專利名稱：一種改進的用于具有內(nèi)部保護套層的金屬包殼來修復管道局部損壞的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及市政或工業(yè)用的水、天然氣、油或其它類似流體的輸送管道的修復。
上述管道通常是將多根金屬管焊接在一起而形成的。用上述方式鋪設在最終場地的連續(xù)的管道通常位于足夠深的溝中，然后將土回填，恢復原來的地面狀況，以便人們在地面上活動。
用黑色金屬制造的地下管道在潮濕的環(huán)境下容易被腐蝕。為了避免這種腐蝕，對上述的連續(xù)的管道采取保護措施。保護措施通常包括采用保護涂層或采用陰極保護，這需要通電，對電路進行監(jiān)測并通常檢查。在管道的整個使用期限內(nèi)，使管道保持完整和其進行維護是很重要的，這不僅因為鋪設管道造價高，而且為了防止出現(xiàn)危險、污染或給用戶帶來許多麻煩。
鑒于下列理由，上述措施在需要的時間內(nèi)對地下管道提供的保護是不夠的。
涂層材料不可避免地有相當多的孔隙，隨著時間的推移必然剝落。在涂涂層和鋪設管道及掩埋管道過程中，涂層可能受到輕微損壞和/脫離，這樣，在經(jīng)過相當長的一段時間后管道將出現(xiàn)受腐蝕現(xiàn)象。自然現(xiàn)象，例如地震、塌和滑坡，或地面上人類活動導致的突然事件能夠引起管道的局部損壞。
修復損壞部分的各種方法在現(xiàn)有技術中已被提出并被付諸實踐。
最主要的修復方法是用一段新管更換損壞的金屬管部分，所以這基本上重復鋪設管道的程序。這種方法有很大缺點，這是由于更換工作十分困難，價格昂貴，而且整個管道在很長一段時間內(nèi)不能使用。一種不常用的且可說是有問題的修復方法是，將一塊與損壞區(qū)域形狀相同的金屬加強板焊接到管道的外側，或直接在損壞區(qū)域嵌入新材料，以便復原管道的壁厚。
另一種廣泛應用的便利修復方法是，將兩半圓柱形鋼殼放在管道損壞部分的外側，將它們沿著它們的母線焊接在一起，這樣便形成一個金屬殼體，將損壞的部分包圍起來。管道和兩個半殼之間的內(nèi)部空間在其兩端用水泥混合物密封，這就是公知的包殼。待水泥混合物固化后，將一種包含兩種或多種成分的樹脂注射到在管道的焊接的包殼之間形成的圓環(huán)橫截面的內(nèi)部空間內(nèi)，使其在該空間內(nèi)硬化，在內(nèi)部的損壞管道部分的外殼之間形成一個連續(xù)的套層，以使管道內(nèi)的壓力引起的力作用到外殼上。
這種方法的最大缺點是，由于需要等待水泥固化和采用水泥混合物密封，樹脂組分不能以高壓注入。如果以高壓注入樹脂，水泥密封就不能保持原位而向外移動，樹脂便會泄出。由于樹脂在聚合和硬化過程中通常要收縮，以較低的壓力注入樹脂其結果是不能完全充填所述的內(nèi)部空間，因而采用該方法不能在損壞管道部分和外部殼體之間可靠地形成連續(xù)的套層，即使添加惰性填充物，由管道的內(nèi)部壓力所產(chǎn)生的力也不能完全作用到殼體上。在外殼和樹脂套層之間的這種不連續(xù)性是由收縮現(xiàn)象引起的。
本發(fā)明的管道修復方法仍基于利用外部包殼的原理，但不將包殼焊接到管道上，從而避免了已有技術中所出現(xiàn)的管道和包殼之間的不連續(xù)性所產(chǎn)生的問題。
從下面參照附圖所作的對典型實施例的描述中可明顯地看到本發(fā)明的管道修理方法的優(yōu)點，但本發(fā)明不局限于實例、

圖1是實施本發(fā)明方法的外部包殼的分解透視圖;
圖2是壓緊密封件的擰緊裝置的一個實施例的縱剖視圖;
圖3是兩個半法蘭端視圖;
圖4是壓緊密封件的擰緊裝置的另一個實施例的縱剖視圖。
具有如因保護涂層下面的滲漏而產(chǎn)生的銹蝕口這樣的局部損壞2的管道1通過去除其周圍的土而曝露出來，為了進行修復，將一定范圍內(nèi)的的保護涂層去掉。使管道表面保護干凈，清除油漬。并進行打磨，直至露出新的金屬，以便確保樹脂牢固附著在管道上。然后將兩個圓筒形半殼放在預定位置，最好對準損壞部件2的中心。
