Труба с балластным покрытием
Полезная модель относится к области строительства трубопроводов и касается конструкции трубы с балластным покрытием, применяемой при строительстве трубопроводов на обводненных и заболоченных территориях, на переходах через водные преграды.
Труба с балластным покрытием состоит из коаксиально расположенных внутренней трубы с наружным неметаллическим антикоррозионным покрытием и наружной оболочки, выполненной с заглушками на торцах и отверстиями, межтрубное пространство между которыми заполнено цементно-песчаной смесью. Наружная оболочка выполнена в виде армированных бетонных колец, отверстия в которых выполнены радиальными, а между кольцами размещены упругие проставки.
Кроме того, наружная поверхность зоны стыка колец выполнена с покрытием термоусаживающимся материалом или с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью. Или поверхность наружной оболочки выполнена с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью. Армирующий материал выполнен в виде гибкой сетки из коррозионностойкого металлического материала или из материала на основе стекловолокнистых нитей. Наружная оболочка выполнена из полуколец с креплением. Кольца наружной оболочки выполнены с пазами по торцам, в которых размещены проставки. А цементно-песчаная смесь выполнена на основе расширяющегося цемента.
Полезная модель решает задачу повышения качества балластного покрытия за счет компенсации возникающих деформаций при эксплуатации и транспортировке трубы, а также обеспечения совместимости с катодной защитой и исключения затрат на дорогостоящее оборудование.
6 з.п. формулы, 3 ил.
Полезная модель относится к области строительства трубопроводов и касается конструкции трубы с балластным покрытием, применяемой при строительстве трубопроводов на обводненных и заболоченных территориях, на переходах через водные преграды.
Известно выполнение изолированной трубы с железобетонными сборными кольцевыми утяжелителями (Ведомственные строительные нормы 39-1.9-003-98 «Конструкции и способы балластировки и закрепления подземных газопроводов», утверждены ОАО «Газпром», дата введения 1998.12.01), которые состоят из двух охватывающих трубу полуколец, соединенных между собой посредством стальных шпилек и гаек. Однако эти утяжелители не обеспечивают надежной фиксации трубопровода в заданном положении на весь период его эксплуатации, так как стальные резьбовые соединения в результате коррозии теряют механическую прочность, и утяжелители сползают с трубы.
Известна сборная труба для подводного трубопровода (а.с. СССР №1753161, F16L 9/18, опубл. 1992.08.07), состоящая из внутренней несущей трубы, внешнего кожуха и заполнителя между ними из расширяющегося при затвердевании материала. При этом кожух выполнен сварным из двух полуцилиндров и двух полуколец. Недостатком является то, что для сборки такой трубы необходим заполнитель с определенным коэффициентом расширения и требуется достаточно длительное время для его затвердевания.
Известно выполнение трубы с балластным покрытием для подводного трубопровода (RU №2257503 С1, F16L 1/24, опубл. 2005.07.27), принятой за прототип и состоящей из изолированной трубы, установленной коаксиально в полиэтиленовой наружной оболочке на центрирующих
опорных кольцах. По торцам оболочки установлены заглушки, а межтрубное пространство заполнено цементно-песчаной смесью. К недостаткам данного технического решения относится то, что оно требует достаточно громоздкого дорогостоящего оборудования как для бетонирования трубы, так и для получения наружной полиэтиленовой оболочки, особенно для труб большого диаметра, а также высока стоимость изготовления самой оболочки. Кроме того, оболочка будет испытывать растягивающие напряжения от деформации трубы при ее подъеме и транспортировке, что может привести к ее растрескиванию, особенно в зимнее время. А также полиэтиленовая оболочка будет экранировать токи катодной защиты, тем самым снижая ее эффективность на обводненных участках.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении качества балластного покрытия за счет компенсации возникающих деформаций при эксплуатации и транспортировке трубы, а также обеспечении совместимости с катодной защитой и исключении затрат на дорогостоящее оборудование.
Поставленная задача решается за счет того, что в трубе с балластным покрытием, состоящей из коаксиально расположенных внутренней трубы с наружным неметаллическим антикоррозионным и наружной оболочки, выполненной с заглушками на торцах и отверстиями, межтрубное пространство между которыми заполнено цементно-песчаной смесью, согласно полезной модели, наружная оболочка выполнена в виде армированных бетонных колец, отверстия в которых выполнены радиальными, а между кольцами размещены упругие проставки.
