RU63483U1

RU63483U1 - BALLAST COATED PIPE

Info

Publication number: RU63483U1
Application number: RU2006143947/22U
Authority: RU
Inventors: Айрат Махмутович Сабитов; Виктор Михайлович Рябов; Виктор Николаевич Кузнецов; Анатолий Яковлевич Гольдфарб; Игорь Александрович Бухарин; Марина Тихоновна Шалагина
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Копейский Завод Изоляции Труб" (Ооо "Кзит")
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2006-12-11
Publication date: 2007-05-27

Abstract

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.The utility model relates to the field of pipeline construction and relates to the construction of ballast-coated pipes used in the construction of pipelines in waterlogged and marshy areas, at crossings through water barriers.

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.A ballast-coated pipe consists of a coaxially located inner pipe with an external non-metallic anti-corrosion coating and an outer shell made with plugs at the ends and holes, the annular space between which is filled with a cement-sand mixture. The outer shell is made in the form of reinforced concrete rings, the holes in which are made radial, and elastic spacers are placed between the rings.

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.In addition, the outer surface of the joint zone of the rings is coated with heat-shrinkable material or with a reinforced coating of concrete or cement-sand mixture. Or the surface of the outer shell is made with a reinforced coating of concrete or cement-sand mixture. The reinforcing material is made in the form of a flexible mesh of a corrosion-resistant metal material or of a material based on fiberglass yarns. The outer shell is made of half rings with fastening. The rings of the outer shell are made with grooves at the ends in which the spacers are placed. And the cement-sand mixture is based on expanding cement.

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.The utility model solves the problem of improving the quality of the ballast coating by compensating for the occurring deformations during operation and transportation of the pipe, as well as ensuring compatibility with cathodic protection and eliminating the cost of expensive equipment.

6 з.п. формулы, 3 ил.6 c.p. formulas, 3 ill.

Description

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.It is known to perform an insulated pipe with reinforced concrete prefabricated ring weights (Departmental building codes 39-1.9-003-98 “Designs and methods for ballasting and securing underground gas pipelines”, approved by Gazprom, introduction date 1998.12.01), which consist of two covering the pipe half rings interconnected by means of steel studs and nuts. However, these weighting agents do not provide reliable fixation of the pipeline in a predetermined position for the entire period of its operation, since steel threaded joints lose mechanical strength as a result of corrosion, and weighting materials slide off the pipe.

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.Known prefabricated pipe for the underwater pipeline (AS USSR No. 1753161, F16L 9/18, publ. 1992.08.07), consisting of an internal supporting pipe, an outer casing and a filler between them from expanding during solidification of the material. In this case, the casing is made welded from two half cylinders and two half rings. The disadvantage is that for the assembly of such a pipe, a filler with a certain expansion coefficient is required and a sufficiently long time is required for its solidification.

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 It is known to perform a ballast-coated pipe for an underwater pipeline (RU No. 2257503 C1, F16L 1/24, publ. 2005.07.27), adopted as a prototype and consisting of an insulated pipe installed coaxially in a polyethylene outer shell on centering

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.supporting rings. At the ends of the shell plugs are installed, and the annulus is filled with a cement-sand mixture. The disadvantages of this technical solution include the fact that it requires rather cumbersome expensive equipment both for concreting the pipe and for producing the outer polyethylene sheath, especially for pipes of large diameter, and also the high cost of manufacturing the sheath itself. In addition, the shell will experience tensile stresses from the deformation of the pipe during its lifting and transportation, which can lead to cracking, especially in winter. And also the polyethylene sheath will shield the cathodic protection currents, thereby reducing its effectiveness in flooded areas.

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.The technical problem solved by the utility model is to improve the quality of the ballast coating by compensating for deformations during operation and transportation of the pipe, as well as ensuring compatibility with cathodic protection and eliminating the cost of expensive equipment.

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.The problem is solved due to the fact that in a pipe with a ballast coating, consisting of a coaxially located inner pipe with an external non-metallic anticorrosive and an outer shell, made with plugs at the ends and holes, the annular space between which is filled with a cement-sand mixture, according to the utility model, the outer shell is made in the form of reinforced concrete rings, the holes in which are made radial, and elastic spacers are placed between the rings.

