Способ перемещения конца трубопровода при монтаже захлеста и устройство для его реализации

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется для выполнения специальных работ при ремонте и строительстве трубопроводов, а именно при монтаже захлеста.

Известен способ ремонта трубопроводов, выполняющийся согласно «Регламента по вырезке и врезке «катушек» соединительных деталей, заглушек, запорной и регулирующей арматуры и подключению участков магистральных нефтепроводов РД 153-39.4-130-2002» (в дальнейшем - РД), утвержденного 8 октября 2002 г. Настоящий Регламент в п. 9.31 устанавливает порядок организации и выполнения работ при захлесте в следующем порядке:

- защемленный конец трубопровода (или один из свободных концов) готовится под сварку;

- устанавливается на него наружный центратор;

- на конец второй плети, устанавливается мягкое полотенце;

- трубоукладчиком приподнимается конец второй плети, укладывается рядом с защемленным концом трубопровода;

- ориентируясь на защемленный торец, установить на вывешенном конце трубопровода мягкий шаблон на предполагаемой линии реза (предполагаемая линия реза должна быть в плоскости торца защемленного конца);

- по шаблону выполнить разметку места реза;

- выполнить резку и последующую обработку кромок под сварку шлифовальной машинкой;

- выполнить пробную стыковку захлеста, при необходимости, подшлифовать торцы трубопровода;

- совместить подготовленные под сварку торцы трубопровода и на стык установить наружный центратор;

- регулировку зазора в стыке осуществлять путем изменения высоты подъема подвижной части трубопровода стрелой трубоукладчика;

- при получении требуемого зазора (см. табл. 9.1) закрепить центратор, произвести предварительный подогрев согласно табл. 9.3;

- выполнить прихватки, снять центратор и зачистить прихватки;

- произвести сварку стыка в соответствии с технологической картой.

Недостатком данного способа ремонта трубопровода является то, что регламент предусматривает для перемещения конца трубы применение специализированной, тяжелой и дорогой техники, а именно, трубоукладчиков.

Предлагаемый способ позволяет избежать применение тяжелой, негабаритной и дорогостоящей техники при удержании и перемещении концов труб за счет применения более дешевых и легких средств перемещения.

Известно «Устройство для перемещения и фиксации трубопровода при строительстве и ремонте», включающее несущую конструкцию с элементами ее крепления к основанию, трубный захват, силовые элементы для перемещения и фиксации трубного захвата, особенностью является то, что несущая конструкция неподвижно закреплена на основании, а все силовые элементы для перемещения и/или фиксации трубопровода установлены непосредственно между трубным захватом и несущей конструкцией и/или через промежуточные элементы (заявка на изобретение №2016100615, МПК F16L 1/10, F16L 1/024, дата публикации заявки 17.07.2017 г., бюл. №20).

Недостатками данного устройства является то, что оно стационарно крепится к основанию (земле) и имеет небольшой диапазон смещения захвата, ограничиваемый ходом силовых элементов, что достаточно для центрирования, но недостаточно для осуществления захлеста, т.к. операция захлеста требует больших перемещений. Увеличение хода силовых элементов до нескольких метров приведет к неоправданному росту массы, габаритных размеров и цены устройства.

Предлагаемое устройство в данном способе позволяет перемещать конец трубы на существенно большее расстояние, при этом сохраняя возможность точного позиционирования конца трубы на конечном этапе при центрировании, где для перемещения трубопровода перемещается только трубный захват посредством силовых элементов, размещенных между трубным захватом и несущей конструкцией.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способу достигается тем, что предлагается способ перемещения конца трубопровода при монтаже захлеста, включающий перемещение конца трубопровода и центрирование перед сваркой, особенность которого заключается в том, что перемещаемый конец трубопровода закрепляют, по меньшей мере, в одном устройстве для центрирования и фиксации конца трубопровода, которое затем перемещают вместе с трубопроводом по направляющей или по земле до положения, позволяющего осуществить центрирование, далее осуществляют центрирование конца трубопровода устройством для центрирования и фиксации конца трубопровода. Устройство для центрирования и фиксации конца трубопровода перемещают устройством, закрепленным на земле или на направляющей, или перемещают подвижным устройством, а перед центрированием концов трубопровода, устройство для центрирования и фиксации конца трубопровода закрепляют на направляющей или на земле. При окончательном центрировании концов трубопровода совместно с устройством для центрирования и фиксации конца трубопровода используют удерживающее второй конец трубопровода дополнительное устройство для центрирования и фиксации конца трубопровода и/или наружный или внутренний центратор.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройству достигается тем, что в устройстве для перемещения, центрирования и фиксации конца трубопровода, включающем несущую конструкцию, трубный захват, силовые элементы для перемещения и фиксации трубного захвата, особенность заключается в том, что что несущая конструкция выполнена с возможностью перемещения по направляющей или непосредственно по земле, или закреплена на движущемся элементе: на каретке, салазках, на гусеничной или на колесной платформе, имеющую свой двигатель или перемещаемую внешним устройством. Несущая конструкция имеет элементы крепления к земле и/или к направляющей. Само устройство имеет датчики и систему управления, учитывающую нагрузки на трубопровод при перемещении и/или центрировании и/или фиксации конца трубопровода.