Кроме того, наружная поверхность зоны стыка колец выполнена с покрытием термоусаживающимся материалом или с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью. Поверхность наружной оболочки может быть выполнена с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью. Армирующий материал выполнен в виде гибкой сетки из коррозионностойкого металлического материала или
из материала на основе стекловолокнистых нитей. Наружная оболочка может быть выполнена из полуколец с креплением или кольца наружной оболочки могут быть выполнены с пазами по торцам, в которых размещены проставки, а цементно-песчаная смесь выполнена на основе расширяющегося цемента.
В процессе эксплуатации трубы с балластным покрытием и при погрузочно-разгрузочных работах происходит ее деформация (изгиб), а размещение между армированными бетонными кольцами упругих проставок препятствует истиранию и деформации колец, обеспечивает их целостность и исключает потерю веса, что повышает качество балластного покрытия. Балластное покрытие на основе армированных бетонных колец с упругими проставками, размещенными на внутренней трубе, и заполненным цементно-песчаной смесью межтрубным пространством хорошо совместимо с катодной защитой, которая осуществляется и при нарушении целостности полиэтиленового покрытия внутренней трубы. Выполнение отверстий в бетонных кольцах радиальными улучшает условия заполнения межтрубного пространства цементно-песчаной смесью и исключает образование воздушных пузырей, так как через часть отверстий можно вести заполнение межтрубного пространства, а через другую часть отверстий при этом будет выходить воздух. В зависимости от варианта выполнения упругих проставок заполнение межтрубного пространства цементно-песчаной смесью можно осуществлять сразу по всей длине трубы или посекционно для каждого бетонного кольца. Наружная поверхность каждой зоны стыка колец может быть выполнена с покрытием термоусаживающимся материалом или с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью для более надежной защиты по месту расположения проставок и исключения потери веса балластного покрытия. Кроме того, вся поверхность наружной бетонной оболочки может быть выполнена с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью.
Наличие армирующего материала в виде гибкой сетки из коррозионностойкого металлического материала или из материала на основе стекловолокнистых нитей необходимо для связывания бетонной или цементно-песчаной смеси и повышения прочности и качества балластного покрытия. При этом сетка из коррозионностойкого металлического материала может выполнять роль проводника в системе катодной защиты для катодной поляризации стальной трубы-основы, что замедляет коррозионные процессы и повышает качество балластного покрытия.
Выполнение колец наружной оболочки армированными и с пазами на торцах, в которых размещены упругие проставки, позволяет обеспечить простоту и надежность конструкции балластного покрытия, технологичность его сборки. Использование цементно-песчаной смеси для заполнения межтрубного пространства на основе расширяющегося цемента обеспечивает монолитность балластного покрытия, а для удобства монтажа наружной бетонной оболочки на трубе она может быть выполнена из полуколец с креплением.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез трубы с балластным покрытием, фиг.2, а - вариант выполнения трубы с наружной оболочкой из полуколец и защитой всей поверхности наружной оболочки, на фиг.2, б - разрез А-А на фиг.2, а и на фиг.3 - вариант выполнения наружной оболочки с пазами на торцах, в которых размещены упругие проставки.
Труба с балластным покрытием состоит из коаксиально расположенных внутренней трубы 1 с наружным неметаллическим антикоррозионным покрытием 2 и бетонных колец 3, размещенных на расстоянии друг от друга и выполненных с радиальными отверстиями 4, упругих проставок 5, заглушек 6 и заполненным цементно-песчаной смесью 7 межтрубным пространством. Наружная поверхность зоны стыка колец 3 может быть выполнена с защитой термоусаживающимся материалом или армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью 8. На
фиг.2 показан вариант выполнения трубы, наружная оболочка которой выполнена из полуколец с креплением, а ее поверхность выполнена с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью 8. Армирующий материал может быть выполнен в виде гибкой сетки из коррозионностойкого металлического материала или из материала на основе стекловолокнистых нитей. При этом размер ячеек сетки составляет не более 4-5 мм, чтобы при выдавливании цементно-песчаной смеси в ячейки она при затвердевании удерживала сетку на наружной оболочке.
