Способ соединения металлических труб с внутренним покрытием

 

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и может быть использовано при строительстве трубопроводов из металлических труб с внутренним покрытием в нефтедобывающей промышленности и в жилищно-коммунальном хозяйстве. Полумуфты закрепляют на наружной поверхности концов труб редуцированием и с одновременным плакированием их внутренней поверхности кольцами из коррозионностойкого металла. При этом торцы и наружную поверхность концов труб в местах контакта с кольцами из коррозионностойкого металла защищают от контактной коррозии диэлектрическим материалом или материалом внутреннего покрытия труб. Соединяют трубы сваркой смежных концов полумуфт и колец из коррозионностойкого металла по известной технологии сваривания двухслойных металлов. Изобретение упрощает монтаж трубопровода. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и может быть использовано при строительстве трубопроводов из металлических труб с внутренним покрытием в нефтегазодобывающей промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Известен способ соединения металлических труб, снабженных внутренней термопластичной оболочкой, включающий сварку смежных концов внутренних термопластичных оболочек, срезание наружного наплыва шва, смыкание концов металлических труб и их соединение при помощи сварки смежных концов полумуфт, закрепленных сваркой на наружной поверхности концов труб (А.с. СССР N 1188437, кл. F 16 L 13/11, заявлено 24.05.1984 г., опубликовано 30.10.1985 г., Бюл. N 40).

Недостатком данного способа соединения является то, защита соединения от коррозии обеспечивается только лишь при получении сплошности покрытия в зоне соединения, что трудно обеспечить при малой толщине термопластичных оболочек, так как металлические трубы имеют большую величину допуска по внутреннему диаметру, то есть будет происходить смещение кромок, а это отрицательно скажется на качестве соединения. Образующийся внутренний грат при соединении сваркой концов термопластичных оболочек уменьшает внутреннее сечение трубопроводов, что увеличивает энергетические затраты в процессе эксплуатации трубопровода. Кроме того, данный способ соединения трудоемок и требует больших затрат в процессе монтажа трубопровода. Во-первых, необходимо оборудование для сварки концов оболочек, во-вторых, силовое оборудование для смыкания концов металлических труб, при котором сваренные концы термопластичных оболочек должны быть запрессованы во внутрь соединяемых труб, в-третьих, при сварке концов термопластичных оболочек контактным способом образуется внутренний грат, который существенно уменьшает внутреннее сечение трубопровода по соединениям. Кроме того, устанавливают муфты на концах труб с некоторым зазором, позволяющим предохранять материал термопластичных оболочек от разрушения от тепла, выделяемого при соединении концов полумуфты сваркой, что является существенным недостатком в процессе монтажа и эксплуатации высоконапорных трубопроводов, так как снижаются прочностные характеристики соединения.

Известен также способ соединения металлических труб с внутренней термопластичной оболочкой, включающий присоединение к соединяемым трубам полумуфт, сварку концов труб, оболочек и полумуфт между собой, но перед сваркой на каждом конце трубы с оболочкой выполняют со стороны торца продольные прорези, подводят втулку с конической наружной поверхностью и продольными прорезями со стороны большого торца и покрытую снаружи термопластичным слоем, вводят втулку меньшим основанием в конец трубы с оболочкой и сдвигают трубы (А.с. СССР N 1492154, кл. F 16 L 13/11, заявлено 27.07.1987 г., опубликовано 07.07.1989 г. Бюл. N 25).

Данный способ более трудоемок даже по сравнению с предыдущим способом. Так, например, выполнение продольных прорезей на концах металлических труб требует больших материальных, энергетических и трудовых затрат, а также специального оборудования. Кроме того, выполнение продольных прорезей на втулках также требует больших затрат. Кроме того, нужен специальный гидропресс для раздачи лепестков концов труб при вводе втулки с меньшим основанием в концы труб с оболочкой. Таким способом раздать разрезанные концы металлических труб практически невозможно для толстостенных труб и в особенности через термопластичный слой втулки, втулка будет сжиматься, как цанга, и уменьшаться в размере, то есть не будет никакой раздачи концов труб. Также практически невозможно, чтобы материал термопластичных оболочек и материал термопластичного слоя втулки вдавливались в прорези металлических труб.

Так, например, полиэтилен с толщиной стенки 3 мм при давлении 320 кгс/см² не выдавливается через отверстие диаметром 10 мм. Также возникает необходимость удерживания концов труб таким образом, чтобы между смежными концами полумуфт оставался определенный зазор для образования корня сварного шва. Для этого нужно какое-то сжимающее устройство. Кроме того, материал термопластичной оболочки в зоне сварного шва будет разрушаться под воздействием тепла сварки, а образующиеся при этом газы отрицательно скажутся на качестве соединения, в том числе и сварного шва. Кроме того, на качество соединения влияет температура окружающей среды. Так, например, при отрицательной температуре не все прорези будут заполнены термопластичным материалом, что отрицательно скажется на качестве соединения и, в конечном итоге, на сроке службы трубопровода.

