НАРУЖНОЕ ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ

Полезная модель относится к соединениям посредством гильз или муфт и предназначена для электрического разъединения трубопровода на участки при электрохимической их защите от коррозии.
Известно неразъемное электроизолирующее соединение с втулками из коррозионно-стойкой стали, содержащее два металлических патрубка, которые соединены между собою неразъемным соединением через диэлектрический материал, а внутренняя поверхность соединения защищена от коррозии покрытием из диэлектрического материала или пластмассовой оболочкой, при этом покрытие удалено от концов патрубков, а оголенные концы патрубков защищены от коррозии втулками из коррозионно-стойкой стали, которые частично перекрывают покрытие, при этом внутренние концы втулок из коррозионно-стойкой стали герметично разъединены от внутренней поверхности концов патрубков диэлектрическим материалом на основе клея, шпатлевки, мастики или упругого эластичного материала (патент RU №135065, F16L 25/02, опубл. 27.11.2013 Бюл. №33).
Известно также неразъемное электроизолирующее муфтовое соединение с протекторной защитой, содержащее два стальных патрубка, которые разъединены кольцом из диэлектрического материала, расположенным между их торцами, патрубки соединены изнутри вкладышем, а снаружи стальной муфтой через диэлектрический материал, а внутренняя поверхность соединения защищена от коррозии покрытием из диэлектрического материала, при этом на конце одного из патрубков установлен и закреплен протектор для защиты от коррозии незащищенного участка трубопровода и их сварного соединения, причем в качестве протектора может служить алюминиевый сплав с содержанием цинка или сталь, у которого величина стандартного электронного потенциала не выше, чем у стали, из которых изготовлены патрубки (патент RU №141412, F16L 25/03, опубл. 10.06.2014 Бюл. №16)
Известно неразъемное электроизолирующее муфтовое соединение, содержащее два металлических патрубка, между торцами которых размещено кольцо из диэлектрического материала, патрубки соединены изнутри вкладышем диэлектрическим клеемеханическим соединением, а снаружи диэлектрическим клеевым муфтовым соединением, при этом на концах патрубков выполнены раструбы, в которые установлен вкладыш, а снаружи патрубки соединены через диэлектрический материал металлической муфтой неразъемным замковым клеемеханическим соединением, причем на внутреннюю поверхность патрубков может быть нанесено антикоррозионное покрытие из диэлектрического материала, клеевой слой соединений вкладыша и муфты с патрубками может быть армирован тканью из диэлектрического материала, а ее наружная поверхность может быть защищена от коррозии покрытием из диэлектрического материала (патент RU №2247278, F16L 25/00, опубл. 27.02.2005 Бюл. №06)
Недостатками всех этих соединений является то, что при установке неразъемного замкового соединения концы муфты обжимаются и остается остаточное напряжение, которое может со временем привести к уменьшению усилия обжатия и не герметичности замкового соединения, приводящего к коррозии под муфтовым соединением и к свободе и зазорам в самом соединении, что может привести со временем к не герметичности соединения, при этом данное соединение не рекомендуется использовать в условиях больших перепадов температур (не более 10°С в сутки) и давлений (не более чем в 1,2 раза), так как это приводи к быстрой разгерметизации стыков.
Наиболее близким является наружное электроизолирующее соединение, содержащее два металлических патрубка с раструбами на концах, внутри которых установлен вкладыш, между торцами раструбов размещено кольцо из диэлектрического материала, патрубки соединены изнутри вкладышем с диэлектрическим материалом, а снаружи - при помощи муфты неразъемным замковым соединением, при этом концы муфты снаружи снабжены кольцами, установленными с натягом, кольца могут быть установлены с перекрытием концов муфты, а пространство между торцами концов муфты, патрубками и выступающими концами колец заполнены герметизирующим составом, (патент RU №155353, F16L 25/00, опубл. 10.10.2015 Бюл. №28)
Недостатками данного соединения является то, что оно требует для обжатия с двух концов мощного дорогостоящего оборудования, а наличие внутренней и наружных вкладыша и колец значительно усложняет конструкцию, и делает ее более дорогостоящей.
Технической задачей полезной модели является разработка простого и дешевого из-за уменьшения количества деталей неразъемного электроизолирующего муфтового соединения с использованием для его создания менее мощного и дешевого оборудования за счет обжатия с одного конца и с сохранением всех прочностных характеристик.
Эта задача решается наружным электроизолирующим соединением, содержащим два металлических патрубка, первый из которых снабжен раструбом на конце, между патрубками размещено кольцо из диэлектрического материала, патрубки снаружи соединены при помощи муфты неразъемным замковым соединением, причем конец муфты снаружи снабжен кольцом, установленным с натягом и электрически изолированным от патрубка.
Новым является то, что второй патрубок вставлен в раструб первого патрубка, а кольцо выполнено в виде рукава, размещенного на поверхности второго патрубка, при этом конец муфты с кольцом прижат ко второму патрубку через кольцо из диэлектрического материала, а другой конец муфты - к первому патрубку.
Новым является также то, что кольцо из диэлектрического материала для лучшей герметизации и электроизоляции соединения смазано изнутри и/или снаружи герметизирующим составом.
