Соединение для труб

 

Использование: для соединения труб. Сущность изобретения: каждая из труб содержит полиолефиновую прокладку, включает две концевые части труб с промежутком между ними и прокладками, выступающими из концевых частей и соединенными соединительными средствами, кожух, связывающий концевые части труб друг с другом, и жидкий цементирующий состав в пространстве между прокладками и кожухом. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к соединениям для труб. Соединение представляет собой интерес применительно к трубам, снабженным прокладками и пригодным в особенности, хотя и не исключительно, для транспортировки жидкостей или газов под давлением, превышающим давление, которое способна выдерживать неукрепленная прокладка.

В конкретном примере такого применения длинные отрезки стальной трубы составляются путем сварки концов стандартных отрезков (например, длиной 38 футов) трубы диаметром, допустим, 14 дюймов (355 мм). В этот длинный отрезок вкладывается прокладка из полиолефинового материала путем протягивания прокладки через обжимной штамп для уменьшения ее диаметра и протягивания ее через трубу. Затем прокладка получает возможность вернуться к своему первоначальному размеру, и, производя это, она плотно взаимодействует со стенкой трубы. Эту процедуру повторяют, и длинные отрезки, снабженные прокладками трубы, соединяют концом к концу, используя соединение, согласно изобретению. Другие длинные отрезки соединяют для завершения трубопровода.

Отрезки трубы опираются, например, на стеллажи, и каждая труба подтягивается к соседней гидравлическими домкратами до осуществления соединения. На этом этапе стеллажи можно прикрепить к трубопроводу.

Согласно изобретению, соединение труб, каждая из которых содержит полиолефиновую прокладку, включает две концевые части трубы с промежутками между ними и с прокладками, выступающими из концевых частей, соединенными соединительными средствами, кожух, связывающий концевые части труб, и жидкий цементирующий состав в пространстве между прокладками и кожухом.

В одном предпочтительном варианте осуществления соединительные средства представляют собой электроплавкую муфту.

В другом предпочтительном варианте осуществления соединительные средства представляют собой фланцы, снабженные уплотняющими средствами, стягиваемыми болтами.

На фиг. 1 изображен продольный разрез через первый вариант осуществления соединения, на фиг. 2 небольшой фрагмент продольного разреза, показывающего модификацию фиг. 1, на фиг. 3 продольный разрез через второй вариант осуществления соединения, на фиг. 4 продольный разрез через испытательную установку для примера соединения, на фиг. 5 разрез по линии V-V, показанной на фиг. 4.

На фиг. 1 изображено соединение 10, включающее две концевые части 12, 14 труб с промежутком между ними и с прокладкой 16, 18 внутри труб, выступающим на участках, обозначенных ссылочными позициями 17, 19 из концевых частей 12, 14. Прокладка 16, 18 выполнена, например, из полиэтилена средней плотности, и прокладки соединены соединительными средствами в форме электроплавкой муфты 20. Это полая деталь из полиэтилена, открытая на обоих концах и снабженная нагревательным элементом, с помощью которого ее можно нагреть и вызвать сплавление ее и трубы, с которой она соединена.

Концевые части 12, 14 труб связаны друг с другом кожухом 22, который состоит из двух фланцев 24, 26, прикрепленных путем сварки к концевым частям 12, 14 труб, соответственно, и цилиндрической стенки 28 кожуха, прикрепленной путем сварки к фланцам 24, 26. Стенка 28 кожуха имеет отверстия 30, 32, через которые может быть впрыснут жидкий цементирующий состав 34, такой, например, как эпоксидная смола или обычный цемент.

Трубы имеют обычно диаметр 14 дюймов (355 мм) и имеют рассчитанную на высокое давление стальную конструкцию с толщиной стенки трубы три восьмых дюйма (9 мм). Прокладка относительно тонка и в предпочтительном варианте имеет толщину по крайней мере 8 мм, когда диаметр трубы составляет 14 дюймов. Давление, которое поддерживается внутри прокладки, в этом примере составляет 350 футов на кв. дюйм. Однако это соединение пригодно для использования при гораздо более высоких значениях давления.

