arcs with the formation of a diving bell, a device for fixing the camera on the pipeline and means for fixing the camera relative to the ground associated with Amer with the possibility of rotation around the pipeline axis. Using the proposed caisson, it is possible to quickly and efficiently repair damaged gas pipelines, while powerful lifting equipment is not required. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к строительству и ремонту подводных переходов магистральных трубопроводов. Полезная модель позволяет обеспечить условия проведения ремонтных работ в среде защитных газов, в том числе подводной сварки при ремонте дефектов подводных переходов магистральных трубопроводов на глубинах до 60 м.The utility model relates to the construction and repair of underwater crossings of trunk pipelines. The utility model allows to provide the conditions for repair work in the environment of shielding gases, including underwater welding when repairing defects of underwater crossings of pipelines at depths of up to 60 m.

Способ сварки непосредственно в водной среде, («мокрый способ» сварки) обладает рядом недостатков - пористость сварного шва, наличие значительного количества шлаковых включений, возможность появления трещин в околошовной зоне, что не позволяет применять его для ответственных сварных соединений.The welding method directly in the aquatic environment, (the "wet method" of welding) has several disadvantages - the porosity of the weld, the presence of a significant number of slag inclusions, the possibility of cracks in the heat-affected zone, which does not allow it to be used for critical welded joints.

При сварке "сухим способом" вокруг места сварки создается защитная газовая среда. Это позволяет преодолеть большинство недостатков, присущих "мокрому способу" и получить качество сварного шва, равное «сухопутному».When welding "dry" around the welding site creates a protective gas environment. This allows you to overcome most of the disadvantages inherent in the "wet method" and get the quality of the weld equal to the "ground".

Наиболее близким аналогом является кессон (RU 2203360, опубл. 2003 г.), содержащий корпус с рабочей камерой, состоящий из двух разъемных частей - верхней и нижней, шахту для входа водолаза с поверхности воды в камеру и сменные кольца для установки кессона на трубопровод. Разъемные части корпуса снабжены продольными и поперечными ребрами жесткости. Сменные кольца соединены с камерой болтовым соединением и выполнены из накладного листа и полуобечайки. Для соединения камеры с шахтой на верхней части корпуса установлен комингс с фланцем, а на верхней и нижней частях корпуса установлены грузоподъемные рымы. Для балластировки корпуса в нижней его части выполнены гнезда для установки балок для укладывания на них балласта. Для облегчения труда водолаза при затяжке болтов на нижней части корпуса выполнены откидные площадки.The closest analogue is the caisson (RU 2203360, publ. 2003), containing a housing with a working chamber, consisting of two detachable parts - the upper and lower, a shaft for the diver to enter the chamber from the water surface and interchangeable rings for installing the caisson on the pipeline. The detachable parts of the housing are provided with longitudinal and transverse stiffeners. Interchangeable rings are bolted to the chamber and are made of an overlay sheet and half-shell. To connect the camera to the shaft, coaming with a flange is installed on the upper part of the body, and lifting eyes are installed on the upper and lower parts of the body. For ballasting the housing in its lower part, nests are made for installing beams for laying ballast on them. To facilitate the work of the diver when tightening the bolts on the lower part of the body made folding platform.

Недостатком ближайшего аналога является большие размеры кессона, оснащенного всем необходимым оборудованием, в связи с чем его затруднительно применять для ремонта газопроводов на малых реках и озерах. Кроме того, для установки кессона необходимо применять мощное грузоподъемное оборудование.The disadvantage of the closest analogue is the large size of the caisson, equipped with all the necessary equipment, and therefore it is difficult to use for repair of gas pipelines on small rivers and lakes. In addition, to install a caisson, it is necessary to use powerful lifting equipment.

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции кессона, снижение трудоемкости при его установке на трубопровод без использования мощного грузоподъемного оборудования, а также обеспечение возможности осуществлять ремонтные работы на трубопроводе, а также применения сварочных материалов, идентичных при сварке на суше.The technical task of the utility model is to simplify the design of the caisson, reduce the complexity when installing it on the pipeline without using powerful lifting equipment, and also provide the ability to carry out repair work on the pipeline, as well as the use of welding materials that are identical when welding on land.

