способ изготовления трубы с внутренним покрытием

Формула изобретения

1. Способ изготовления трубы с внутренним покрытием, включающий закрепление цилиндрических вкладышей из коррозионностойкого металла внутри концов трубы и нанесение покрытия на внутреннюю поверхность трубы, отличающийся тем, что цилиндрические вкладыши изготавливают из коррозионностойкого металла, имеющего больший температурный коэффициент линейного расширения, чем у металла трубы, и соединяют наружную поверхность цилиндрических вкладышей с внутренней поверхностью концов трубы диффузионной сваркой путем совместного их нагрева и создания между ними контактного давления за счет разности температурных коэффициентов линейного расширения у металлов цилиндрических вкладышей и трубы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концы трубы по внутреннему диаметру предварительно калибруют на длину не меньшую, чем длина цилиндрических вкладышей из коррозионностойкого металла.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что концы трубы с установленными вкладышами до соединения их между собой диффузионной сваркой калибруют по внутреннему диаметру на длину цилиндрических вкладышей из коррозионностойкого металла.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием, где концы внутренней поверхности труб облицовывают путем запрессовки втулки из коррозионностойкого термостойкого металлического материала, при этом запрессовку осуществляют в режиме высокоскоростного пластического деформирования, причем запрессовку втулки производят с ее отбортовкой на торец трубы или без отбортовки, подготавливают кромки под сварку и соединяют трубы в два этапа: сначала производят сварку стыка по облицовке, а затем выполняют сварку стыка по основному материалу [2].

Известен также способ соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием, где концы внутренней поверхности труб сначала облицовывают тонкостенной втулкой из антикоррозионностойкого металла, которую запрессовывают со смещением от торца трубы, затем запрессованную втулку с двух сторон или только со стороны торца трубы приваривают кольцевым швом к телу трубы, а облицовку внутренней поверхности трубы между приваренной втулкой и торцом трубы осуществляют путем наплавки коррозионностойкого материала валиками с частичным перекрытием катета сварного шва и валиков между собой, при этом величину смещения втулки относительно торца трубы и количества наплавляемых валиков определяют из соотношения L2(nh+k)/3, где L - величина смещения втулки относительно торца трубы, мм; n - количество наплавляемых валиков, равное 1 или 2; h - ширина кольцевого наплавляемого валика, м; k - катет углового сварного шва приварки втулки со стороны торца трубы, мм.

Соединение трубы осуществляют в два этапа: сначала производят сварку по облицовке, а затем выполняют сварку стыка по основному материалу трубы [1].

Эти способы имеют существенные недостатки: во-первых, требуется специализированное дорогостоящее оборудование для запрессовки втулок на концах труб, а именно магнитно-импульсные установки МИУ-30; во-вторых, при такой технологии раздачи втулка принимает бочкообразную форму, то есть имеет место наличие краевого эффекта, при котором наружная поверхность концов втулки не будет контактировать с внутренней поверхностью конца трубы. Для устранения данного недостатка во втором способе концы втулок приваривают к внутренней поверхности концов труб, а это приводит к удорожанию соединения, так как приходится для этой цели использовать наплавочную установку ГНТ-1 с источником питания ВСВУ-400. То есть увеличиваются энергетические затраты. Кроме того, для получения хорошего коррозионностойкого наплавочного слоя с металлом труб приходится использовать наплавочный материал с высоким содержанием легирующих элементов типа сварочной проволоки ЭП-367 (06Х15Н60М15), где 90% составляют легирующие элементы: хром - 15%, никель - 60%, молибден - 15%, а остальное - только в размере 10% железо, что ведет к существенному удорожанию соединения.

Задачей изобретения является повышение качества и снижение себестоимости изготовления труб с внутренним покрытием.

Поставленная задача решается следующим образом. В способе изготовления труб с внутренним покрытием, где предусматривается закрепление цилиндрических вкладышей из коррозионностойкого металла внутри концов трубы и нанесение покрытия на внутреннюю поверхность трубы, отличие состоит в том, что цилиндрические вкладыши изготавливают из коррозионностойкого металла, имеющего больший температурный коэффициент линейного расширения, чем у металла трубы, и соединяют наружную поверхность цилиндрических вкладышей с внутренней поверхностью концов трубы диффузионной сваркой путем совместного их нагрева и создания между ними контактного давления за счет разности температурных коэффициентов линейного расширения у металлов цилиндрических вкладышей и трубы.