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 In addition, the outer surface of the joint zone of the rings is coated with heat-shrinkable material or with a reinforced coating of concrete or cement-sand mixture. The surface of the outer shell can be made with a reinforced coating of concrete or cement-sand mixture. The reinforcing material is made in the form of a flexible mesh of a corrosion-resistant metal material or

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.from a material based on fiberglass yarns. The outer shell can be made of half rings with fastening or the rings of the outer shell can be made with grooves at the ends in which the spacers are placed, and the cement-sand mixture is made on the basis of expanding cement.

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.During operation of the ballast-coated pipe and during loading and unloading, it deforms (bends), and the placement of elastic spacers between the reinforced concrete rings prevents abrasion and deformation of the rings, ensures their integrity and eliminates weight loss, which improves the quality of the ballast coating. The ballast coating based on reinforced concrete rings with elastic spacers placed on the inner pipe and the annular space filled with a cement-sand mixture is well compatible with cathodic protection, which is also carried out in case of violation of the integrity of the polyethylene coating of the inner pipe. Making holes in concrete rings radial improves the conditions for filling the annular space with a cement-sand mixture and eliminates the formation of air bubbles, since it is possible to fill the annular space through part of the holes, and air will escape through the other part of the holes. Depending on the embodiment of the elastic spacers, the filling of the annular space with a cement-sand mixture can be carried out immediately along the entire length of the pipe or sectionwise for each concrete ring. The outer surface of each joint zone of the rings can be coated with heat-shrinkable material or with a reinforced coating of concrete or cement-sand mixture for more reliable protection at the location of the spacers and to eliminate weight loss of the ballast coating. In addition, the entire surface of the outer concrete shell can be made with a reinforced coating of concrete or cement-sand mixture.

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.The presence of a reinforcing material in the form of a flexible mesh of a corrosion-resistant metal material or of a material based on fiberglass yarns is necessary to bond a concrete or cement-sand mixture and increase the strength and quality of the ballast coating. At the same time, a grid of corrosion-resistant metal material can act as a conductor in the cathodic protection system for cathodic polarization of the base steel pipe, which slows down corrosion processes and improves the quality of the ballast coating.

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.The implementation of the rings of the outer shell reinforced and with grooves at the ends, in which the elastic spacers are placed, allows for the simplicity and reliability of the ballast coating design, the manufacturability of its assembly. The use of a cement-sand mixture to fill the annular space on the basis of expanding cement ensures the solidity of the ballast coating, and for the convenience of mounting the outer concrete shell on the pipe, it can be made of half rings with fastening.

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.The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of a pipe with a ballast coating, Fig. 2, a - embodiment of a pipe with an outer shell of half rings and protection of the entire surface of the outer shell, Fig. 2, b - section aa figure 2, and figure 3 is an embodiment of the outer shell with grooves at the ends, in which the elastic spacers are placed.

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 The ballast-coated pipe consists of a coaxially located inner pipe 1 with an external non-metallic anti-corrosion coating 2 and concrete rings 3 placed at a distance from each other and made with radial holes 4, elastic spacers 5, plugs 6 and the annular space filled with cement-sand mixture 7 . The outer surface of the joint zone of the rings 3 can be made with protection by heat-shrinkable material or with a reinforced coating of concrete or cement-sand mixture 8. On

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.figure 2 shows an embodiment of a pipe, the outer shell of which is made of half rings with fastening, and its surface is made with a reinforced coating of concrete or cement-sand mixture 8. The reinforcing material can be made in the form of a flexible mesh of a corrosion-resistant metal material or of a material based fiberglass threads. The mesh size is not more than 4-5 mm, so that when extruding the cement-sand mixture into the cells, it hardens the mesh on the outer shell during solidification.