Поставленная задача решается тем, что кессон для ремонта подводных трубопроводов содержит камеру в виде короба с открытыми дном и одной из боковых стенок, в двух других противоположных боковых стенках которого выполнены сегментные выемки с радиусом дуги соответствующим радиусу ремонтируемого трубопровода с обеспечением возможности прилегания камеры к наружной поверхности трубопровода по образующим и дугам окружностей с образованием водолазного колокола, приспособление для фиксации камеры на трубопроводе и средство для фиксации камеры относительно грунта, связанное с камерой с возможностью ее поворота вокруг оси трубопровода.The problem is solved in that the caisson for repair of underwater pipelines contains a chamber in the form of a box with an open bottom and one of the side walls, in the two other opposite side walls of which there are segment recesses with an arc radius corresponding to the radius of the pipeline being repaired, making it possible for the camera to adhere to the outer surface the pipeline along the generatrices and arcs of circles with the formation of a diving bell, a device for fixing the camera on the pipeline and means for fixing the EASURES relative to the ground, connected to the chamber with the possibility of rotation around the pipeline axis.

Выполнение камеры в виде водолазного колокола с боковым отверстием (в отличие от ближайшего аналога, в котором корпус имеет четыре секции, так что наружная поверхность трубопровода полностью охвачена корпусом кессона по замкнутому кольцу) позволяет существенно сократить габаритные размеры кессона, уменьшить массу и упростить конструкцию, при этом нет необходимости применять для установки кессона мощное грузоподъемное оборудование. Выполнение кессона с возможностью поворота камеры вокруг оси трубопровода позволяет последовательно отремонтировать все дефектные участки, расположенные по всей длине кольцевого участка.The design of the chamber in the form of a diving bell with a side opening (in contrast to the closest analogue, in which the casing has four sections, so that the outer surface of the pipeline is completely covered by the casing of the caisson in a closed ring) can significantly reduce the overall dimensions of the caisson, reduce weight and simplify the design, when there is no need to use powerful lifting equipment to install the caisson. The execution of the caisson with the ability to rotate the camera around the axis of the pipeline allows you to consistently repair all defective areas located along the entire length of the annular section.

Фиксация камеры на трубопроводе может быть осуществлена с помощью приспособления, содержащего жестко соединенные с камерой направляющие с крепежными элементами для фиксации на трубопроводе и соединенные с камерой прижимные полукольца, выполненные с возможностью охвата наружной поверхности трубопровода. Средство для фиксации камеры относительно грунта содержит две штанги, соединенные через шарнирные устройства с концами кронштейна, жестко соединенного с корпусом. При этом прижимные полукольца могут быть соединены с корпусом через талрепы, а штанги снабжены балластными грузами.The camera can be fixed on the pipeline with the help of a device containing guides rigidly connected to the camera with fasteners for fixing on the pipeline and pressure half rings connected to the camera, made with the possibility of covering the outer surface of the pipeline. The means for fixing the camera relative to the ground contains two rods connected through hinged devices to the ends of an arm rigidly connected to the housing. In this case, the clamping half rings can be connected to the body through the lanyards, and the rods are equipped with ballast weights.

Для выпуска защитного газа и сварочного дыма в стенке камеры выполняют отверстия, в которых могут быть установлены краны для регулировки скорости выпуска газов. Герметичность установки камеры на наружную поверхность трубопровода обеспечивается размещением на прилегающих к наружной поверхности трубопровода поверхностях камеры уплотнителя, выполненного, например, из микропористой резины.To release shielding gas and welding smoke, holes are made in the chamber wall in which taps can be installed to adjust the rate of gas release. The tightness of the installation of the chamber on the outer surface of the pipeline is ensured by placing on the surfaces of the chamber adjacent to the outer surface of the pipeline a sealant made, for example, of microporous rubber.

Сущность полезной модели поясняется с помощью чертежей. На фиг.1 показан кессон, установленный на трубопроводе, на фиг.2 показано то же с камерой, повернутой вокруг оси трубопровода против часовой стрелки относительно положения, занимаемого ею на фиг.1, на фиг.3 показан узел соединения кронштейна камеры с штангой.The essence of the utility model is illustrated using the drawings. Figure 1 shows the caisson mounted on the pipeline, figure 2 shows the same with the camera rotated around the axis of the pipeline counterclockwise relative to the position it occupies in figure 1, figure 3 shows the connection node of the camera bracket with a rod.