Как видно из анализа, вышеуказанные способы не обеспечивают защиту соединения от коррозии и очень трудоемки.

Целью изобретения является упрощение технологии монтажа трубопровода, снижение трудоемкости и повышение надежности защиты соединения от коррозии.

Поставленная цель достигается тем, что по способу соединения металлических труб с внутренним покрытием, включающему установку и закрепление полумуфт сваркой на наружной поверхности концов, нанесение покрытия на внутреннюю поверхность труб и соединение труб между собой сваркой смежных концов полумуфт, согласно изобретению закрепляют полумуфты на наружной поверхности концов труб редуцированием с одновременным плакированием их внутренней поверхности кольцами из коррозионностойкого металла, при этом торцы и наружную поверхность концов труб в местах контакта с кольцами из коррозионностойкого металла защищены от контактной коррозии диэлектрическим материалом, например, материалом внутреннего покрытия труб и соединяют трубы сваркой смежных концов полумуфт колец из коррозионностойкого металла по известной технологии сваривания двухслойных металлов.

Кроме того, способ отличается тем, что часть полумуфт на длине их контакта с наружной поверхностью концов труб редуцируют на большую величину, причем длина редуцирования не превышает половину длины контакта полумуфт с наружной поверхностью труб. Способ также отличается тем, что с одного конца на внутренней поверхности полумуфт, на длине, не превышающей длину их контакта с наружной поверхностью труб, делают кольцевые канавки, а с другого конца наружную поверхность полумуфт протачивают на глубину не менее суммарной величины толщины колец из коррозионностойкого металла и глубины внутренних кольцевых канавок полумуфт, заполняют кольцевые канавки полумуфт герметизирующим материалом, кольца из коррозионностойкого металла выполняют меньшими на длину кольцевых канавок полумуфт, при этом величину редуцирования полумуфт увеличивают на величину двойной глубины проточенной части наружной поверхности полумуфт. Другим отличием является то, что на трубах большого диаметра с нанесенным внутренним покрытием полумуфты дополнительно закрепляют на наружной поверхности концов труб прерывистым сварным швом с катетом шва, не превышающим толщину стенки полумуфт, или электрозаклепками.

Сравнение предложенного решения с аналогами и прототипом выявляет их различие.

Благодаря указанным отличительным признакам упрощается технология монтажа трубопровода, снижается трудоемкость и повышается надежность защиты соединения от коррозии.

На фиг. 1 изображены металлическая труба 1 с внутренним покрытием 2 и диэлектрическим материалом 3, полумуфта 4 с кольцом 5 из коррозионностойкого металла.

На фиг. 2 изображена металлическая труба 1 с внутренним покрытием 2 и диэлектрическим материалом 3 и закрепленной полумуфтой 4 и кольцом 5 из коррозионностойкого металла.

На фиг. 3 изображены металлическая труба 1 с внутренним покрытием 2 и диэлектрическим материалом 3, полумуфта 4 с кольцом 5 из коррозионностойкого металла. На внутренней поверхности полумуфты 4 выполнены кольцевые канавки 6, которые заполнены герметизирующим материалом 7.

На фиг. 4 изображено соединение металлических труб 1 с внутренним покрытием 2 предлагаемым способом, где смежные концы полумуфт 4 и колец 5 соединены сварным швом 8 по известной технологии сварки двухслойных металлов.

Способ осуществляется следующим образом.

Металлические трубы 1 покрывают внутренним покрытием 2, торцы и наружную поверхность концов металлических труб 1 защищают от контактной коррозии диэлектрическим материалом 3. Внутри полумуфты 4 размещают кольцо 5 из коррозионностойкого металла. Устанавливают полумуфту 4 с кольцом 5 из коррозионнойстойкого металла на наружной поверхности конца металлической трубы 1. При этом конец полумуфты 4 размещают от конца металлической трубы 1 на таком расстоянии, при котором не происходит разрушение внутреннего покрытия 2 от тепла сварки. Закрепляют полумуфту 4 на наружной поверхности конца металлической трубы 1 редуцированием при помощи гидропресса, снабженного фильером, при этом одновременно происходит плакирование внутренней поверхности полумуфты 4 кольцом 5 из коррозионностойкого металла. Диэлектрический материал 3 защищает металл труб 1 от контактной коррозии, так как происходит его изоляция от кольца 5 из коррозионностойкого металла.

В другом варианте на внутренней поверхности полумуфты выполняют кольцевые канавки 6, которые заполняют герметизирующим материалом 7, а на ее наружную поверхность с одной стороны протачивают на глубину не менее суммарной величины толщины кольца 5 из коррозионностойкого металла и глубины внутренней кольцевой канавки 6, при этом величину редуцирования полумуфты 4 увеличивают на двойную глубину проточной ее части. На трубах большого диаметра полумуфты 4 дополнительно закрепляют на наружной поверхности труб 1 прерывистым сварным швом, при этом катет сварного шва не превышает стенки полумуфты 6, что обеспечивает целостность внутреннего покрытия 2. Также можно полумуфты 6 закрепить на концах труб 1 электрозаклепками. Соединяют металлические трубы 1 с внутренним покрытием 2 свариванием смежных концов полумуфты 4 и колец 5 из коррозионностойкого металла по известной технологии сварки двухслойных металлов с образованием сварного шва 8.

