专利名称：一种改进的用于具有内部保护套层的金属包壳来修复管道局部损坏的方法
技术领域：
本发明涉及市政或工业用的水、天然气、油或其它类似流体的输送管道的修复。
上述管道通常是将多根金属管焊接在一起而形成的。用上述方式铺设在最终场地的连续的管道通常位于足够深的沟中，然后将土回填，恢复原来的地面状况，以便人们在地面上活动。
用黑色金属制造的地下管道在潮湿的环境下容易被腐蚀。为了避免这种腐蚀，对上述的连续的管道采取保护措施。保护措施通常包括采用保护涂层或采用阴极保护，这需要通电，对电路进行监测并通常检查。在管道的整个使用期限内，使管道保持完整和其进行维护是很重要的，这不仅因为铺设管道造价高，而且为了防止出现危险、污染或给用户带来许多麻烦。
鉴于下列理由，上述措施在需要的时间内对地下管道提供的保护是不够的。
涂层材料不可避免地有相当多的孔隙，随着时间的推移必然剥落。在涂涂层和铺设管道及掩埋管道过程中，涂层可能受到轻微损坏和/脱离，这样，在经过相当长的一段时间后管道将出现受腐蚀现象。自然现象，例如地震、塌和滑坡，或地面上人类活动导致的突然事件能够引起管道的局部损坏。
修复损坏部分的各种方法在现有技术中已被提出并被付诸实践。
最主要的修复方法是用一段新管更换损坏的金属管部分，所以这基本上重复铺设管道的程序。这种方法有很大缺点，这是由于更换工作十分困难，价格昂贵，而且整个管道在很长一段时间内不能使用。一种不常用的且可说是有问题的修复方法是，将一块与损坏区域形状相同的金属加强板焊接到管道的外侧，或直接在损坏区域嵌入新材料，以便复原管道的壁厚。
另一种广泛应用的便利修复方法是，将两半圆柱形钢壳放在管道损坏部分的外侧，将它们沿着它们的母线焊接在一起，这样便形成一个金属壳体，将损坏的部分包围起来。管道和两个半壳之间的内部空间在其两端用水泥混合物密封，这就是公知的包壳。待水泥混合物固化后，将一种包含两种或多种成分的树脂注射到在管道的焊接的包壳之间形成的圆环横截面的内部空间内，使其在该空间内硬化，在内部的损坏管道部分的外壳之间形成一个连续的套层，以使管道内的压力引起的力作用到外壳上。
这种方法的最大缺点是，由于需要等待水泥固化和采用水泥混合物密封，树脂组分不能以高压注入。如果以高压注入树脂，水泥密封就不能保持原位而向外移动，树脂便会泄出。由于树脂在聚合和硬化过程中通常要收缩，以较低的压力注入树脂其结果是不能完全充填所述的内部空间，因而采用该方法不能在损坏管道部分和外部壳体之间可靠地形成连续的套层，即使添加惰性填充物，由管道的内部压力所产生的力也不能完全作用到壳体上。在外壳和树脂套层之间的这种不连续性是由收缩现象引起的。
本发明的管道修复方法仍基于利用外部包壳的原理，但不将包壳焊接到管道上，从而避免了已有技术中所出现的管道和包壳之间的不连续性所产生的问题。
从下面参照附图所作的对典型实施例的描述中可明显地看到本发明的管道修理方法的优点，但本发明不局限于实例、
图1是实施本发明方法的外部包壳的分解透视图;
图2是压紧密封件的拧紧装置的一个实施例的纵剖视图;
图3是两个半法兰端视图;
图4是压紧密封件的拧紧装置的另一个实施例的纵剖视图。
具有如因保护涂层下面的渗漏而产生的锈蚀口这样的局部损坏2的管道1通过去除其周围的土而曝露出来，为了进行修复，将一定范围内的的保护涂层去掉。使管道表面保护干净，清除油渍。并进行打磨，直至露出新的金属，以便确保树脂牢固附着在管道上。然后将两个圆筒形半壳放在预定位置，最好对准损坏部件2的中心。
