способ соединения труб, снабженных внутренней оболочкой

Формула изобретения

1. Способ соединения труб, снабженных внутренней оболочкой, включающий герметичное соединение внутренних оболочек с последующим соединением труб стаканом при помощи сварки, отличающийся тем, что перед соединением труб стаканом на концах труб на длину зоны активного термического влияния сварки между внутренней поверхностью трубы и внутренней оболочкой размещают термоизоляционный материал, при этом внутренняя оболочка выступает за концы труб на длину, достаточную для герметичного соединения внутренних оболочек, затем стыкуют внутренние оболочки с последующим их герметичным соединением, например, свариванием, после чего на место соединения труб устанавливают стакан, имеющий технологические отверстия с равномерным перекрытием концов труб, а концы стакана присоединяют к трубам сваркой, далее для придания монолитности конструкции внутреннее пространство между торцами труб заполняют через технологические отверстия стакана затвердевающим со временем материалом, обладающим адгезией как к материалу трубы и стакана, так и к материалу внутренней оболочки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оболочки используют все материалы, предназначенные для футерования внутренней поверхности труб, а в качестве затвердевающего со временем материала используют, например, эпоксидные смолы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, а именно к технологии соединения труб с внутренним покрытием.

Известен “Способ соединения металлических труб с внутренним антикоррозионным покрытием” (см. патент RU №2154221, МКИ F 16 L 13/02, БИ №22 от 10.08.2000), включающий установку с некоторым зазором втулок из коррозионно-стойкого металла внутри концов труб и их закрепление, нанесение на внутреннюю поверхность труб антикоррозионного покрытия, включая частично поверхность втулок, подготовку кромок под сварку и соединение труб сваркой по известной технологии сваривания двуслойных материалов, при этом втулки устанавливают на внутренней поверхности концов труб, причем окончательное закрепление втулок производят путем редуцирования концов труб на длину втулок из коррозионно-стойкого металла и на величину, не превышающую величину радиального обжатия труб.

Недостатком данного способа является использование сложной технологии сваривания двухслойных материалов, которая требует использования дорогостоящего оборудования и высококвалифицированных специалистов, причем для получения качественного и герметичного шва требуются значительные затраты времени по сравнению с обычной сваркой и, следовательно, большие материальные затраты.

Известен также “Способ соединения труб с внутренним термопластичным покрытием” (см. патент RU №2157479, МКИ F 16 L 13/02, БИ №28 от 10.10.2000), включающий удаление покрытия от торцов труб, размещение внутри концов труб втулки с внутренним покрытием и кольцевой проточкой и с двумя кольцевыми канавками, расположенными по краям кольцевой проточки, размещение в кольцевую проточку теплоизоляционного материала, а в кольцевые канавки - уплотнительных колец и соединение труб сваркой, при этом кольцевую проточку во втулке делают шириной больше, чем удвоенное расстояние от торцов трубы, при котором не происходит оплавление материала покрытия от тепла сварки, устанавливают в кольцевую проточку термопластичный материал, аналогичный материалу покрытия, удаляют материал покрытия внутри концов труб на расстояние, при котором не произойдет его деструкция, не расплавится от тепла сварки, распространяемого по металлу труб, размещают на термопластичный материал втулки теплоизоляционный материал шириной, равной длине оголенных от покрытия концов труб, устанавливают втулку внутри концов труб, при котором концы термопластичного материала втулки входят вовнутрь концов покрытия труб, а торцы теплоизоляционного материала упираются в торцы покрытия, соединяют трубы сваркой, при котором концы покрытия труб и термопластичного материала втулки свариваются между собой путем их оплавления за счет тепла сварки, распространяемого по металлу труб.

Недостатком данного способа является низкая надежность стыков из-за отсутствия гарантируемой герметичности соединения термопластичного материала труб, так как невозможно контролировать выделение тепла при сваривании, что может привести как к деструкции внутреннего покрытия в районе сварки, так и к неполному свариванию стыка по всему диаметру трубы, а также к отслоению термопластичного материала от материала трубы на концах трубы под действием температуры сварки.

Известен также “Способ неразъемного соединения труб с внутренней облицовкой” (см. патент RU №2037722, МКИ F 16 L 13/02, БИ №17 от 19.06.1995), включающий обработку концов труб, размещение в них кольцевых вставок, нанесение на внутреннюю поверхность труб облицовочного слоя и сварку концов труб между собой, при этом при размещении кольцевых вставок на внутренние поверхности концов труб наносят теплоемкое покрытие, облицовочный слой после нанесения отбортовывают на торцевые поверхности кольцевых вставок, а перед сваркой в корень шва устанавливают кольцо из сетки, перекрывающее торцевые поверхности облицовочного слоя.

