Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РЕМОНТА ПРОВИСАЮЩИХ И РАЗМЫТЫХ УЧАСТКОВ ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА

Изобретение относится к области строительства и ремонта магистральных трубопроводов подземной прокладки на провисающих и размытых участках в руслах малых водных преград.

Известен способ ремонта провисающих и размытых участков трубопровода, включающий вскрытие ремонтируемого участка трубопровода, углубление под ним траншеи, последующую его укладку на новые отметки и засыпку грунтом (патент РФ №2081366, МПК F16L 1/26. Опубл. 10.06.97. Бюл. №16, С.189).

Недостатком известного способа является то, что заглубление трубопровода вызывает повышение изгибающих моментов, достигающих максимальной величины на концах подсаживаемого участка.

Известен другой способ ремонта провисающих и размытых участков трубопроводов, взятый нами в качестве прототипа, включающий вскрытие ремонтируемого трубопровода частями, начиная с концов участка, образование под трубопроводом приямков расчетной глубины и длины, заполнение приямков насыпным материалом, разработку траншеи под трубопроводом на расчетную величину с последующим извлечением грунта, образование опорных и водозадерживающих перемычек, ограничивающих русловую часть участка, рытье водоотводного рукава с организацией водотока вне русловой части, разработку траншеи в русле с ремонтом изоляции, срезание водозадерживающих перемычек с установкой пригрузки, одновременное срезание опорных перемычек и восстановление русла с окончательной засыпкой траншеи (патент РФ №2196269, МПК F16L 1/26. Опубл. 10.01.2003. Бюл. №1, С.330).

Недостатки способа состоят в следующем:

1. Технологически сложно обеспечить одновременную, по сути синхронную, срезку опорных перемычек. Кроме того, число единиц техники, выполняющей срезку, должно соответствовать количеству перемычек, что повышает машиноемкость способа.

2. Насыпной материал, заполняющий приямки (торф, песок), склонен к постепенному вымыванию грунтовой водой, особенно в период ее высокого уровня, например в период сезонного таяния снега, этому способствует также уклон рельефа на участке ремонта. При этом эффективность приямков со временем снижается и в локальных областях трубопровода механические напряжения могут превысить расчетные, что снижает его надежность.

3. Расчет параметров подсадки, включающих длину участка отметки дна траншеи, силовых факторов, воздействующих на трубопровод в концевых сечениях, выполняется при аппроксимации профиля подсадки синусоидой, при этом фактический профиль участка отличается от расчетного и напряжения в концевых сечениях могут превышать нормативные величины, что снижает безопасность ремонта и эксплуатационную надежность трубопровода.

4. Не учитывается вероятность наличия на концевых участках подсадки труб с дефектами кольцевых сварных швов, увеличение напряжений в которых может вызвать их разрушение при ремонте или последующей эксплуатации

Задачей изобретения является повышение безопасности и снижение машиноемкости ремонта, повышение эксплуатационной надежности трубопровода после ремонта.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении и недопущении локальной концентрации механических напряжений в основном металле и наиболее нагруженных сварных стыках трубопровода во время ремонта.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе ремонта провисающих и размытых участков подземного трубопровода, включающем вскрытие ремонтируемого трубопровода частями, начиная с концов участка, разработку траншеи под трубопроводом на расчетную величину с последующим извлечением грунта, образование опорных и водозадерживающих перемычек, ограничивающих русловую часть участка, рытье водоотводного рукава с организацией водотока вне русловой части, разработку траншеи в русле с ремонтом изоляции, срезание водозадерживающих и опорных перемычек, пригрузку, восстановление русла с окончательной засыпкой траншеи. Новым является то, что после разработки концов участка выполняют дефектоскопию кольцевых сварных стыков, расположенных на концах участка, ремонтируют стыки, допускающие исправление дефектов, при условии невыявления дефектных стыков, подлежащих вырезке, разрабатывают траншею далее, опорные перемычки срезают поочередно, начиная от русловой части, одновременно со срезанием измеряют напряжения методом неразрушающего контроля в концевых сечениях участка трубопровода и в сечении трубопровода, расположенном над ближайшей к срезаемой контрольной опорной перемычкой, при достижении величины напряжения нормативного значения в сечении трубопровода над контрольной перемычкой производят ее частичное срезание, при достижении величины напряжения нормативного значения в концевом сечении участка трубопровода срезание опорных перемычек приостанавливают и увеличивают длину вскрываемого участка, установку пригрузки осуществляют поэтапно, при этом на каждом этапе пригрузки измеряют напряжения в концевых сечениях участка трубопровода, при достижении величины напряжения нормативного значения пригрузку приостанавливают и увеличивают длину вскрываемого участка.