兩個半殼的內(nèi)徑比管道的外徑稍大，可大20-50mm，以便能夠形成10-25mm厚度的樹脂套層。用與處理管道外表面的同樣方法對兩個半殼或包殼的內(nèi)表面進行處理，以在樹脂和金屬之間產(chǎn)生同樣牢固的附著力。然后將兩個半殼沿它們的棱邊連接在一起，以便形成一個包圍管道的圓柱形套筒。該連接是可拆卸機械式連接，例如采用螺栓和螺母，但較普遍的的連接方式是永久性地焊接，下文將對此進行描述，而本發(fā)明并不局限于此。下半殼體3用支架支承，圖中沒有示出，上半殼體4這樣放置，使水平的棱邊相互接觸地焊接在一起。這些棱邊的形狀可容納使用焊接材料的焊縫。然后將兩半殼焊接在一起，形成一個包圍管道的圓柱形金屬套筒。然后將內(nèi)部空間用壓縮空氣吹除干凈。這些準備工作在已有技術中已普遍采用。
按照本發(fā)明的優(yōu)選的實施例可在分布在兩半殼表面上的螺紋孔5中擰入用于使包圍容道的套筒對中的螺栓6，以便在套筒和管道之間獲得一個一致厚度的空間。將兩個圓環(huán)形的半環(huán)7焊接到兩半殼體3和4的內(nèi)部，其位置與兩半殼體的端部相應，詳情如圖2所示。半環(huán)7的外端面8傾斜形成一個錐面，其錐頂朝向由兩半殼3和4形成的套筒的內(nèi)部。
在套筒的兩端對著兩個半環(huán)7形成的環(huán)裝有密封件9，該密封件至少在面對所述環(huán)的表面是錐形傾斜的，以便與表面8相配合。最好用橡膠或其它彈性材料制作直條，截取適當?shù)拈L度，將其纏繞在管道上，然后用粘結劑將它的兩端粘結在一起，將其推入，使其錐面8相接觸。為了改善密封件的密封，在密封件所處的管道1的表面噴涂一薄層樹脂。
如圖2和3所詳示的那樣，其直徑稍大于管道1的兩個法蘭10面對套筒的兩端。每個法蘭10都具有兩個半法蘭11，兩半法蘭以夾爪的形式圍繞在管道的外面，并使螺栓通過端孔12，用螺母和鎖緊螺母進行鎖緊。
兩個外法蘭10的突出的凸緣15上有許多用于穿入螺桿16的孔14。法蘭10的內(nèi)端面上在相應于套筒的端頭的位置最好有圓環(huán)槽17，并在外端面上有中心環(huán)18。
將兩個半法蘭10就位后，將螺帽19擰緊在螺桿16上，使兩個法蘭10緊緊壓住密封件9，最好利用扭力搬手，以平衡推力，以便使法蘭總是與管道的軸線垂直。擰緊螺母其作用在于在斜面的導向下密封件9壓向8和管道1。在管道和密封件之間盡可能地涂上一薄層樹脂可改善密封。擰緊之后，樹脂固化在管道和密封件的內(nèi)表面上。
圖4表示用于壓緊密封件9的擰緊裝置的另一個實施例。該實施例優(yōu)先用來修復需要長套筒的管道部分或者是彎曲的管道部分。在這個實施例中，半殼體3和4在它們的端部附近具有半圓式后置法蘭20，該法蘭上具有與法蘭20相比的通孔。在法蘭10和法蘭20之間安裝短螺桿，在該螺桿上擰有螺母，并進行緊固。
緊固之后，拆下定位螺栓6，用絲堵將孔5堵死，套筒便作好了注樹脂套層的準備。在注射之前，應該進行檢查，例如，用0.5-1.5MPa的壓縮空氣，檢查套筒管道之間的內(nèi)部空間的密封狀況，如果有泄漏，應進一步擰緊螺桿16，以便進一步壓緊密封件。
在下半殼體3的最低位置有一個帶有閥的連接件21，例如，將連接件21擰入一個類似于孔5的螺紋孔中，用于與樹脂混合物注射泵相連，該泵在圖中未示出，例如給該泵提供許多盛裝樹脂組分的容器，這些組分在注射時混合在一起。在上半殼體4的最高位置有一個帶有閥的連接件22，用于在注射樹脂時排出空氣。帶閥的連接件21和22也可用于進行事先的內(nèi)部空間的密封檢查。作為本發(fā)明的方法的特征之一的樹脂注射包括下面的步驟。
可買到的多種樹脂都可作為注射樹脂。例如，下述樹脂都可使用;與一種優(yōu)選的胺固化劑共同使用的液態(tài)環(huán)氧樹脂，或與能夠產(chǎn)生自由基的通常是從有機過碳酸鹽、過氧化物和過氧化氫選擇出的在所述的內(nèi)部空間進行聚合反應的聚合催化劑共同使用的丙烯酸類、乙烯基或烯丙基液態(tài)單體。按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，為了限制收縮或改善所形成的聚合物套層的機械特性，可將細碎的惰性無機材料如大理石粉末加入各組分混合物中。