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.A pipe with a ballast coating is performed, for example, as follows. An insulated base pipe is placed on the stand with coaxially reinforced concrete rings. At the same time, elastic spacers are installed between the concrete rings on the inner pipe, and plugs are installed on the ends of the rings. If necessary, depending on the requirements of the operation of the pipe, the joints of the rings or the entire surface of the outer shell (with the exception of radial holes) can be made with protection: covered with heat-shrinkable material or reinforced concrete or cement-sand mixture. In addition, the reinforced rings of the outer shell can be made with grooves at the ends, in which elastic spacers are placed, which ensures the manufacturability of the assembly and the reliability of the ballast coating by centering the rings on the spacers. Then, a cement-sand mixture is fed into the annulus, for example, based on expanding cement. For ease of installation of the outer concrete shell on the pipe, concrete rings can be assembled from semi-rings fastened together. With the help of half rings on the route, the area of the assembly joint of pipes with ballast coating is also covered.

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 Ballast coated pipes are used as follows. On irrigated sections of the route, a whip is formed from insulated pipes with a ballast coating. A ballast-coated pipe is exposed in the pipeline section as well as during loading and unloading

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.bending under the influence of its own weight and the ballast coating installed on it. Since the reinforced concrete rings are installed with gaps in which the elastic spacers are located, there is no contact of the rings with each other, their abrasion or destruction, the integrity of the ballast and insulation coatings is preserved and there is no weight loss. In case of accidental violation of the integrity of the anti-corrosion coating of the inner steel pipe, the concrete ballast coating, being electrically conductive for cathodic protection currents, does not interfere with the operation of the cathodic protection.

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/м³. 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.The proposed pipe was tested on a flooded section of the Bukhara-Ural gas pipeline with a diameter of 1020 mm. An alumina expanding cement of grade 400 with a specific gravity of 2200 ÷ 2400 kg / m ³ was used as the basis of the cement-sand mixture. Spacers were made of polystyrene foam and placed on the inner pipe. The thickness of the spacers was 30 mm. The mixture was sequentially pumped into the annular gap between the reinforced concrete rings with a diameter of 1400 mm and an insulated pipe with a diameter of 1020 mm under a pressure of 30 atm through radial holes located below the concrete shell. The joints of the rings were protected by layer-by-layer reinforcement with a fiberglass mesh and applying a cement-sand mixture. The concreted pipe was ready for installation at the gas pipeline section in 15–16 hours. In addition, in another section of the pipeline, the outer shell was made of reinforced concrete rings with a diameter of 1400 mm with grooves at the ends (groove width 50 mm), in which ring elastic spacers made of pelitylene 60 mm thick were placed. The joint protection was not performed. The pipeline, mounted from ballast-coated pipes, on the flooded section of the route took a position at the design elevation, and the ballast coating remained intact.

Использование предлагаемой конструкции трубы с балластным покрытием не требует дорогостоящего оборудования, обеспечивает высокое The use of the proposed ballast-coated pipe design does not require expensive equipment, provides high

качество и монолитность балластного покрытия, а также совместимость с катодной защитой.quality and integrity of the ballast coating, as well as compatibility with cathodic protection.

Claims

1. The ballast-coated pipe, consisting of a coaxially located inner pipe with an external non-metallic anti-corrosion coating and an outer shell made with plugs at the ends and holes, the annular space between which is filled with a cement-sand mixture, characterized in that the outer shell is made in the form of reinforced concrete rings, the openings in which are made radial, and elastic spacers are placed between the rings.

2. The pipe according to claim 1, characterized in that the outer surface of the joint zone of the rings is coated with heat-shrinkable material or with a reinforced coating of concrete or cement-sand mixture.

3. The pipe according to claim 1, characterized in that the surface of the outer shell is made with a reinforced coating of concrete or cement-sand mixture.

4. The pipe according to claim 2 or 3, characterized in that the reinforcing material is made in the form of a flexible mesh of a corrosion-resistant metal material or of a material based on fiberglass yarns.

5. The pipe according to claim 1, characterized in that the outer shell is made of half rings with fastening.

6. The pipe according to claim 1, characterized in that the rings of the outer shell are made with grooves at the ends in which the spacers are placed.

7. The pipe according to one of claims 1 to 3, 5 or 6, characterized in that the cement-sand mixture is made on the basis of expanding cement.