Недостатками данного способа являются не гарантируемая надежность, долговечность, герметичность соединения термопластичного материала и плотность прилегания внутренней облицовки на концах труб из-за невозможности контроля за выделением тепла при сваривании и невозможности контроля качества соединения термопластичного материала после завершения технологического процесса сваривания труб, что приводит при большом количестве стыков к снижению срока эксплуатации трубопровода.

Известен также “Способ соединения металлических труб с внутренней термопластичной облицовкой” (см. патент RU №2023930, МКИ F 16 L 13/11, БИ №22 от 30.11.1994), включающий скрепление облицовки труб с металлической трубой, установкой в каждом конце трубы прижимного кольца и последующую сварку металлических труб, причем концы облицовки выводят за пределы концов трубы, прижимное кольцо размещают за зоной активного термического влияния сварки, а после его установки на него отбортовывают выступающую часть облицовки с последующим формированием концов облицовки, одного в виде впадины, а другого в виде ответного выступа, при этом на концы труб на длину зоны активного термического влияния сварки наносят теплозащитный слой.

Недостатками данного способа являются не гарантируемая надежность, долговечность, герметичность соединения внутренней термопластичной облицовки и плотность прилегания термопластичной облицовки на концах труб из-за невозможности контроля за выделением тепла при сваривании и невозможности контроля качества соединения термопластичной облицовки после завершения технологического процесса сваривания труб, что приводит к низкой надежности всего трубопровода в целом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является “Способ соединения металлических труб, снабженных внутренней оболочкой из термопластического материала” (см. патент RU №1188437, МКИ F 16 L 13/11, БИ №40 от 30.10.1985), включающий сварку внутренних оболочек с последующей герметизацией металлических труб, при этом с целью повышения надежности соединения после сварки смежных концов оболочек срезают наплыв шва, смыкают концы металлических труб и герметизируют. Данный способ осуществляют следующим образом: после стыковки внутренней оболочки ее герметично соединяют сваркой, затем срезают наплыв сварного шва и смыкают концы металлических труб и их герметизируют наружным стаканом при помощи сварки либо резьбового соединения.

Недостатками данного способа являются не гарантируемая надежность и долговечность соединения внутренней термопластичной оболочки из-за наличия внутреннего напряжения, которое приводит к отслоению и возникновению вздутостей оболочки на концах труб, что приводит при большом количестве стыков в результате перепадов давления во внутритрубном пространстве к отслоению оболочки от металлической трубы и, как следствие, к разрушению внутренней оболочки в результате ее “схлопывания”, то есть к втягиванию оболочки к центру трубы с перекрытием проходного ее сечения.

Техническая задача состоит в том, чтобы создать такой способ соединения труб, снабженных внутренней оболочкой, при котором гарантировалась надежность, долговечность и герметичность соединения внутренней оболочки за счет сохранения геометрии внутренней поверхности оболочки, прилегания и фиксации оболочки к концам труб и отсутствия влияния внутренних напряжений, что в совокупности предохраняет трубы от отслоения внутренней оболочки в районах стыков и приводит к значительному увеличению межремонтного периода и, как следствие, к экономии средств на ремонт и замену трубопроводов, вызванных коррозией.

Поставленная техническая задача решается описываемым способом соединения труб, снабженных внутренней оболочкой, включающим герметичное соединение внутренних оболочек с последующим соединением труб стаканом при помощи сварки.

Новым является то, что перед соединением труб стаканом на концах труб на длину зоны активного термического влияния сварки между внутренней поверхностью трубы и внутренней оболочкой размещают термоизоляционный материал, при этом внутренняя оболочка выступает за концы труб на длину, достаточную для герметичного соединения внутренних оболочек, затем стыкуют внутренние оболочки с последующим их герметичным соединением, например, свариванием, после чего на место соединения труб устанавливают стакан, имеющий технологические отверстия, с равномерным перекрытием концов труб, а концы стакана присоединяют к трубам сваркой, далее для придания монолитности конструкции внутреннее пространство между торцами труб заполняют через технологические отверстия стакана затвердевающим со временем материалом, обладающим адгезией как к материалу трубы и стакана, так и к материалу внутренней оболочки.