在注射操作的開始階段，注射泵容器裝滿用于配制樹脂混合物的物料，并將所說的殼5與處于較低位置的連接件21相連。為了適于現(xiàn)場使用，通?？捎糜稍谄囆蘩淼曩I來的馬達驅(qū)動的壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣來操縱注射泵。將上部排氣閥22打開，啟動泵開始注射樹脂混合物。當樹脂開始從上部閥22流出時，將其關閉。連續(xù)地注射樹脂，直到泵或密封的套筒上的壓力表的壓力達到預定的相當大的表壓為止，該壓力一般為20-60巴，優(yōu)選的壓力為30至45巴。這個壓力對樹脂套層的準確成形是至關重要的。采用這種方法，除了完全填滿所述的內(nèi)部空間外，套筒的壁處于高的張力之下，管道的壁處于壓力之下。在樹脂固化和凝固過程中，樹脂的收縮可從套筒的壓應力和管道的拉應力的釋放獲得足夠的補償，所以允許管道的這些部分恢復到它們原有的形狀和使套筒和管的同軸線的金屬表面總是與正在凝固的樹脂套層保持接觸。因此，樹脂完全硬化之后，在外套筒和管道之間形成完美的連續(xù)層。
達到所要求的表壓后，注射泵停止工作，關閉下面的閥21。拆下注射泵，將其清洗干凈，注射的樹脂在規(guī)定的時間內(nèi)硬化。樹脂硬化之后，可將連接件拆除，用絲堵將孔堵死，也可將法蘭10和螺桿拆除，將焊接的半殼體3和4形成的套筒和被樹脂粘住的密封件9留在被修復的管道1上。這樣，便在管道上形成了新的保護包殼，然后該管道掩埋好。
必需將該保護包殼連接到管道陰極保護系統(tǒng)上，按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，在管道和包殼之間使用了連接螺栓，在注射樹脂之前，將這些螺栓穿入并留在一些對中用的孔5中。將螺栓與管道接觸的那端安裝一個能提供良好導電性能的端板，例如一塊鋁板。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，能在短時間內(nèi)將管道修復，不中斷正常使用，不焊接現(xiàn)有的管道。
權利要求
1.一種改進的用于用具有內(nèi)部保護套層的包殼或套筒來修復管道局部損壞的方法，將兩個園筒形半殼3和4放在管道的外面，沿著兩半殼3和4的棱邊將兩半殼3和4連接在一起，在管道的周圍形成一個園筒形的所說套筒，其特征在于，先在套筒的兩端的每一端相應于套筒兩端的內(nèi)部的園環(huán)形凸緣7放置一個園環(huán)形密封件9，所說的密封件最好具有一個與凸緣7的表面相配合的傾斜的支承表面，然后用裝在位于套筒的兩端的法蘭10上的螺桿16將兩個密封件壓向凸緣7和管道1的外壁，在管道的損壞部分的周圍形成一個壓力密封的內(nèi)部空間，然后將樹脂混合物注入所說的內(nèi)部空間，使該空間填滿樹脂混合物，空氣從一個排氣閥排出，然后關閉內(nèi)部空間排氣閥，繼續(xù)注入樹脂混合物，直到所說的內(nèi)部空間達到相當大的表壓力為止，以使套筒處于相當大的張力狀態(tài)，使管道處于相當大的壓力狀態(tài)，最后將注入閥關閉，留下來的注入的樹脂變硬，在樹脂硬化過程中，套筒和管壁的應力釋放能使樹脂收縮得到補償，由此獲得套筒，硬化的樹脂套層和管道之間的連續(xù)性。
2.按權利要求1的修復管道局部損壞的改進的方法，其特征在于，注射的表壓力在20和60巴之間，且最好在30和45巴之間。
3.按權利要求1的修復管道局部損壞的改進的方法，其特征在于，螺桿16將位于套筒兩端的兩個端法蘭10連接在一起，通過擰緊螺桿16將密封件9壓緊。
4.按權利要求1的修復管道局部損壞的改進的方法，其特征在于，螺桿16將位于套筒兩端的兩個端法蘭10的每個端法蘭連接到位于外套的相應端的后置法蘭20上，通過擰緊螺桿16將密封件9壓緊。
5.按上述任一權利要求的修復管道局部損壞的改進的方法，其特征在于，用于注射的樹脂是一種與一種硬化劑一起使用的環(huán)氧樹脂，胺類硬化劑是優(yōu)選的。
6.按權利要求1至5之一的修復管道局部損壞的改進的方法，其特征在于，用于注射的樹脂能在所說的內(nèi)部空間聚合，包括與能夠產(chǎn)生自由基并包括有機過碳酸鹽、過氧化物或過氧化氫的一種催化劑一起使用的丙烯酸類、乙烯基或烯丙基液體單體。
全文摘要
一種用于修復管道局部損壞的方法，將兩個圓筒形半殼焊接在一起，在管道損壞部分的周圍形成一個圓筒形包殼，從而產(chǎn)生一個內(nèi)部空間，將密封件壓向包殼的圓環(huán)形凸緣，將該內(nèi)部空間密封，此后，以高壓將樹脂注入該內(nèi)部空間。
文檔編號F16L55/16GK1086881SQ9310450
公開日1994年5月18日 申請日期1993年3月17日 優(yōu)先權日1992年3月18日
發(fā)明者阿爾弗·格哥里歐, 瓦蘭笛諾·匹司同 申請人:斯納姆公司