Кессон для ремонта подводных трубопроводов содержит металлическую камеру 1 с приваренными четырьмя направляющими 2 и крепежным кронштейном 3 с шарнирными устройствами 4. Камера 1 имеет форму короба с открытым дном и одной из боковых стенок, т.е. у короба отсутствует нижняя стенка, а со стороны, обращаемой к трубопроводу, имеется отверстие. Это отверстие образовано следующим образом. В противоположных боковых стенках камеры 1 выполнены профилированные сегментные (дугообразные) выемки 5, радиус которых соответствует радиусу ремонтируемого трубопровода 6, а угол дуги составляет менее 180°. Дугообразные края отверстия соединены прямыми краями для прилегания к The caisson for repairing underwater pipelines comprises a metal chamber 1 with four welded rails 2 and a mounting bracket 3 with hinge devices 4. The chamber 1 has the form of a duct with an open bottom and one of the side walls, i.e. the box has no bottom wall, and there is an opening on the side facing the pipeline. This hole is formed as follows. In opposite side walls of the chamber 1, profiled segmented (arched) recesses 5 are made, the radius of which corresponds to the radius of the pipeline 6 being repaired, and the arc angle is less than 180 °. The arched edges of the hole are connected by straight edges to fit

трубе по дугам окружностей и по образующим. Такое отверстие обеспечивает возможность установки (прилегания) камеры 1 к наружной поверхности магистрального трубопровода 6 с образованием водолазного колокола. Герметичность установки камеры 1 на наружную поверхность трубопровода 6 обеспечивается размещением в зазоре между краями отверстия и поверхностью трубопровода 6 уплотнителя 7, выполненного из микропористой резины. В верхней стенке камеры 1 выполнены два вентиляционных отверстия 8, 9 (основное и дополнительное), предназначенные для выпуска защитного инертного газа и сварочного дыма. В отверстиях 8, 9 установлены краны для регулировки скорости выпуска газа. К основному вентиляционному отверстию 8 через шланг подсоединен вентиляционный раструб, обеспечивающий удаление (отвод) сварочного дыма из камеры. Камера 1 с помощью шарнирных устройств 4 закрепляется на двух штангах 10 на требуемой высоте. Устойчивость конструкции обеспечивается установленными на штангах 10 балластными ящиками с размещенными в них балластными грузами 11. На дефектном участке ремонтируемого трубопровода камера 1 закрепляется с помощью прижимных полуколец 12 и талрепов 13. Положение камеры 1 на поверхности трубопровода 6 фиксируется с помощью четырех крепежных элементов, например, болтов - упоров 14, размещенных на направляющих 2 и обеспечивающих фиксацию требуемого положения камеры 1 относительно оси трубопровода 6.pipe along arcs of circles and along generators. This hole provides the ability to install (fit) the camera 1 to the outer surface of the main pipeline 6 with the formation of a diving bell. The tightness of the installation of the chamber 1 on the outer surface of the pipeline 6 is ensured by placing in the gap between the edges of the hole and the surface of the pipeline 6 a seal 7 made of microporous rubber. In the upper wall of the chamber 1 there are two ventilation openings 8, 9 (main and additional), designed to release protective inert gas and welding smoke. Cranes are installed in the openings 8, 9 for adjusting the gas discharge rate. A ventilation bell is connected to the main ventilation hole 8 through a hose, which ensures the removal (removal) of welding smoke from the chamber. The camera 1 using the hinge devices 4 is mounted on two rods 10 at the required height. The stability of the structure is ensured by ballast boxes installed on the rods 10 with ballast weights 11 placed on them. On the defective section of the pipeline being repaired, the chamber 1 is fixed by means of pressure half rings 12 and lanyards 13. The position of the chamber 1 on the surface of the pipeline 6 is fixed using four fasteners, for example, bolts - stops 14, placed on guides 2 and providing fixation of the required position of the chamber 1 relative to the axis of the pipeline 6.

Ремонтные работы с помощью предлагаемой полезной модели осуществляются следующим образом. В месте расположения дефекта трубопровода 6, обозначенном буйками - маркерами, проводят спуск камеры 1 грузовыми кранами под воду до расстояния около 1 м до верхней образующей трубопровода 6. Производят спуск работающего водолаза под воду к месту установки устройства. Работающий водолаз проверяет и обеспечивает точное расположение камеры 1 над маркированным дефектным участком трубопровода. Водолаз проверяет отсутствие инородных тел между резиновыми уплотнителями 7 и поверхностью трубопровода 6. Водолаз Repair work using the proposed utility model is carried out as follows. At the location of the defect in the pipeline 6, indicated by buoys - markers, carry out the descent of the chamber 1 with cargo cranes under water to a distance of about 1 m to the upper generatrix of the pipeline 6. Perform a descent of a working diver under the water to the installation site of the device. A working diver checks and ensures the exact location of chamber 1 above the marked defective section of the pipeline. Diver checks the absence of foreign bodies between the rubber seals 7 and the surface of the pipe 6. Diver

