Способ соединения труб с помощью промежуточной вставки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

В 23 K 20/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕ НТН О Е

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4755196/08 (22) 31.10.89 (46) 07.11.92. Бюл. 1""41 (71) Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский институт по технике безопасности (72) Б,А,Гаджиев и Б,А.Кирш (56} Авербух Б.А. и др. Ремонт и монтаж бурового и нефтепромыслового оборурования. М.: Недра, 1967, с. 139-140, рис, 5,18, Виль В.И.Сварка металлов трением.

- М.: Машиностроение, 1970, с. 94, рис. 47. (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ С ПОМОЩЬЮ

ПРОМЕЖУТОЧНОР ВТУЛКИ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей,промышленности, в частности к технике соединения концов труб при укладке промысловых и магистральных трубопроводов на морское дно.

Известна установка УНТ-1 для наплавки металла трением на базе горизонтального токарного станка с механизмом гидравлической осадки (1), Для зажатия концов, свариваемых за счет силы трения деталей, используются трехкулачковые патроны. Сварка концов производится в неподвижной втулке. Установка не приемлима для соединения длинномерных деталей, каковыми являются трубы и трубопроворы.

Известна установка, включающая .механизмы зажатия концов труб и их

„, SU„„1773644 А1 (57) Использование: соединение концов труб при укларке промысловых и магистральных трубопроводов на дно с применением сварки трением„ Сущность изобретения: вставку выполняют н виде ступенчатой втулки, на концах которой устанавливают крепежные болты.

После разогрева вставки вращением и осадки осуществляют рополнительную фиксацию концов труб. Расстояние между болтами определяют из заданного выражения. Наличие дополнительной фиксации разгружает сварное срединение от изгибающего момента в процессе опускания нитки трубопровора на рно. 5 ил. осадку и вращающуюся втулку, в ре зультате чего производится сварка за счет нагрева от сил трения между торцами деталей (?) . К недостаткам способа относится то, что требуется большое количество энергии для прогрева большого размера втулки. Кроме того, так как прочность шва не рассчитана на изгиб, возникающий при спуске нити труб с трубоукладчика в море, возможны при это л поломки труб в месте их сварки со всеми вытекаю- . щими последствиями: нарушением экологии окружающей среды, потерями нефти и газа, удорожанием последних, трудностями проверения подводных ремонтных работ водолазами. Уменьшается сечение труб.

Цель изобретения заключается в повышении качества соединения.

З 1773644 с1

Цель достигается тем, цто вставку-втулку выполняют в виде ступенцатой детали, на концах которой устанавливают крепежные болты, посредством которых после осадки осущест= вляют дополнительную фиксацию концов труб, прицем расстояние между болтами (1.) определяют из выражения ! 10

К (Т) -d)

1 уд(дг,р ) где К - коэффициент запаса прочности, D u d — наружный и внутренний диаметры труб.

Последнее разгружает сварное соединение при спуске нити труб с трубоукладчика на морское дно.

На Фиг. 1 показан трубоукладцик при производстве работ по укладке труб на морское дно; на Фиг.2 показаны узел сварки трением, механизмы вращения втулки трубным ключом, зажимов концов труб и осадки их с упором торцов в ступенчатый выступ втулки; на Фиг.3 - механизмы в исходном положении перед зажимом конца трубы вставлением концов труб внутрь ступенчатой втулки; на фиг.4 показан 0 разрез А-A на Фиг.3; на Фиг.5 показано сечение Б-Б на Фиг.3.

Способ осуществляется следующим устройством.

Трубоукладцик 1 имеет кран 2, который поддерживает спускаемую в море

3 на морское дно 4 колонну труб с торцом последней трубы 5, который должен быть приварен трением к торцу очередной трубы 6. Для этого в промежуточной вставке между торцами труб предусматривается внутренний бурт 7 ступенчатой втулки 8, расположенной концентрицно относительно труб 5 и 6, Втулка 8 имеет по краям нарезанные отверстия, куда по периметру ввинцены крепежные болты 9 с контргайками

10 дополнительной Фиксации концов труб, расстояние между болтами 9 1.