两个半壳的内径比管道的外径稍大，可大20-50mm，以便能够形成10-25mm厚度的树脂套层。用与处理管道外表面的同样方法对两个半壳或包壳的内表面进行处理，以在树脂和金属之间产生同样牢固的附着力。然后将两个半壳沿它们的棱边连接在一起，以便形成一个包围管道的圆柱形套筒。该连接是可拆卸机械式连接，例如采用螺栓和螺母，但较普遍的的连接方式是永久性地焊接，下文将对此进行描述，而本发明并不局限于此。下半壳体3用支架支承，图中没有示出，上半壳体4这样放置，使水平的棱边相互接触地焊接在一起。这些棱边的形状可容纳使用焊接材料的焊缝。然后将两半壳焊接在一起，形成一个包围管道的圆柱形金属套筒。然后将内部空间用压缩空气吹除干净。这些准备工作在已有技术中已普遍采用。
按照本发明的优选的实施例可在分布在两半壳表面上的螺纹孔5中拧入用于使包围容道的套筒对中的螺栓6，以便在套筒和管道之间获得一个一致厚度的空间。将两个圆环形的半环7焊接到两半壳体3和4的内部，其位置与两半壳体的端部相应，详情如图2所示。半环7的外端面8倾斜形成一个锥面，其锥顶朝向由两半壳3和4形成的套筒的内部。
在套筒的两端对着两个半环7形成的环装有密封件9，该密封件至少在面对所述环的表面是锥形倾斜的，以便与表面8相配合。最好用橡胶或其它弹性材料制作直条，截取适当的长度，将其缠绕在管道上，然后用粘结剂将它的两端粘结在一起，将其推入，使其锥面8相接触。为了改善密封件的密封，在密封件所处的管道1的表面喷涂一薄层树脂。
如图2和3所详示的那样，其直径稍大于管道1的两个法兰10面对套筒的两端。每个法兰10都具有两个半法兰11，两半法兰以夹爪的形式围绕在管道的外面，并使螺栓通过端孔12，用螺母和锁紧螺母进行锁紧。
两个外法兰10的突出的凸缘15上有许多用于穿入螺杆16的孔14。法兰10的内端面上在相应于套筒的端头的位置最好有圆环槽17，并在外端面上有中心环18。
将两个半法兰10就位后，将螺帽19拧紧在螺杆16上，使两个法兰10紧紧压住密封件9，最好利用扭力搬手，以平衡推力，以便使法兰总是与管道的轴线垂直。拧紧螺母其作用在于在斜面的导向下密封件9压向8和管道1。在管道和密封件之间尽可能地涂上一薄层树脂可改善密封。拧紧之后，树脂固化在管道和密封件的内表面上。
图4表示用于压紧密封件9的拧紧装置的另一个实施例。该实施例优先用来修复需要长套筒的管道部分或者是弯曲的管道部分。在这个实施例中，半壳体3和4在它们的端部附近具有半圆式后置法兰20，该法兰上具有与法兰20相比的通孔。在法兰10和法兰20之间安装短螺杆，在该螺杆上拧有螺母，并进行紧固。
紧固之后，拆下定位螺栓6，用丝堵将孔5堵死，套筒便作好了注树脂套层的准备。在注射之前，应该进行检查，例如，用0.5-1.5MPa的压缩空气，检查套筒管道之间的内部空间的密封状况，如果有泄漏，应进一步拧紧螺杆16，以便进一步压紧密封件。
在下半壳体3的最低位置有一个带有阀的连接件21，例如，将连接件21拧入一个类似于孔5的螺纹孔中，用于与树脂混合物注射泵相连，该泵在图中未示出，例如给该泵提供许多盛装树脂组分的容器，这些组分在注射时混合在一起。在上半壳体4的最高位置有一个带有阀的连接件22，用于在注射树脂时排出空气。带阀的连接件21和22也可用于进行事先的内部空间的密封检查。作为本发明的方法的特征之一的树脂注射包括下面的步骤。
可买到的多种树脂都可作为注射树脂。例如，下述树脂都可使用;与一种优选的胺固化剂共同使用的液态环氧树脂，或与能够产生自由基的通常是从有机过碳酸盐、过氧化物和过氧化氢选择出的在所述的内部空间进行聚合反应的聚合催化剂共同使用的丙烯酸类、乙烯基或烯丙基液态单体。按照本发明的一个优选的实施例，为了限制收缩或改善所形成的聚合物套层的机械特性，可将细碎的惰性无机材料如大理石粉末加入各组分混合物中。
