РАЗЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ

Полезная модель относится к области трубопроводного транспорта, а именно к соединениям стальных труб для транспортирования, в первую очередь, воды, жидких обводненных коррозионно-активных и газовых сред, а также к соединениям стальных труб с противокоррозионным покрытием внутренней поверхности.
Известны соединения труб с гладкими торцами на фланцах и со сложными соединительными звеньями (а.с. СССР №544821, F 16 L 39/04, 1977, БИ №4), с резьбой труб, накидными гайками с резьбами и прокладками между фланцами и между накидными гайками и трубами (заявка Японии №58-22673, F 16 L 19/00, 1983).
Однако для осуществления соединения трубы должны иметь торцы повышенной точности и поступать к месту сборки трубопровода порезанными на мерные длины, а для монтажа в условиях трассы необходимо выполнение сложных технологических операций. Кроме того, такие соединения могут быть реализованы для труб с внутренним диаметром более 40 мм.
Известно соединение труб пластмассовой муфтой с резьбой и двумя стяжными кольцами с резьбами и прокладками (а.с. СССР №120101, F 16 L 49/00, 1959, БИ №10).
Но такие соединения могут быть использованы только при небольших избыточных давлениях транспортируемой среды (менее 0,4-0,6 МПа) из-за деформации прокладок при стяжке муфты и стяжного кольца.
Наиболее близким техническим решением является "Разъемное устройство для соединения тонкостенных труб" (патент РФ №2099625, F 16 L 49/00, 1997, БИ №35), принятое за прототип. Недостатками прототипа являются:
- значительные внешние габариты устройства, что ограничивает его использование в трубопроводах при погружении в нефтяные скважины и при прокладке в малогабаритных траншеях и каналах, в том числе со скрытой проводкой, а также для соединений труб ⌀ 70-150 мм и более;
- сложность изготовления муфты с упорным буртиком и стяжных колец с торцевыми толкателями.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в упрощении изготовления соединения и уменьшении внешних габаритов, а также в расширении сортамента соединяемых труб, в том числе труб, работающих при давлении транспортируемой среды до 4 МПа (40 ати) и более.
Поставленная задача решается за счет того, что в разъемном устройстве для соединения труб, включающем корпус с резьбой, стяжные элементы с резьбами, кольцевые прокладки и предохранительные шайбы, причем с каждой стороны соединения размещен по меньшей мере один узел, состоящий из кольцевой прокладки и предохранительной шайбы, согласно полезной модели, между соединяемыми трубами размещено ограничительное кольцо, а корпус и стяжные элементы выполнены из отрезков труб.
Кроме того, ограничительное кольцо выполнено с резьбой, а также ограничительное кольцо выполнено с протекторным покрытием или протекторными контактными накладками.
Корпус и стяжные элементы выполнены из отрезков стандартных труб (по ГОСТ), что существенно снижает затраты на их изготовление.
В качестве ограничительных колец можно использовать стандартные кольца пружинные упругие плоские по ГОСТ 13941-86.
Установка ограничительного кольца упрощает соединение труб (всегда в одинаковом положении) и подготовку торцев труб перед сборкой, а также исключает возможность дополнительных гидравлических сопротивлений в трубопроводе. Ограничительное кольцо может быть выполнено с резьбой и, кроме того - с протекторным покрытием или протекторными контактными накладками.
Для повышения надежности работы соединений труб больших диаметров и возможности увеличения рабочего давления среды в трубопроводе с каждой стороны соединения можно установить, например, по два узла, состоящих из кольцевой прокладки и предохранительной шайбы, и снизить гидравлическое сопротивление собранных трубопроводов.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором схематично представлено предлагаемое устройство для соединения труб.
Устройство состоит из корпуса 1, стяжных элементов 2, ограничительного кольца 3, предохранительных шайб 4 и кольцевых прокладок 5. Корпус 1 выполнен с резьбой на внутренней поверхности, а стяжные элементы 2 - на наружной поверхности.