Заявленные изобретения соответствуют требованию единства изобретения, поскольку они образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов - устройство для перемещения, центрирования и фиксации конца трубопровода при монтаже захлеста предназначено для осуществления другого заявленного объекта - способа перемещения конца трубопровода при монтаже захлеста, при этом все заявленные объекты изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Способ осуществляется следующим образом.

Перемещаемый конец трубопровода закрепляют, по меньшей мере, в одном устройстве для центрирования и фиксации конца трубопровода. Желательно использовать два таких устройства, разнесенных на несколько метров друг от друга, что позволяет добиться точного совпадения не только концов трубопровода, но и их осей путем самостоятельных движений каждого устройства при центрировании. После закрепления установку перемещают вместе с трубопроводом по направляющей или по земле до положения, позволяющего осуществить центрирование, т.е. осуществляют грубое перемещение ее в зону, из которой силовыми элементами можно осуществить центрирование конца трубопровода устройством для центрирования и фиксации конца трубопровода.

Для грубого перемещения по земле или по направляющей устройства для центрирования и фиксации конца трубопровода используют дополнительное устройство, закрепленное на земле или на направляющей, например, лебедку, которая тросом тянет устройство для центрирования и фиксирования трубопровода. Возможно перемещение устройства для центрирования и фиксации конца трубопровода подвижным устройством, например, трактором. Возможен и третий вариант - чокерный трелевочный трактор, который по сути является подвижным устройством, но на момент работы лебедкой отпускает погрузочный щит, которым трактор упирается в землю и становится неподвижным. Возможно использование также лебедки грузового автомобиля, который фиксируется на земле на время перемещения трубопровода.

Перед центрированием концов трубопровода устройство для центрирования и фиксации конца трубопровода, закрепляют на направляющей с помощью специальных зажимов, стопорных пальцев или защелок. При отсутствии направляющей, при перемещении установок непосредственно по земле, желательно, для закрепления установок, использовать заранее установленные винтовые или шпунтовые сваи, соответствующие грунту в месте ремонта.

В некоторых случаях, для удержания и центрирования неподвижного конца трубопровода может потребоваться устройство, описанное в заявке на изобретение №2016100615, закрепленное к земле винтовыми сваями. Возможно применение обычного центратора, чаще наружного, чем внутреннего.

Устройство состоит из несущей конструкции, трубного захвата, силовых элементов для перемещения и фиксации трубного захвата, датчиков и системы управления и дополнительных элементов, для осуществления грубого перемещения в различных комбинациях. Несущая конструкция закреплена на каретке или салазках, или закреплена на гусеничной или колесной платформе, имеющую свой двигатель или перемещаемую внешним устройством, несущая конструкция имеет, также элементы крепления к земле.

Устройство реализующее вышеописанный способ работает следующим образом.

Перед началом работы на землю устанавливается направляющая, например, на закрученные или забитые в землю сваи или выравнивается и уплотняется грунт, по которому будут перемещать устройство для центрирования и фиксации трубопровода. Возможен вариант, когда направляющую, для уменьшения нагрузок на нее, кладут на выравненный и уплотненный грунт и дополнительно закрепляют сваями. В любом случае должно быть обеспечено условие, чтобы после установки захвата и грубого перемещения в зону центрирования силовые элементы для перемещения и фиксации трубного захвата оказались примерно в среднем положении, что позволит перемещать трубопровод в любом направлении при центрировании.

Для перемещения устройства центрирования и фиксации по направляющей и для исключения сползания его в сторону, к несущей конструкции устройства закрепляется каретка или салазки.

Возможен вариант закрепления устройства для центрирования и фиксации трубопровода на подвижной гусеничной или колесной платформе, что позволяет снизить требования к подготовке грунта, по сравнению со случаем, когда несущая конструкция закреплена на салазках и ее перемещают волоком.

Далее на трубопроводе закрепляется трубный захват. При закреплении трубного захвата силовые элементы расслаблены, чтобы не нагружать трубопровод в момент закрепления. При закреплении, перемещении, центрировании и фиксации конца трубопровода постоянно контролируется нагрузка по сигналам с датчиков, обрабатываемых системой управления. При приближении нагрузки к критическим значениям, при превышении которых трубопровод может получить повреждения, система управления предупредит персонал, а при дальнейшем увеличении нагрузок система заблокирует дальнейшие перемещения с подачей аварийного сигнала и автоматическим протоколированием ошибки персонала.

Возможен вариант, когда несущая конструкция закреплена на гусеничной или колесной платформе, которая имеет свой двигатель или перемещается внешним устройством, например, лебедкой, закрепленной на автомобиле, тракторе или на земле.

Возможен вариант, когда для осуществления захлеста для грубого предварительного перемещения достаточно сместить подвижный конец трубопровода вниз, тогда в качестве направляющих используются сваи винтовые или шпунтовые.

После грубого перемещения трубопровода в положение, от которого хода силовых элементов будет достаточно для точного центрирования, несущая конструкция закрепляется на направляющей захватами, стопорами или элементами крепления к земле, например, винтовыми сваями.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемых изобретений, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретений критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявленных изобретений не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат -новое свойство объекта - совокупность признаков, которые отличают от прототипов заявляемые изобретения, что позволяет сделать вывод об их соответствии критерию "изобретательский уровень".