Давление в прокладке выше, чем она может выдерживать сама по себе. Однако наличие жидкого цементирующего состава между прокладкой и кожухом создает опору для прокладки, и сжимающее усилие эффективно передается через эпоксидный цементирующий состав на кожух.

Отдельные стандартные отрезки труб соединяют путем сварки встык на месте для образования длинного отрезка трубы, который затем соединяют, используя соединение, согласно изобретению, с другим длинным отрезком или несколькими длинными отрезками. Концевыми стандартными отрезками труб в таких комплектах являются трубы, снабженные фланцем высокого давления, таким, как 24 или 26, на одном конце, причем каждый такой фланец прикреплен путем сварки на заводе в ходе изготовления стандартного отрезка.

При выполнении соединения выступающие концы 17, 19 прокладок 16, 18 в предпочтительном варианте срезают до соответствующей длины для облегчения выполнения соединения. Стенка 28 кожуха свободно охватывает один из отрезков 16, 18 труб до соединения труб.

Для повышения точности, как показано на фиг. 2, наполовину или полностью электроплавкий фитинг 60 в предпочтительном варианте плотно охватывает каждый выступающий конец 17, 19 и примыкает к концу 12, 14 трубы. На нагревающие элементы подается ток, так что электроплавкие фитинги соединяются с прокладками. Это фиксирует прокладку по отношению к трубе 12, 14. В противном случае возвращение прокладки к ее первоначальному размеру после недавнего протягивания через обжимной штамп и трубу может быть продолжено, что может вызывать уменьшение длины выступающего конца 17, 19. Такие фиксирующие фитинги фиксируют на месте до срезания выступающих концов 17, 19. Наконец, на месте устанавливают электроплавкую муфту 20 с неплотным прилеганием.

Для стягивания труб используют мощные домкраты. Стеллажи, на которые опираются трубы, позволяют делать это на данном этапе. Ток подается на электроплавкую муфту, когда трубы полностью стянуты, для ее соединения с выступающими концами 17, 19.

Стенка 28 кожуха позиционируется на фланцах 24, 26 и приваривается на месте. Эпоксидная смола или какой-либо другой цементирующий состав впрыскивается через одно из отверстий 30, 32. Воздух выбрасывается через другое отверстие. Для облегчения впрыскивания жидкого цементирующего состава может быть предусмотрено более двух отверстий.

Фиксирующие фитинги, о которых упоминалось выше, помогают уменьшить выступание наружу выступающих концов 17, 19. В случаях, когда выступающий конец 17, 19 недостаточно велик, чтобы совместиться с фитингом 20, в прокладку может быть вбит вкладыш из нержавеющей стали, чтобы несколько растянуть ее для правильного совмещения с муфтой 20 и концом 17, 19.

Вместо использования электроплавкой муфты на фиг. 3 изображено соединение 50 в форме соединения, включающего фланцы 52, стянутые болтами 54. Соединение 50 может, например, относиться к типу, известному как РЕСАТ, который можно приобрести у фирмы Р.М. Фабрикейшнз Лимитед. Фланцы 52 взаимодействуют с дополнительными фланцами 56, 58, которые снабжены уплотняющими средствами 59, стягиваемыми болтами 54. Другими вариантами для соединения между прокладками 16, 18 (не показаны) является использование фланцев, которые приварены встык или присоединены электроплавкими соединительными устройствами к прокладкам 16 18, или использование фланцев, которые выполнены заодно целое с электроплавким фитингом и таким образом непосредственно соединены с прокладками 16, 18.

Каждый фланец в каждом вышеупомянутом варианте снабжен уплотняющим средством, и два уплотняющих средства стянуты для взаимодействия с уплотняющими средствами болтами, проходящими через фланцы.