Сущность способа представлена на фиг.1, 2 и 3.

На фиг.1 представлен профиль ремонтируемого участка трубопровода в трех положениях: 1 - до ремонта, 2 - после ремонта и 3 - после ремонта при увеличении длины вскрываемого участка, причем до ремонта трубопровод находился в русле водной преграды 4. В положении 1 трубопровод опирается на опорные 5 и водозадерживающие перемычки 6. Под трубопроводом проходит водоотводной рукав 7. На фиг.2 показан фрагмент профиля трубопровода 1 с опорными перемычками: 9 - срезаемая перемычка, 10 - контрольная перемычка.

На фиг.3 представлен график изменения напряжений в концевых сечениях при поэтапной пригрузке: 11 - в сечении В-В (Г-Г); 12 - в сечении Б-Б; 13 - нормативное значение напряжения.

Способ реализуют следующим образом. Измеряют начальное положение 1 трубопровода на размытом участке (фиг.1). Задают необходимую величину заглубления трубопровода в русле водной преграды. Производят расчет параметров подсадки, определяя длину участка, отметки дна траншеи в положении 2 трубопровода, требуемое количество опорных перемычек 5 и расстояние между ними, силовые факторы, воздействующие на трубопровод в концевых сечениях. Начиная с концов участка, разрабатывают траншею на глубину до расчетного положения 2 трубопровода. Выполняют дефектоскопию кольцевых сварных стыков, расположенных на концах участка. При этом сварные стыки могут быть бездефектными, иметь дефекты, допускающие их исправление, а также дефекты, не допускающие исправления, которые подлежат вырезке. При выявлении стыков, допускающих исправление дефектов, выполняют их ремонт. При условии невыявления дефектных стыков, подлежащих вырезке, разрабатывают траншею далее, образуя опорные перемычки 5. При подходе к русловой части 4 образуют пару водозадерживающих перемычек 6. Роют водоотводной рукав 7 с организацией водотока вне русловой части участка 4. Разрабатывают траншею в русле с ремонтом изоляции. Срезают водозадерживающие перемычки 6, вода из рукава 7 заполняет траншею с уровнем горизонта 8. На образованный обводненный участок устанавливают утяжеляющие пригрузы (на фиг.1 не показаны), компенсирующие плавучесть трубопровода. После чего осуществляют поочередное срезание опорных перемычек 5, начиная от русловой части 4. Одновременно со срезанием перемычки 9 (фиг.2) измеряют напряжения методом неразрушающего контроля в двух сечениях: в концевых сечениях ремонтируемого участка трубопровода Б-Б и В-В (Г-Г), а также в сечении Д-Д, расположенном над ближайшей к срезаемой контрольной опорной перемычкой 10. В случае достижения величины напряжения в трубопроводе нормативного значения в сечении Д-Д приостанавливают срезание опорной перемычки 9 и частично срезают контрольную перемычку 10 в сечении трубопровода, над которой зарегистрированы повышенные напряжения, что приводит к снижению деформаций и изгибных напряжений в трубопроводе. В частном случае выполнения способа частичное срезание контрольной перемычки производят на ¹/₂ от ее высоты.

После чего завершают приостановленную срезку опорной перемычки 9. При достижении величиной напряжения нормативного значения в концевых сечениях участка трубопровода срезание перемычек 9 или 10 приостанавливают и увеличивают длину вскрываемого участка. После срезки опорных перемычек трубопровод погружается в воду и количество пригрузов поэтапно увеличивают, при этом на каждом этапе измеряют напряжения 11 и 12 в концевых сечениях Б-Б и В-В (Г-Г) (фиг.2). При достижении величины напряжения нормативного значения 13 пригрузку приостанавливают и увеличивают длину вскрываемого участка. После посадки трубопровода на дно траншеи по всей длине восстанавливают русло водной преграды и засыпают траншею грунтом.

Пример

Необходимо выполнить ремонт участка трубопровода ⊘1220×12 мм из стали марки 17Г1С.Расчетная длина подсадки - 509 м. Ширина водной преграды - 20 м. Нормативное значение напряжений, при котором допускается эксплуатация трубопровода, согласно СНиП 2.05.06 - 85. Магистральные трубопроводы / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 52 с. составляет 335 МПа.