Новым является также то, что в качестве оболочки используют все материалы, предназначенные для футерования внутренней поверхности труб, а в качестве затвердевающего со временем материала используют, например, эпоксидные смолы.

На чертеже представлен продольный разрез соединения труб, снабженных внутренней оболочкой.

Способ осуществляют в следующей последовательности: перед соединением труб 1, снабженных внутренней оболочкой 2, стаканом 3 на концах 4 и 5 труб 1 на длину 6 зоны активного термического влияния сварки 7 между внутренней поверхностью 8 трубы 1 и внутренней оболочкой 2 размещают термоизоляционный материал 9. При этом внутренняя оболочка 2 выступает за концы 4 и 5 труб 1 на длину 10, достаточную для герметичного соединения 11 внутренних оболочек 2. Затем стыкуют внутренние оболочки 2 с последующим их герметичным соединением 11, например, свариванием. Затем стакан 3, имеющий технологические отверстия 12, устанавливают снаружи на место соединения труб 1 с равномерньм перекрытием концов 4 и 5 труб 1, а концы стакана 3 присоединяют к трубам сваркой 7. Далее для придания монолитности конструкции внутреннее пространство между торцами 13 и 14 труб 1 заполняют через технологические отверстия 12 стакана 3 затвердевающим со временем материалом 15, обладающим адгезией как к материалу трубы 1 и стакана 3, так и к материалу внутренней оболочки 2.

Пример конкретного выполнения

Перед протаскиванием (футерованием) внутрь трубы 1 (см. чертеж) диаметром 114 мм и толщиной стенки 7 мм (ГОСТ 8731-78) внутренней оболочки 2, на внутренней поверхности 8 концов 4 и 5 трубы 1 на длину 6 (120-140 мм) зоны активного термического влияния сварки 7 размещают термоизоляционный материал 9, состоящий, например, из асбеста или базальтового волокна. Затем в трубу 1 через обжимающий фильер с калибрующим пояском диаметром 93 мм (на чертеже не показаны) протаскивают внутреннюю оболочку 2 диаметром 110 мм и толщиной стенки 5,3 мм, оставляя выступающие концы с обеих сторон на длину 10 (не менее 55-70 мм) за торцы 13 и 14 трубы 1. Выступающую за торцы 13 и 14 трубы 1 внутреннюю оболочку 2 отрезают на длину 10 (50 мм) с фасками, предусмотренными для сварного соединения по ГОСТ 16310-80. Стакан 3 предварительно изготавливают толщиной стенки не менее 4 мм и длиной 160 мм с внутренним диаметром, равным наружному диаметру на концах 4 и 5 трубы 1, с учетом свободной посадки.

Подготовленные трубы 1 (см. чертеж) с внутренней оболочкой 2 доставляют к месту сборки, где производят стыковку внутренних оболочек 2 труб 1, предварительно надев на один из концов 4 или 5 трубы 1 стакан 3. Затем производят герметичное соединение 11 внутренней оболочки 2 сваркой согласно ГОСТ 16310-80. Контроль за герметичностью соединения 11 производят любым из известных способов (например, визуальный контроль, опрессовка и т.д.). После чего на концы 4 и 5 труб 1 надвигают стакан 3 так, чтобы равномерно перекрывались концы 4 и 5 труб 1, то есть на 30 мм от торцов 13 и 14. Далее стакан 3 с двух сторон присоединяют к трубам 1 при помощи сварки 7 по ГОСТ 5264-80, при этом благодаря наличию термоизоляционного материала 9 не происходит разрушения внутренней оболочки 2. Затем пространство между торцами 13 и 14 труб 1 заполняют через технологические отверстия 12 стакана 3 затвердевающим со временем материалом 15, обладающим адгезией как к материалу трубы 1 и стакана 3, так и к материалу внутренней оболочки 2, например, эпоксидной смолой. После чего аналогично производят последовательно дальнейшие соединения труб 1 с внутренней оболочкой 2 до необходимой длины трубопровода.

Предлагаемый способ соединения труб, снабженных внутренней оболочкой, гарантирует надежность, долговечность и герметичность соединения внутренней оболочки за счет сохранения геометрии внутренней поверхности оболочки, прилегания и фиксации оболочки к концам труб и отсутствия влияния внутренних напряжений, что в совокупности предохраняет трубы от отслоения внутренней оболочки в районах стыков и приводит к значительному увеличению межремонтного периода и, как следствие, к экономии средств на ремонт и замену трубопроводов, вызванных коррозией.