обеспечивает с помощью радиосвязи требуемую ориентацию камеры 1 относительно трубопровода 6, устанавливает ее на трубопровод 6 в требуемом положении и проводит окончательную центровку камеры 1 и ее фиксацию на поверхности трубопровода 6 закреплением болтов-упоров 14. Далее предварительно закрепляет камеру 1 прижимными полукольцами 12, регулируя прижимное усилие талрепами 13, и проводит обтяжку камеры 1 вокруг поверхности трубопровода 6 с помощью прижимных полуколец 12 и талрепов 13. Водолаз обозначает буйками требуемое место размещения штанг 10 с грузами 11, после чего грузоподъемными средствами производят спуск штанг 10 с балластными грузами 11 под воду в местах, обозначенных буйками. Размещает штанги 10 в шарнирных устройствах 4 камеры 1, устанавливает балластные ящики на грунт и проверяет надежность (устойчивость) опоры. Закрепляет штанги 10 в цангах шарнирного устройства 4. Установка камеры 1 считается завершенной. Затем осуществляют подачу защитного газа в образованный водолазный колокол до вытеснения воды к нижнему краю камеры 1. Осуществляют спуск под воду и размещение в рабочей камере 1 освещения, сварочного оборудования, средств телевидения (при необходимости). В результате вытеснения воды из рабочей камеры 1 сварка производится в сухой среде с применением унифицированных сварочного оборудования и методов ремонта, включая подогрев поверхности перед сваркой и термообработку сварочного шва после сварки. Обеспечивается подача воздуха для дыхания водолаза и отвод продуктов дыхания по специальным шлангам для обеспечения взрывобезопасной среды. В качестве защитной газовой среды внутрь камеры 1 по шлангу с поверхности подается смесь защитных газов аргона Аг и углекислого газа СО. Сварка трубопровода 6 внутри камеры 1 может проводиться любым известным методом сварки с применением унифицированного оборудования. Для осуществления сварки дефектов трубопровода углового пространственного положения производят угловую установку камеры 1 (фиг.2) при помощи шарнирных устройств 4, при этом для удобства размещения водолаза к камере 1 монтируется металлическая provides by radio communication the desired orientation of the chamber 1 relative to the pipeline 6, installs it on the pipeline 6 in the required position and carries out the final alignment of the chamber 1 and its fixation on the surface of the pipeline 6 by fixing the stop bolts 14. Next, the chamber 1 is pre-fixed with clamping half rings 12, adjusting the clamping the force with lanyards 13, and tightens the chamber 1 around the surface of the pipeline 6 with the help of clamping half rings 12 and lanyards 13. The diver indicates the buoys the required location of the rods 10 with loads 11, after which hoisting devices produce the rods 10 with ballast weights 11 under water in places indicated by buoys. Places the rods 10 in the hinge devices 4 of the camera 1, installs ballast boxes on the ground and checks the reliability (stability) of the support. Secures the rods 10 in the collets of the hinge device 4. The installation of the camera 1 is considered complete. Then, protective gas is supplied to the formed diving bell until water is displaced to the lower edge of chamber 1. Descent under water and placement of lighting, welding equipment, and television means in the working chamber 1 are carried out (if necessary). As a result of the displacement of water from the working chamber 1, welding is performed in a dry environment using standardized welding equipment and repair methods, including surface heating before welding and heat treatment of the weld after welding. Air supply is provided for the diver's breathing and the removal of respiratory products through special hoses to ensure an explosion-proof environment. As a protective gas medium, a mixture of protective gases of argon Ar and carbon dioxide CO is supplied from the surface into the chamber 1 through a hose from the surface. Welding of the pipeline 6 inside the chamber 1 can be carried out by any known welding method using standardized equipment. To carry out welding of defects in the pipeline of an angular spatial position, the camera 1 is angled (Fig. 2) using articulated devices 4, while for the convenience of placing the diver, a metal

заслонка, обеспечивающая требуемый для проведения сварки рабочий объем камеры (понижение уровня воды в районе сварки). Равновесие между скоростями подачи и отводом защитного газа (определяется визуально по стабильности положения уровня воды у нижнего края камеры) обеспечивается вручную водолазом путем регулировки кранами скорости подачи и отвода защитного газа (или блоком автоматической регулировки уровня воды).a damper that provides the working volume of the chamber required for welding (lowering the water level in the welding area). The balance between the feed rates and the shielding gas outlet (determined visually by the stability of the water level at the lower edge of the chamber) is provided manually by the diver by adjusting the shields of the gas supply and outlet (or automatic water level control unit).