在注射操作的开始阶段，注射泵容器装满用于配制树脂混合物的物料，并将所说的壳5与处于较低位置的连接件21相连。为了适于现场使用，通常可用由在汽车修理店买来的马达驱动的压缩机产生的压缩空气来操纵注射泵。将上部排气阀22打开，启动泵开始注射树脂混合物。当树脂开始从上部阀22流出时，将其关闭。连续地注射树脂，直到泵或密封的套筒上的压力表的压力达到预定的相当大的表压为止，该压力一般为20-60巴，优选的压力为30至45巴。这个压力对树脂套层的准确成形是至关重要的。采用这种方法，除了完全填满所述的内部空间外，套筒的壁处于高的张力之下，管道的壁处于压力之下。在树脂固化和凝固过程中，树脂的收缩可从套筒的压应力和管道的拉应力的释放获得足够的补偿，所以允许管道的这些部分恢复到它们原有的形状和使套筒和管的同轴线的金属表面总是与正在凝固的树脂套层保持接触。因此，树脂完全硬化之后，在外套筒和管道之间形成完美的连续层。
达到所要求的表压后，注射泵停止工作，关闭下面的阀21。拆下注射泵，将其清洗干净，注射的树脂在规定的时间内硬化。树脂硬化之后，可将连接件拆除，用丝堵将孔堵死，也可将法兰10和螺杆拆除，将焊接的半壳体3和4形成的套筒和被树脂粘住的密封件9留在被修复的管道1上。这样，便在管道上形成了新的保护包壳，然后该管道掩埋好。
必需将该保护包壳连接到管道阴极保护系统上，按照本发明的一个优选的实施例，在管道和包壳之间使用了连接螺栓，在注射树脂之前，将这些螺栓穿入并留在一些对中用的孔5中。将螺栓与管道接触的那端安装一个能提供良好导电性能的端板，例如一块铝板。
本发明的另一个优点是，能在短时间内将管道修复，不中断正常使用，不焊接现有的管道。
权利要求
1.一种改进的用于用具有内部保护套层的包壳或套筒来修复管道局部损坏的方法，将两个园筒形半壳3和4放在管道的外面，沿着两半壳3和4的棱边将两半壳3和4连接在一起，在管道的周围形成一个园筒形的所说套筒，其特征在于，先在套筒的两端的每一端相应于套筒两端的内部的园环形凸缘7放置一个园环形密封件9，所说的密封件最好具有一个与凸缘7的表面相配合的倾斜的支承表面，然后用装在位于套筒的两端的法兰10上的螺杆16将两个密封件压向凸缘7和管道1的外壁，在管道的损坏部分的周围形成一个压力密封的内部空间，然后将树脂混合物注入所说的内部空间，使该空间填满树脂混合物，空气从一个排气阀排出，然后关闭内部空间排气阀，继续注入树脂混合物，直到所说的内部空间达到相当大的表压力为止，以使套筒处于相当大的张力状态，使管道处于相当大的压力状态，最后将注入阀关闭，留下来的注入的树脂变硬，在树脂硬化过程中，套筒和管壁的应力释放能使树脂收缩得到补偿，由此获得套筒，硬化的树脂套层和管道之间的连续性。
2.按权利要求1的修复管道局部损坏的改进的方法，其特征在于，注射的表压力在20和60巴之间，且最好在30和45巴之间。
3.按权利要求1的修复管道局部损坏的改进的方法，其特征在于，螺杆16将位于套筒两端的两个端法兰10连接在一起，通过拧紧螺杆16将密封件9压紧。
4.按权利要求1的修复管道局部损坏的改进的方法，其特征在于，螺杆16将位于套筒两端的两个端法兰10的每个端法兰连接到位于外套的相应端的后置法兰20上，通过拧紧螺杆16将密封件9压紧。
5.按上述任一权利要求的修复管道局部损坏的改进的方法，其特征在于，用于注射的树脂是一种与一种硬化剂一起使用的环氧树脂，胺类硬化剂是优选的。
6.按权利要求1至5之一的修复管道局部损坏的改进的方法，其特征在于，用于注射的树脂能在所说的内部空间聚合，包括与能够产生自由基并包括有机过碳酸盐、过氧化物或过氧化氢的一种催化剂一起使用的丙烯酸类、乙烯基或烯丙基液体单体。
全文摘要
一种用于修复管道局部损坏的方法，将两个圆筒形半壳焊接在一起，在管道损坏部分的周围形成一个圆筒形包壳，从而产生一个内部空间，将密封件压向包壳的圆环形凸缘，将该内部空间密封，此后，以高压将树脂注入该内部空间。
文档编号F16L55/16GK1086881SQ9310450
公开日1994年5月18日 申请日期1993年3月17日 优先权日1992年3月18日
发明者阿尔弗·格哥里欧, 瓦兰笛诺·匹司同 申请人:斯纳姆公司