На наружную поверхность втулки 8 надет трубный ключ 11 с рукояткой 12, в которую упирается водило 13. Последнее посажено на разрезную шестерню 14, приводимую во вращение двумя шестернями: приводом 16. Шестерни 15 соединены между собой паразитной шестерней. Все шестерни смон- тированы в корпусе 17, в центре кону» .са которого помещены клинья 18 зажатия труб. С другой стороны втулка 8 имеет подобный корпус 19, в конусное отверстие которого вставлены аналогичные клинья 20. Оба корпуса 17 и

19 соединены направляющей 21 и имеют нарезанные отверстия с правой и левой резьбами„ куда ввинцен винт 22 механизма осадки также с правой и левой резьбами, приводимый во вращение приводом 23. Приводы 16 и

23 могут быть как электрические, пневматические, так и гидравлические.

Оба привода имеют муфты ограничения момента (не показаны). !

Описание принципа работы устрой" ства и способа, Перед сваркой клиновые захваты 20 раздвигают. Трубу 6 еще не зажали, а только вставили с торца или через боковой разрез захвата внутрь него.

Конец трубы 5 уже зажали в захвате

18. Втулку 8 без трубного ключа 11 устанавливают между торцами свариваемых труб 5 и 6, но еще не надели на них (Фиг. 3), При необходимости произвести сварку трением оцередной трубы 6 вращают винт 22, вставляя с обеих сторон втулки 8 концы труб 5 и 6. Болты 9 при этом расслабляют и они не касаются поверхностей труб.

B горизонтальном положении втулка 8 удерживается вручную или подвешивается к опоре (не показана), Торцы труб 5 и 6 сводят внутри втулки 8 и упирают в ее бурт 7, как это показано на Фиг.2 (трубу 6 при этом предварительно зажимают в клиновом захвате), Ключ 11 устанавливают на втулке 8. Затем вклюцают приводы 16 и

23. Привод через шестерни I5 и 14 начинает вращать водило 13 со скоростью "700 o6/мин (при нахождении одной шестерни 15 в разрезе шестерни 14 последнюю вращает другая и наоборот). С такой же скоростью вращают. ключ 11, а следовательно, и втулку 8, производя работу трения между торцами труб 5 и 6 и буртом 7.

Так как торцы труб 5 и 6 прижимают к обеим сторонам бурта 7 приводом

23, то через несколько секунд оба торца и бурт, 7 раскаляют до красна и сваривают. При этом приводы за счет проскальзывания в муфтах ограницения мощности останавливают. Их выключают. После этого закрепляют болты 9, фиксируя трубы 5 и б в цент5 17 ре втулки 8, и контрят их гайками

10, Затем снимают сваренную часть труб краном 2 с механизмов сближения и вращения и.производят спуск готового участка труб .на морское дно 4.

Причем момент, действующий на трубы

M Я1;, где L — плечо; Q - вес труб, 1 уравновешивают моментом И = Р -, 2Щ где Р— сила среза, тогда Р=-1- и напряжение среза о, = -у(—,-р)-, а .i М DQL напряжение от изгиба б- - - — "- -- -, Ъ 0,1(Р -Й ) но так как K c = 0,86 „>, где К вЂ” запас прочности, то пишем равенство

4КР 0 8РЯЬ д — — — = " — —, из которого

7(Р -d) 0,1(Р -di) определяют 1 = у- —,-р .

Таким образом, ввиду узкой полоски участка нагрева втулки 8 последняя будет более эффективно сварена с концами труб 5 и 6, а наличие допол73644 6 нительной фиксации разгрузит сварной шов от изгибающего момента. формула изобретения

Способ соединения труб с помощью промежуточной вставки, при котором трубы зажимают, вставку вращают, а

1р после разогрева производят осадку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения, вставку выполняют в виде ступенчатой втулки, на концах которой

15 радиально устанавливают крепежные болты, после осадки дополнительно фиксируют концы труб крепежными болтами, причем расстояние между болтами (1) определяют из выражения

K(D -й )

Р(Ра Дг ) э где К вЂ” коэффициент запаса прочности;

25 D u d — наружный и внутренний диаметры, труб.

1773664

1773644

f5

f7

zz

Составитель Б.Кирш.

Редактор Т.Федотов Техрер, М,Моргентал Корректор A.Íîòûëü

Заказ 1205 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Ф Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина, 101