На чертеже показана схема неразъемного соединения в продольном разрезе.
Неразъемное наружное электроизолирующее соединение содержит два металлических патрубка 1 и 2, первый из которых снабжен раструбом 3 на конце. Между патрубками 1 и 2 размещено кольцо 4 в виде рукава из диэлектрического материала. Патрубки 1 и 2 снаружи соединены при помощи муфты 5 неразъемным замковым соединением, причем конец муфты 5 снаружи снабжен кольцом 6, установленным с натягом и электрически изолированным кольцом 4 от патрубка 2. Второй патрубок 2 вставлен в раструб 3 первого патрубка 1, а кольцо размещено на поверхности второго патрубка 2. Конец муфты 5 с кольцом 6 прижат ко второму патрубку 2, а другой конец муфты 5 - к первому патрубку 1. Для трубопроводов высокого давления (более 10 МПа) кольцо 4 из диэлектрического материала для лучшей герметизации и электроизоляции соединения может быть смазано изнутри внутренним 7 и/или снаружи наружным 8 герметизирующим составом.
Данное соединение осуществляется следующим образом.
На конце металлического патрубка 1 с одной стороны делают раструб 3, а с другой - фаску 9 под сварку. На конце патрубка 2, обращенного в противоположную от первого патрубка 1 сторону делают фаску 10 под сварку, и надевают на конец, обращенный к патрубку 1, кольцо 4. При необходимости смазывают перед установкой кольца 4 внутреннюю поверхность кольца 4 или наружную поверхность патрубка 2 внутренним герметизирующим составом 7. Далее патрубок 2 запрессовывают в раструб 3 патрубка 1, при этом кольцо 4 размещается между патрубками 1 и 2, образуя диэлектрическое соединение.
Если патрубки 1 и 2 выполнены из не коррозионностойкого материала на наружную поверхность патрубков 1 и 2 наносят диэлектрический материал (на чертеже не показан).
Устанавливают муфту 5 таким образом, чтобы она одинаково захватывала патрубки 1 и 2 и размещалась над кольцом 4 патрубка 2.
Соединяют муфту 5 с патрубками 1 и 2 двумя способами:
Первый способ.
Соединяют муфту 5 с патрубками 1 и 2 путем редуцирования муфты 6 при помощи гидравлического пресса (не показан), снабженного фильером со стороны патрубка 2 и цанговыми зажимами - с другой стороны. При этом концы муфты 5редуцируют на большую величину, при которой образуется замковое соединение между концами муфты 5 и наружными поверхностями патрубков 1 и 2. После чего на конец муфты 5 со стороны патрубка 2 с натягом устанавливают кольцо 6 из твердого материала (например, инструментальные стали, нержавеющая сталь, керамика и т.п.). При небольшом увеличении в диаметре конца муфты 5 со стороны патрубка 2 (так как с этой стороны больше суммарная деформация) из-за остаточного напряжения материала, кольцо 6 надежно фиксируется на конце муфты 5, не давая ему в дальнейшем ослаблять замковое соединение.
Второй способ.
Для более жесткого соединения кольца 6 на торце, обращенном к муфте 5, оснащают внутренними фасками, играющими роль фильеры (не показано), а кольца насаживают на концы муфты 6 при помощи гидравлического пресса, с одновременным редуцированием конца муфты 5 до образования замкового соединения. При такой посадке практически исключается увеличение диаметра конца муфты 5.
При редуцировании соприкасаемыми между собой поверхностями патрубков 1 и 2 и муфты 5 образуется механическое соединение, работающее за счет сил трения, и одновременно создается давление для диэлектрического соединения из-за кольца 4 этих же поверхностей.
Для дополнительной изоляции на торец муфты 5 и кольца 6 снаружи кольца 4 могут наносить наружный герметизирующий состав 8
Наружное электроизолирующее соединение собирается с трубопроводом (не показан) при помощи электродуговой сварки.
В обоих способах усилие посадки примерно в 1,8-2 раза было ниже, чем в прототипе (в первом способе: 4,1 т против 7,4, во втором способе 4,2 т против 8,5 т). При этом количество деталей и их стоимость в предлагаемом соединении гораздо меньше, чем у прототипа.
Для испытаний изготовили по четыре неразъемных соединений по предлагаемой конструкции (по два первым и вторым способом. Оставили их в течение полугода на открытом воздухе, после чего провели испытания перепадами температуры и давления. Температуру для всех соединений изменяли с -25° до +35° три раза в течении суток. Давление повышали в 3 раза (с 3 МПа до 12 МПа) в течение одного часа. После чего соединения опрессовали жидкостью давлением 18 МПа, падение давлений во всех соединениях составило не более 0,04 МПа в течение 1 часа (связано с расширением материала соединения), после чего давление не изменялось в течении двух часов, что свидетельствует о надежности и герметичности всех соединений.
Предлагаемое неразъемное наружное электроизолирующее соединение простое, надежное и дешевое за счет меньшего количества более простых деталей, требующего для сборки усилий в 1,8-2 раза меньших, чем у прототипа, с сохранением всех прочностных характеристик.