При помощи предлагаемого кессона можно быстро и качественно ремонтировать поврежденные газопроводы. Эта технология позволяет заваривать под водой коррозионные дефекты, сквозные и не сквозные трещины с качеством, равным сухопутному. При этом не требуется мощного грузоподъемного оборудования, полностью решена проблема визуального контроля над сварочным процессом внутри камеры. Внутри камеры возможно применение различных видов сварки - штучных электродов, сварочного полуавтомата и т.д. Применение специализированного кессона при ремонте подводных переходов магистральных трубопроводов через водоемы, глубиной до 60 м, позволяет осуществлять технологию сварки и применение сварочных материалов, идентичных при сварке на суше.Using the proposed caisson, you can quickly and efficiently repair damaged gas pipelines. This technology allows you to brew underwater corrosion defects, through and not through cracks with a quality equal to land. At the same time, powerful lifting equipment is not required, the problem of visual control over the welding process inside the chamber is completely solved. Inside the chamber, it is possible to use various types of welding - piece electrodes, semi-automatic welding, etc. The use of a specialized caisson for the repair of underwater crossings of trunk pipelines through water bodies up to 60 m deep allows for the implementation of welding technology and the use of welding materials that are identical when welding on land.

Claims (9)

1. Кессон для ремонта подводных трубопроводов, содержащий камеру в виде короба с открытыми дном и одной из боковых стенок, в двух других противоположных боковых стенках которого выполнены сегментные выемки с радиусом дуги, соответствующим радиусу ремонтируемого трубопровода, с обеспечением возможности прилегания камеры к наружной поверхности трубопровода с образованием водолазного колокола, приспособление для фиксации камеры на трубопроводе и средство для фиксации камеры относительно грунта.1. A caisson for repair of underwater pipelines, comprising a chamber in the form of a box with an open bottom and one of the side walls, in two other opposite side walls of which segmented recesses are made with an arc radius corresponding to the radius of the pipeline being repaired, making it possible for the camera to adhere to the outer surface of the pipeline with the formation of a diving bell, a device for fixing the camera on the pipeline and means for fixing the camera relative to the ground. 2. Кессон по п.1, отличающийся тем, что приспособление для фиксации камеры на трубопроводе содержит жестко соединенные с камерой направляющие с крепежными элементами для фиксации на трубопроводе и соединенные с камерой прижимные полукольца.2. The caisson according to claim 1, characterized in that the device for fixing the camera on the pipeline contains guides rigidly connected to the camera with fasteners for fixing on the pipeline and clamping half rings connected to the camera. 3. Кессон по п.2, отличающийся тем, что прижимные полукольца соединены с камерой через талрепы.3. Caisson according to claim 2, characterized in that the pressure half rings are connected to the camera through the lanyards. 4. Кессон по п.1, отличающийся тем, что приспособление для фиксации камеры относительно грунта выполнено в виде двух штанг, соединенных через шарнирные устройства с концами кронштейнов, жестко соединенных с камерой.4. Caisson according to claim 1, characterized in that the device for fixing the camera relative to the ground is made in the form of two rods connected through hinged devices to the ends of the brackets rigidly connected to the camera. 5. Кессон по п.4, отличающийся тем, что штанги снабжены балластными грузами.5. Caisson according to claim 4, characterized in that the rods are equipped with ballast weights. 6. Кессон по п.1, отличающийся тем, что в одной из стенок камеры выполнены отверстия для выпуска защитного газа и сварочного дыма.6. Caisson according to claim 1, characterized in that in one of the walls of the chamber holes are made for the release of protective gas and welding smoke. 7. Кессон по п.6, отличающийся тем, что в отверстиях установлены краны для регулировки скорости выпуска газов.7. Caisson according to claim 6, characterized in that taps are installed in the holes to adjust the rate of gas release. 8. Кессон по п.1, отличающийся тем, что поверхности камеры, предназначенные для прилегания к наружной поверхности трубопровода, снабжены уплотнителем.8. Caisson according to claim 1, characterized in that the surface of the chamber, designed to fit to the outer surface of the pipeline, is equipped with a sealant. 9. Кессон по п.8, отличающийся тем, что уплотнитель выполнен из микропористой резины.

9. Caisson according to claim 8, characterized in that the seal is made of microporous rubber.