Разъемное устройство собирается следующим образом. На торцы обеих соединяемых труб 6 надевают стяжные элементы 2, предохранительные шайбы 4 и кольцевые прокладки 5 и отводят их по трубам б в стороны. Одну из труб (например, левую) закрепляют неподвижно и надевают на нее корпус 1, наворачивая его на стяжной элемент 2. Трубы 6 сводят до упора с ограничительным кольцом 3 и сжимают торцы обеих труб 6 через кольцо 3, вворачивая стяжной элемент 2 (правый) в корпус 1.
Стяжные элементы 2 равномерно стягивают для максимального уплотнения. Собранные участки трубопровода подвергают гидравлическим испытаниям.
Разъемное устройство разбирается следующим образом.
Стяжные элементы 2 вывинчивают из корпуса 1 и отводят по трубам. Корпус 1 отводят в одну из сторон. Торцы труб 6 разводят, выбивая ограничительное кольцо 3.
Кольцевые прокладки 5 после разборки соединения не пригодны для дальнейшего использования. Остальные детали могут быть использованы многократно.
Для облегчения сборки устройства ограничительное кольцо 3 может быть выполнено с резьбой. В этом случае выполняют резьбу и на внутренней поверхности корпуса 1. Кроме того, в качестве ограничительного кольца может быть использовано стандартное пружинное кольцо. В этом случае корпус 1 выполняют с канавкой для ограничительного кольца.
Использование предлагаемого соединения труб возможно на трубопроводах самого разного сортамента и назначения. В трубопроводах с такими соединениями можно использовать стандартную арматуру и оборудование. Особый интерес представляет применение предлагаемого устройства для соединения труб в бунтах ⌀ 25-70 мм многократного «свертывания-развертывания». Трубы в бунтах (длиной до 3,5-5 км) выпрямляют (разматывают с барабана) с погружением в нефтяные скважины для удаления отложений парафина паром или горячей водой. После этого трубы из скважины сматывают в бунты до очередного погружения.
Целесообразно использовать с помощью предлагаемого соединения относительно короткие (длиной до 600 м) бунты труб из углеродистой стали с противокоррозионным протекторным покрытием внутренней поверхности, например, алюминий-цинковыми протекторными сплавами.
Предлагаемое соединение труб по внешним габаритам применимо для погружения в нефтяные скважины. Появляется возможность
быстрого облегченного ремонта действующих трубопроводов путем соединения участков труб с помощью предлагаемого устройства.
Проведенные гидравлические испытания собранных с помощью предлагаемого соединения труб разных размеров (⌀ 10×1 мм, ⌀ 12×1 мм, ⌀ 16×1 мм и ⌀ 21,3×2,5 мм) показали, что трубы начинали выходить из корпуса только при достижения давления 12,1-12,5 МПа. В качестве прокладок использовали прокладки из полиэтилена шириной 5 и 10 мм и из фторопласта шириной 10 мм. Использование предлагаемого соединения для трубопроводов, работающих при давлении более 4 МПа, возможно при установке с каждой стороны соединения, например, двух узлов, состоящих из кольцевой прокладки и предохранительной шайбы.
В отдельных случаях, например, при транспортировании по трубопроводу твердых мелких продуктов, целесообразно применять затвердевающие жидкие материалы, преимущественно клеи, в первую очередь, на двухупаковочной основе (когда клеящие свойства проявляются при соединении двух материалов, один из которых нанесен на ограничительное кольцо, а другой - на кольцевую прокладку).
Предлагаемое устройство позволяет при соединении труб не ослаблять их резьбой и применять менее металлоемкие тонкостенные трубы, соединять между собой трубы и арматуру не только одинаковых, но и разных размеров, не разрушать покрытий, собирать трубопроводы в условиях монтажа, облегчить сборку и ремонт трубопроводов. Кроме того, позволяет упростить соединение труб и обеспечить надежную работу трубопроводов при давлениях транспортируемой среды до 4 МПа и более. Особенно важен тот факт, что появилась возможность широко использовать соединения труб в трубопроводах с внутренним противокоррозионным покрытием, выполненных как из труб конечной длины, так и из труб в бунтах, без применения сварки и сложных фланцевых и муфтовых соединений с резьбой.