В другом варианте концы трубы по внутреннему диаметру предварительно калибруют на длину не меньшую, чем длина цилиндрических вкладышей из коррозионностойкого металла, а также концы трубы с установленными вкладышами до соединения их между собой диффузионной сваркой калибруют по внутреннему диаметру на длину цилиндрических вкладышей из коррозионностойкого металла.

Благодаря указанным отличительным признакам происходит повышение качества труб с внутренним покрытием и снижается себестоимость их изготовления.

На фиг.1 изображена труба с внутренним покрытием, полученная по предлагаемому способу, где внутри металлической трубы 1 установлены и закреплены цилиндрические вкладыши 2 и нанесено внутреннее покрытие 3 и наружное покрытие 4; на фиг.2 - вариант.

Способ осуществляют следующим образом. Внутреннюю поверхность металлической трубы 1 очищают от продуктов коррозии, окалины и т.п., например, дробеструированием. Во внутрь конца трубы 1 устанавливают вкладыш 2 из коррозионностойкого металла путем запрессовки. Затем конец трубы 1 и установленный вкладыш 2 соединяют между собой диффузионной сваркой, например путем нагрева в электрической печи до температуры интенсивного протекания диффузионных процессов между металлами трубы 1 и вкладыша 2. Контактное давление в процессе диффузионной сварки создается за счет того, что металл вкладыша 2 имеет больший термический коэффициент линейного расширения, чем у металла трубы 1. Диффузионную сварку производят в среде инертных газов или вакуума. Аналогичным способом готовят и второй конец трубы 1. После этого наносят покрытие 3 на внутреннюю поверхность и покрытие 4 на наружную поверхность трубы 1. И при необходимости подготавливают кромки трубы 1 для соединения сваркой. Для улучшения качества закрепления вкладыша концы трубы 1 можно калибровать по внутреннему диаметру путем дорнирования или раскатки. Также трубы 1 с вкладышем 2 могут быть калиброваны по внутреннему диаметру по вышеуказанной технологии.

Предлагаемый способ позволяет значительно повысить качество изготовления трубы с внутренним покрытием, так как вкладыш из коррозионностойкого металла соединяется с трубой диффузионной сваркой по всей поверхности их соприкосновения. Кроме того, снижается себестоимость изготовления труб с внутренним покрытием, так как отпадает необходимость дополнительного закрепления вкладышей к внутренней поверхности трубы при помощи сварки с образованием сплошных сварных швов по периметру вкладыша из коррозионностойкого металла. Отпадает также необходимость использования электродов для сварки из коррозионностойкого металла.

Пример конкретного выполнения. Трубу из стали 20, изготовленную в соответствии с требованиями ГОСТа 8732-78, с наружным диаметром 159 мм и толщиной стенки 9 мм очищают изнутри при помощи дробеструирования. Во внутрь конца стальной трубы устанавливают вкладыш из коррозионностойкой стали марки Х18Н10Т с наружным диаметром 141 мм, с толщиной стенки 3 мм и длиной 150 мм путем запрессовки при помощи горизонтального гидравлического пресса. После этого концы трубы с установленными вкладышами размещают в электропечи и нагревают до температуры 1000-1100^oС в течение 10 минут, где в атмосфере аммиака производят диффузионную сварку. При этом за счет того, что вкладыш выполнен из коррозионностойкого металла марки Х18Н10Т, имеющего температурный коэффициент линейного расширения =16,610^-6, а труба - из стали 20, имеющей температурный коэффициент линейного расширения =12,110^-6, при нагреве происходит их увеличение в диаметре на разную величину, то есть создается контактное давление между вкладышами и трубой. После соединения вкладышей с трубой наносят на внутреннюю поверхность трубы покрытие на основе эпоксидной смолы, а на наружную поверхность полиэтиленовое покрытие. При необходимости на концах трубы делают фаску под углом 273^o под сварку.

Данный способ может быть использован при изготовлении труб с различными видами внутренних покрытий (полимерных, стеклоэмалевых, цементно-песчаных, футерованных и т. д.) для строительства трубопроводов в различных отраслях промышленности.

Литература

1. Патент РФ 2103594, МПК F 16 L 58/02. Способ соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием (Воинов А.К., Оловянишников В.Ф., Анисимов П.А. и др.) - 96111759/06, заявлено 11.06.96, опубликовано 27.01.98, бюл. 3.

2. Патент РФ 2103593, МПК F 16 L 58/02. Способ соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием (Воинов А.К., Оловянишников В.Ф., Давыдов В.А. и др.) - 95119761/06, заявлено 21.01.95 г., опубликовано 27.01.98, бюл. 3.