Магистральный трубопровод

 

Использование: в области строительства трубопроводов. Сущность изобретения: трубопровод включает в себя трубы, торцы которых при подготовке выполнены с одинаковой толщиной стенки, при этом трубы выполнены из чугуна с шаровидным графитом методом центробежного литья и между собой торцами равного диаметра, глубина снятого внутреннего поверхностного слоя составляет не менее 0,7 мм, наружного - не менее 0,15 мм, а ширина обработки наружного и внутреннего поверхностных слоев - не менее 20 мм от торца трубы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству трубопроводов, в частности промысловых и магистральных газонефтепроводов с условным диаметром III и IV классов.

В настоящее время для магистральных трубопроводов диаметром до 500 мм для транспортирования газонефтепродуктов используют бесшовные и сварные трубы из простых углеродистых горячекатаных и термоупрочненных сталей, обеспечивающих рабочее давление до 10 МПа (см. Бабин Л.А. Быков Л.И. Волохов В. Я. Справочник мастера-строителя магистральных трубопроводов. М. Недра, 1986 г. стр. 6 13, 35 51). Существенным недостатком трубопроводов, изготовленных из стальных труб, является сравнительно высокая вероятность разрушения. В металле этих трубопроводов неизбежно наличие концентраторов-задиров, царапин, вмятин, возникающих при транспортировании, загрузке и выгрузке, монтаже. Наличие продольных царапин глубиной 0,1 0,5 мм в местах отклонения трубы от цилиндрической формы из-за овальности сечений или наличия вмятин на порядок и более снижают прочность трубопровода. Поэтому даже при использовании труб из высокопрочных сталей велика вероятность разрыва трубопровода.

Известны трубопроводы для транспортирования жидких, газообразных сред, в которых повышение надежности достигается размещением одной трубы в другой (см. авторские свидетельства СССР N 890007, кл. F 16L 9/14, публ. 1981 г. БИ N 46, N 968551, кл. F 16L 9/14, публ. 1982 г. БИ N 39, патент СССР N 338000, кл. F 16L 9/12, публ. 1972 г. БИ N 15). При изготовлении этих трубопроводов значительно возрастают капитальные затраты и затраты на проектные и монтажные работы.

Трубопровод, защищенный авторским свидетельством СССР N 1551931, кл. F 16L 9/04, публ. 1990 г. БИ N 11, состоит из трубы, на которую навит по спирали гибкий элемент, относительное равномерное удлинение которого меньше той же характеристики трубы. Это позволяет предотвратить распространение продольных разрушений и сократить эксплуатационные расходы при незначительном увеличении капитальных затрат, но не повышает надежность и не снижает вероятность возникновения разрушений.

Известен металлический трубопровод, который выполняется из трубопроводных элементов с одинаковой толщиной стенки (см. авторское свидетельство N 130298, кл. F 17D 1/08, публ. 1958). Недостатком этого трубопровода является его повышенная материалоемкость, обусловленная неполным использованием несущей способности как по длине, так и по периметру поперечных сечений.

В описании к авторскому свидетельству СССР N 918636, кл. F 16L 9/02, публ. 1982 г. БИ N 13, описан трубопровод, у которого стенки имеют переменную толщину в продольном и поперечном сечениях. Существенным недостатком такого трубопровода являются трудности при сварке стыков труб из-за разности толщин труб. Кроме того, наличие большого числа сварных швов не повышает надежности.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является магистральный трубопровод, защищенный авторским свидетельством СССР N 1397669, кл. F 16L 13/00, публ. 1988 г. БИ N 19. Этот трубопровод состоит из участков различных категорий и включает в себя трубы с различной толщиной стенки, торцы которых выполнены при подготовке разделки для сварки между собой в плоскости торца с одинаковой толщиной, равной минимальной толщине стенки трубы, входящей в состав трубопровода. Недостаток прототипа он не может быть изготовлен из труб, изготовленных центробежным литьем, т.к. внутренний диаметр тонких труб на одном и другом конце различны, т.е. эти трубы имеют небольшую конусность для облегчения их извлечения из изложницы. Кроме того, трубопровод по авторскому свидетельству N 1397669 имеет пониженную надежность, т.к. в боковинах сварного шва возникают различные радиальные напряжения из-за различной жесткости примыкающих торцов, что повышает вероятность разрушения и ограничивает рабочее давление на низком уровне.