Как только соединение между выступающими концами 17, 19 выполнено с использованием соединения 50 или одного из описанных вариантов, стенка 28 кожуха позиционируется и закрепляется с помощью сварки, и необходимо предотвратить возможность воздействия на прокладку эпоксидной смолы или другого цементирующего состава. В варианте осуществления на фиг. 1 возможно относительно тонкое поперечное сечение эпоксидной смолы. В варианте осуществления на фиг. 2 необходимо увеличенное сечение для охвата фланцев и болтов.

Вариант испытательной установки для соединения показан на фиг. 4 и 5. В испытательной установке показано соединение 10 с концевыми фланцами 100, 102, присоединенными с помощью сварки в месте, обозначенном ссылочной позицией 104, к концентрическим переходным патрубкам 106. Переходные патрубки 106 присоединены с помощью сварки в месте, обозначенном ссылочной позицией 108, к кожуху 110, состоящему из двух простирающихся в продольном направлении половин 112, 114. Половины присоединены двумя продольными сварными швами в местах, обозначенных ссылочными позициями 116, 118.

Каждое сварное соединение 108 включает подкладку 122, 124, приваренную к половине 114, 112 кожуха.

Половины 112, 114 кожуха снабжены входными отверстиями.

При использовании соединения, показанного на фиг. 4 и 5, где две трубы, которые необходимо соединить, имеют гладкие концы (т.е. без фланцев), переходные патрубки соединяются сварными соединениями на концах меньшего диаметра с концами труб. Иными словами, фланцы 100, 102 не используются, и соединения в месте, обозначенном ссылочной позицией 104, выполняются на концах труб. Переходные патрубки присоединяются к трубам до начала протягивания прокладки. Концы лайнера выступают из трубы, как показано, в местах, обозначенных ссылочными позициями 130, 132. Соединение между концами прокладки выполняется с использованием электроплавкого соединительного устройства (как объяснялось выше).

Затем две половины 112, 114 кожуха собираются на месте, причем каждый фитинг находится наверху подкладки 120 на каждом конце. Половины кожуха свариваются на месте в их концах и вдоль их продольных краев. Затем эпоксидная смола 140 впрыскивается для заполнения пространства между прокладкой 130, 132 и соединительным устройством 134.

Если необходимо выполнить соединение с клапаном, то клапан снабжают фланцами на его концах и используют, например, фланец 100. В типичном случае, например, клапан покрыт изнутри противокоррозионным покрытием, которое выступает на его фланцах, образуя фланец покрытия. Поэтому короткий отрезок прокладки соединяют с клапаном, причем фланец, образованный из прокладки, выступает за пределы фланца 100, который плотно присоединен к фланцу из материала покрытия. Затем выполняют соединение с другим концом трубы, используя электроплавкое соединительное устройство, как раньше, и завершая установкой кожуха и вспрыскиванием жидкого цементирующего состава.

Ясно, что на фиг. 4 и 5 соединение показано с запирающими концевыми пластинами 150 для целей испытания. Эти пластины не используются при реальном использовании соединения. При реальном использовании кожух соединения заканчивается или двумя переходными патрубками 106, как описано, или же для других целей, как описано, используются фланцы 100, 102.

Формула изобретения

1. Соединение для труб, содержащее кожух, закрепленный на концевых частях труб с промежутком между ними, соединительное средство, защитные элементы и затвердевающий материал, отличающееся тем, что защитные элементы выполнены в виде прокладок, выступающих из концевых частей труб и соединенных между собой соединительным средством, причем расположенный в пространстве между кожухом и прокладками затвердевающий материал представлен в виде строительного твердеющего материала, например цемента.

2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что соединительное средство выполнено в виде электроплавкой муфты.

3. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что соединительное средство содержит фланцы с уплотняющими элементами, соединенными болтами.

4. Соединение по п. 3, отличающееся тем, что фланцы соединены с прокладками посредством электроплавких муфт.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5