Пример конкретного выполнения.

Стальную трубу с наружным диаметром 114 мм и толщиной стенки 7 мм очищают изнутри до металлического блеска, наносят внутреннее покрытие на основе эпоксидных смол. Причем этим же покрытием покрывают торцы и наружную поверхность концов трубы. Из стальной трубы с наружным диаметром 133 мм и толщиной стенки 7 мм изготавливают полумуфты длиной 200 мм. Из листового коррозионностойкого металла марки Х18Н10Т с толщиной стенки 1,5 мм сваривают кольца с наружным диаметром 118 мм и длиной 200 мм. На одном из концов полумуфты под углом 30^o делают фаску под сварку. Устанавливают полумуфты с кольцом на конце трубы. При этом полумуфты и кольцо контактируют только на длине 100 мм, то есть концы полумуфты и кольца находятся от внутреннего покрытия на расстояние 100 мм. Закрепляют полумуфту и кольцо на наружной поверхности кольца стальной трубы редуцированием при помощи гидропроцесса, снабженного фильером с внутренним диаметром 128 мм. При этом одновременно происходит плакирование внутренней поверхности полумуфты кольцом из стали марки Х18Н10Т. Аналогичным способом подготавливают и второй конец стальной трубы. Соединяют стальные трубы с внутренним покрытием на основе эпоксидной смолы свариванием смежных концов полумуфты и колец из стали Х18Н10Т. Корень шва сваривают электродами марки ОЗЛ-6, а потом полностью формируют сварной шов электродами марки УОНИ 13/55.

Таким образом, образуется коррозионностойкое соединение, в котором кольца из стали марки Х18Н10Т защищают соединение от коррозионностойкого разрушения, а покрытие на торцах и на наружной поверхности концов стальных труб на основе эпоксидных смол защищает от контактной коррозии металл стальных труб, так как эпоксидная смола является диэлектрическим материалом. При этом не происходит сужение внутреннего диаметра по соединениям.

На металлических трубах, снабженных термопластичной оболочкой, перед установкой и закреплением полумуфт выступающие концы термопластичной оболочки отбортовывают на торцы и на наружную поверхность концов труб, то есть отбортованные части термопластичных оболочек служат диэлектрическим материалом и защищают металл труб от контактной коррозии в местах контакта с кольцом из коррозионностойкого металла.

Данный способ соединения позволяет решить многие проблемы, связанные с монтажом трубопроводов из труб с различными видами покрытий, так как концы труб подготавливаются для соединения после нанесения внутреннего покрытия. Так, например, трубы с внутренним покрытием приходится укорачивать в процессе монтажа трубопровода, а концы подготавливать для соединения. Способы соединения трубы, взятые за аналоги и прототип, не позволяют это сделать. Для закрепления полумуфт на концах труб редуцированием используется гидропресс, работающий от гидросистемы строительной техники (бульдозер, трактор, трубоукладчик и т. д.). Время, затрачиваемое на весь технологический процесс, не превышает 2 - 3 минут.

Формула изобретения

1. Способ соединения металлических труб с внутренним покрытием, включающим установку и закрепление полумуфт сваркой на наружной поверхности концов труб, нанесение покрытия на внутреннюю поверхность труб и соединение труб между собой сваркой смежных концов полумуфт, отличающийся тем, что закрепляют полумуфты на наружной поверхности концов труб редуцированием и с одновременным плакированием их внутренней поверхности кольцами из коррозионностойкого металла, при этом торцы и наружную поверхность концов труб в местах контакта с кольцами из коррозионностойкого металла защищают от контактной коррозии диэлектрическим материалом или материалом внутреннего покрытия труб, и соединяют трубы сваркой смежных концов полумуфт и колец из коррозионностойкого металла по технологии сваривания двухслойных металлов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть конца полумуфт на длине их контакта с наружной поверхностью концов труб редуцируют на большую величину, причем длина редуцирования не превышает половину длины контакта полумуфт с наружной поверхностью труб.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что с одного конца на внутренней поверхности полумуфт, на длине, не превышающей длину их контакта с наружной поверхностью труб, делают кольцевые канавки, а с другого конца наружную поверхность полумуфт протачивают на глубину не менее суммарной величины толщины колец из коррозионностойкого металла и глубины внутренних кольцевых канавок полумуфт, заполняют кольцевые канавки полумуфт герметизирующим материалом, кольцо из коррозионностойкого металла выполняют меньшим на длину кольцевых канавок полумуфт, при этом величину редуцирования полумуфт увеличивают на величину двойной глубины проточенной части наружной поверхности полумуфт.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что на трубах большого диаметра с нанесенным внутренним покрытием полумуфты дополнительно закрепляют на наружной поверхности концов труб прерывистым сварным швом с катетом шва, не превышающим толщину стенки полумуфт, или электрозаклепками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4