Цель изобретения повышение надежности, сокращение капитальных и эксплуатационных затрат, упрощение монтажных работ и обеспечение возможности повышения рабочего давления.

Указанная цель достигается тем, что в магистральном трубопроводе, включающем в себя трубы, торцы которых при подготовке разделки для сварки между собой выполнены с одинаковой толщиной в плоскости торца, трубы выполнены из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом методом центробежного литья и между собой стыкуются торцами равного диаметра, при этом при подготовке разделки для сварки глубина снятия внутреннего поверхностного слоя составляет не менее 0,7 мм, наружного не менее 0,15 мм, ширина обработки наружного и внутреннего поверхностного слоя не менее 20 мм от торца. Переход от обрабатываемой поверхности к необработанной выполнен плавным, например, типа "галтель".

На фиг. 1 изображен заявленный магистральный трубопровод. На фиг. 2 показан пример обработки кромок труб при подготовке разделки для сварки.

Заявляемый магистральный трубопровод (фиг.1) содержит трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, изготовленные методом центробежного литья. Характерной особенностью таких труб является наличие небольшой (до 1: 10³) конусности по длине, которая необходима для облегчения извлечения труб из изложниц. Трубы 1 и 2 соединены между собой торцами с большим диаметром, трубы 2 и 3 соединены торцами с меньшим диаметром. Сопрягаемые торцы (фиг.2) подготовлены следующим образом. Внешний (D₁) и внутренний (D₂) диаметры труб 1 и 2 выполнены одинаковыми, что обеспечивает равенство толщины (d) торцов. При обработке под внешний диаметр наружная поверхность снята на глубину (δ₁) не менее 0,15 мм. При обработке под внутренний диаметр внутренняя поверхность снята на глубину (σ₂) не менее 0,7 мм. Ширина обработки наружной и внутренней поверхностей (l) не менее 20 мм.

Переход от обработанной поверхности к необработанной выполнен плавным типа "галтель" с радиусом не менее 10 мм.

Заявляемый трубопровод имеет более высокую надежность в сравнении с прототипом, т. к. снятие внешней и внутренней поверхностей на указанные глубины и указанную ширину обеспечивают одинаковую упругость кромок трубы и повышают стойкость шва. Кроме того, выполнение труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом позволяет значительно повысить коррозиестойкость трубопровода и снизить капительные затраты, т.к. отпадает необходимость в оборудовании для нанесения антикоррозийных покрытий. Снижение эксплуатационных расходов происходит в результате того, что в сравнении со стальными трубами чугунные имеют меньшую склонность к хрупкому разрушению при снижении температуры, т.к. у высокопрочного чугуна с шаровидным графитом предел прочности практически не изменяется от температуры в диапазоне от +20 до -60^oC, а ударная вязкость снижается незначительно (10 15%) без резкого перепада.

Возможность повышения рабочего давления обусловлена тем, что для труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом работа зарождения трещин и работа распространения трещин практически не зависят от температуры в диапазоне температур от +20 до -60^oC.

Расчетные данные и результаты испытаний подтвердили возможность изготовления магистрального трубопровода из чугунных труб на рабочее давление 25 МПа при диаметре трубы 118 мм и толщине стенки 6,1 1,4 мм и 10 МПа при диаметре трубы 325 мм и толщине стенки 7,2 1,6 мм.

Формула изобретения

1. Магистральный трубопровод, включающий в себя трубы, торцы которых при подготовке разделки для сварки между собой выполнены с одинаковой толщиной в плоскости торца, отличающийся тем, что трубы выполнены из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом методом центробежного литья и между собой стыкуются торцами равного диаметра, при этом при подготовке разделки для сварки глубина снятого внутреннего поверхностного слоя составляет не менее 0,7 мм, наружного не менее 0,15 мм, ширина обработки наружного и внутреннего поверхностных слоев не менее 20 мм от торца.

2. Трубопровод по п.1, отличающийся тем, что переход от обработанной поверхности к необработанной выполнен плавным, например типа "галтель".

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2