Трубу с балластным покрытием выполняют, например, следующим образом. На стенде изолированную трубу-основу размещают коаксиально армированным бетонным кольцам. Одновременно между бетонными кольцами на внутренней трубе устанавливают упругие проставки, а на концах колец - заглушки. При необходимости, в зависимости от требований эксплуатации трубы зоны стыков колец или вся поверхность наружной оболочки (за исключением радиальных отверстий) могут быть выполнены с защитой: покрыты термоусаживающимся материалом или армированной бетонной или цементно-песчаной смесью. Кроме того, армированные кольца наружной оболочки могут быть выполнены с пазами по торцам, в которых размещены упругие проставки, что обеспечивает технологичность сборки и надежность конструкции балластного покрытия за счет центрирования колец по проставкам. Затем в межтрубное пространство подают цементно-песчаную смесь, например, на основе расширяющегося цемента. Для удобства монтажа наружной бетонной оболочки на трубе бетонные кольца могут быть собраны из скрепляемых между собой полуколец. С помощью полуколец на трассе покрывается и зона монтажного стыка труб с балластным покрытием.
Трубы с балластным покрытием используют следующим образом. На обводненных участках трассы формируют плеть из изолированных труб с балластным покрытием. Труба с балластным покрытием на участке трубопровода, а также при погрузочно-разгрузочных работах подвергается
изгибу под действием собственного веса и установленного на ней балластного покрытия. Так как армированные бетонные кольца установлены с зазорами, в которых расположены упругие проставки, то не происходит соприкосновения колец между собой, их истирания или разрушения, сохраняется целостность балластного и изоляционного покрытий и не происходит потери веса. При случайном нарушении целостности антикоррозионного покрытия внутренней стальной трубы бетонное балластное покрытие, являясь электропроводным для токов катодной защиты, не препятствует работе катодной защиты.
Предлагаемая труба была опробована на обводненном участке газопровода Бухара-Урал диаметром 1020 мм. В качестве основы цементно-песчаной смеси был применен глиноземистый расширяющийся цемент марки 400 с удельным весом 2200÷2400 кг/м 3. Проставки были выполнены из пенополистирола и размещены на внутренней трубе. Толщина проставок составила 30 мм. Смесь последовательно закачивали в кольцевой зазор между армированными бетонными кольцами диаметром 1400 мм и изолированной трубой диаметром 1020 мм под давлением 30 атм через радиальные отверстия, расположенные внизу бетонной оболочки. Защиту стыков колец осуществляли послойно армированием стеклосеткой и нанесением цементно-песчаной смеси. Обетонированная труба была готова для установкм на участке газопровода через 15÷16 часов. Кроме того, на другом участке трубопровода наружная оболочка была выполнена из бетонных армированных колец диаметром 1400 мм с пазами по торцам (ширина паза 50 мм), в которых размещали кольцевые упругие проставки из пелиэтилена толщиной 60 мм. Защиту стыка при этом не выполняли. Трубопровод, смонтированный из труб с балластным покрытием, на обводненном участке трассы занял положение на проектной отметке, а балластное покрытие сохранило целостность.
Использование предлагаемой конструкции трубы с балластным покрытием не требует дорогостоящего оборудования, обеспечивает высокое
качество и монолитность балластного покрытия, а также совместимость с катодной защитой.
1. Труба с балластным покрытием, состоящая из коаксиально расположенных внутренней трубы с наружным неметаллическим антикоррозионным покрытием и наружной оболочки, выполненной с заглушками на торцах и отверстиями, межтрубное пространство между которыми заполнено цементно-песчаной смесью, отличающаяся тем, что наружная оболочка выполнена в виде армированных бетонных колец, отверстия в которых выполнены радиальными, а между кольцами размещены упругие проставки.
2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что наружная поверхность зоны стыка колец выполнена с покрытием термоусаживающимся материалом или с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью.
3. Труба по п.1, отличающаяся тем, что поверхность наружной оболочки выполнена с армированным покрытием бетонной или цементно-песчаной смесью.
4. Труба по п.2 или 3, отличающаяся тем, что армирующий материал выполнен в виде гибкой сетки из коррозионностойкого металлического материала или из материала на основе стекловолокнистых нитей.
5. Труба по п.1, отличающаяся тем, что наружная оболочка выполнена из полуколец с креплением.
6. Труба по п.1, отличающаяся тем, что кольца наружной оболочки выполнены с пазами по торцам, в которых размещены проставки.
7. Труба по одному из пп.1-3, 5 или 6, отличающаяся тем, что цементно-песчаная смесь выполнена на основе расширяющегося цемента.
