Перекрывающее устройство

В известных устройствах для перекрытия трубопроводов под давлением, а также марки «Стопл», нагрузки на рычаг, доставляющий и удерживающий перекрывающее устройство при рабочих давлениях, огромны. Установка таких перекрывающих устройств требует использования высокопрочных материалов, мощной грузоподьемной техники, очень точной разметки в вер­тикальной и горизонтальной плоскостях. Используемые во всем мире устройства по перекрытию трубопроводов фирм «Вильям­сон» и «Фурманайт» требуют очень точной разметки и установ­ки прочного основания для механизма резания и ремонтируемо­го участка, что очень трудно осуществимо в болотистой и горной местностях.

Но в любом случае невозможно обеспечить полную гермети­зацию сечения трубопровода из-за невозможности полного при­легания жесткого перекрывающего устройства к внутренним стенкам ремонтируемого трубопровода, тем более, если учесть допустимую ГОСТом овальность труб, а также коррозионно-эрозинные повреждения внутренней стенки труб в процессе экс­плуатации.

Разработано перекрывающее устройство (рисунок ниже), име­ющее следующие особенности. На первом патрубке 9 фитинга 5 установлен патрубок 8 с разрезным станком 7, имеющим два размещенных параллельно режущих элемента. Патрубок 2 слу­жит для подсоединения байпасной линии 16 из ГМТ. Внутри фитинга размещены две заглушки 4 и 14, причем заглушка 4 установлена с возможностью перекрытия патрубка 9 фитинга 5. Заглушка 14 выполнена с уплотнительными поверхностями на обеих ее сторонах и установлена с возможность перекрытия вто­рого патрубка 2 фитинга 1 или перекрытия ремонтируемого участка трубопровода.

На место аварии фитинги доставляются с базы в виде двух половин трубы, разрезанной в горизонтальной плоскости, и имеющих на обеих половинах патрубки для монтажа байпасной линии и разрезного станка. Половины переходов также прива­риваются к половинам труб (телу фитинга) на базе. Если мень­ший диаметр перехода меньше диаметра ремонтируемого участка трубопровода, то на месте производится подгонка.

Схема устройства для ремонта трубопровода без остановки перекачки

Устройство работает следующим образом (рисунок ниже).

Выбирают места для монтажа фитингов 5 и вырезки катушек (действия по ремонту трубопровода без остановки перекачки путем установки перекрывающих устройств и монтажа байпас­ной линии производят с обеих сторон и носят идентичный харак­тер, и поэтому в описании производимых работ рассматривается только одна сторона), приваривают половины фитингов и сам фи­тинг 5 к трубопроводу 10, подсоединяют через задвижку 1 к па­трубку 2 байпасную линию 16 из ГМТ. Байпасная линия 16 испы­тывается на герметичность. К патрубку 9 подсоединяют разрезной станок 7 на патрубке 8. Заглушка 14 опущена. После приварки приоткрывают и удерживают с помощью рычага 13 и груза 12.

Монтаж байпасной линии из ГМТ и удаление поврежденного участка

Опускают разрезной станок и вырезают катушку из трубо­провода 10. При подъеме разрезной станок поднимает вырезан­ную катушку в патрубок 8. Станок удаляется. На патрубок 9 устанавливается заглушка и обваривается. Заглушкой 14 пере­крывают торец отрезанной трубы, безогневым способом выреза­ется катушка с повреждением.

Если позволяет длина ГМТ и если пятно разлива нефти очень большое, следует вырезать катушку с повреждением так, чтобы дальнейшие огневые работы не производить в загазован­ной зоне, или же вначале произвести удаление нефти. Удаление нефти также гораздо проще производить при помощи ГМТ. Вваривается взамен удаленной новая катушка, производится контроль качества стыков.

Герметичность вваренной катушки и всего отремонтирован­ного участка проверяют следующим образом. На рычаг наве­шивают груз, принимаемый с учетом превышения испытатель­ного давления над рабочим, диаметра трубопровода и отноше­ний длин рычагов заглушки и груза. Закачку рабочего агента производят через задвижку 11, оттуда же производят слив при положительных результатах испытаний. Далее соединяют гиб­ким рукавом задвижки 11 и 15, опускают заглушку 14 на пат­рубок 2, освобождают и отсоединяют байпасную линию 16 (рисунок ниже).

Врезка катушки, демонтаж байпасной линии, ввод в действие трубопровода

Учитывая, что заглушка 14 при закрытии описывает вокруг своей оси дугу и что радиус этой дуги совпадает с линией реза при любой несоосности фитинга и трубопровода, прилегание заглушки к торцу отрезанной катушки в фитинге будет идеаль­ным. Из-за возможной неперпендикулярности линии реза трубы к ее оси, форма линии реза может стать овальной, и тогда с це­лью надежного перекрытия овального сечения отрезаемой трубы необходимо диаметр заглушки 7 (см. рисунок выше) несколько увели­чить и снабдить прокладкой.

Другими словами, в отличие от устройств бельгийской и ан­глийской фирм «Вильямсон» и «Фурманайт», в которых предъ­являются повышенные требования к жесткости и устойчивости фундамента для монтажа механизма разрезания относительно разрезаемого трубопровода и к обеспечению высокой точности установки механизма для разрезания относительно вырезаемого участка трубопровода, в предлагаемом устройстве эти требова­ния отсутствуют.

Все это делает предлагаемые метод и устройство особенно привлекательными для слабых, например, болотистых грунтов.

Учитывая это и то, что заглушка 14 из-за большого перепада давлений, создаваемого на обеих ее сторонах, прижимается к торцу отрезанной трубы с такой силой, что создаваемая герме­тичность прилегания заглушки 7 (см. рисунок выше) позволит обой­тись без герметизаторов. Хотя без них не обойтись на неровном ландшафте местности, когда необходимо предотвратить стекание нефти к месту производства работ.

Для выбора материала прокладок заглушки 14 для гермети­зации закрытия отрезанного торца трубы был произведен расчет оказываемого давления на трубу и при рабочем давлении р_р = 6 МПа, диаметрах ремонтируемых труб D_y = 530-1020 мм и было определено давление прижатия в МПа (таблица ниже).

Давление прижатия заглушки к торцу трубы

Толщина стенки, мм -------------- Диаметр, мм	8	10	12	14	16
530	99,4	79,5	66,3	-	-
720	135,0	108,0	90,0	-	-
820	153,7	123,0	-	-	-
1020	-	153,0	127,5	109,2	95,6

Учитывая рекомендации (при pt > 1000, здесь р - рабочее давление запираемой среды, МПа; t - рабочая температура сре­ды, °С), выбираем металлические прокладки. Для надежного уплотнения неподвижных плоскостей необходимо на рабочих поверхностях прокладок создать некоторое минимальное удель­ное давление. Учитывая сказанное, выбраны плоские алюминие­вые прокладки толщиной 5 мм.