После разработки траншеи на концах участка (по 25 м с каждой стороны) проводят дефектоскопию четырех кольцевых сварных стыков (по два ближайших к каждому концевому сечению) ультразвуковым методом контроля. При этом обнаружен один сварной стык с дефектами, допускающими их исправление. Ремонт стыка выполняют с помощью усиливающей муфты. Разрабатывают траншею далее (фиг.1) и образуют опорные перемычки 5 расчетного количества и расстояния между ними. При подходе к русловой части участка 4 образуют водозадерживающие перемычки 6. Роют водоотводной рукав 7 с организацией водотока вне русловой части участка 4. Разрабатывают траншею в русле, после чего ремонтируют изоляционное покрытие трубопровода. Срезают водозадерживающие перемычки 6. На образованный обводненный участок устанавливают утяжеляющие железобетонные пригрузы типа УБО-1220 (на фиг.1 не показаны) в количестве 7 шт., компенсирующие плавучесть трубопровода. После чего осуществляют поочередное срезание опорных перемычек со стороны сечения Б-Б, начиная от русловой части. Одновременно со срезанием перемычек измеряют напряжения методом измерения коэрцитивной силы (В.Ф.Новиков, Т.А.Яценко, М.С.Бахарев. Зависимость коэрцитивной силы малоуглеродистых сталей от одноосных напряжений. // Дефектоскопия. - 2001. - №11. - С.51-57) в двух сечениях: в концевом сечении Б-Б (фиг.1) и в сечении Д-Д (фиг.2), расположенном над контрольной перемычкой 10, ближайшей к срезаемой перемычке 9. Аналогичные действия выполняют со стороны сечения В-В. При срезке перемычек измеренная величина напряжений не достигала нормативного значения. После срезки всех опорных перемычек и погружения трубопровода в воду в концевых сечениях трубопровода измеряют напряжения 11, 12 (измерение №1 на фиг.3). Количество пригрузов поэтапно увеличивают (по 1 шт.), при этом на каждом этапе пригрузки измеряют напряжения в концевых сечениях участка. В концевом сечении Б-Б ремонтируемого участка напряжения 12 при проведении подсадки не достигли величины 335 МПа, напряжения в концевом сечении В-В 11 превысили нормативное значение 13 в измерении №4 и составили 360 МПа, поэтому дальнейшая пригрузка была приостановлена.

Длину вскрываемого участка увеличивают со стороны сечений В-В на 25 м (около 5% от первоначальной расчетной длины), при этом концевое сечение перемещается из сечения В-В в Г-Г и трубопровод занимает положение 3 (фиг.1). Проводят ультразвуковой контроль двух кольцевых сварных стыков, ближайших к вновь образованному концевому сечению Г-Г. Дефектов в сварных стыках не обнаружено. Измеряют напряжение в концевых сечениях, которое в Г-Г составляет 280 МПа. Производят дальнейшую пригрузку с измерением напряжения в сечениях Б-Б и Г-Г (измерения №5, 6), в результате чего происходит полная посадка трубопровода на дно траншеи. Затем восстанавливают русло водной преграды 4 и засыпают траншею грунтом. Из фиг.3 следует, что после проведения подсадки трубопровода напряжения не достигают нормативного значения.

Эффект изобретения проявляется в следующем. Дефектоскопия кольцевых сварных стыков, измерение напряжений при выполнении операций срезки опорных перемычек и пригрузки, выполняемые в наиболее нагруженных сечениях участка трубопровода при ремонте, позволяют повысить его надежность, а также безопасность ремонта и дальнейшей эксплуатации. Поочередная срезка опорных перемычек позволяет выполнять операцию с минимальным количеством единиц техники, что снижает стоимость ремонта и улучшает практическую применимость способа.

Источники информации

1. Патент РФ №2081366, МПК F16L 1/26. Опубл. 10.06.97. Бюл. №16, С.189 [Аналог].

2. Патент РФ №2196269, МПК F16L 1/26. Опубл. 10.01.2003. Бюл. №1, С.330 [Прототип].

3. СНиП 2.05.06 - 85 Магистральные трубопроводы / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 52 с.

4. В.Ф.Новиков, Т.А.Яценко, М.С.Бахарев. Зависимость коэрцитивной силы малоуглеродистых сталей от одноосных напряжений. // Дефектоскопия. - 2001. - №11. - С.51-57.